根系分泌物对重金属Pb2吸附影响技术发展4200字_根系分泌物

时间:2019-09-02 08:34:21 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

根系分泌物对重金属Pb2吸附影响技术发展4200字

根系分泌物对重金属Pb2吸附影响技术发展4200字 近年来,随着工业快速发展,使环境中的重金属元素种类繁多,成分复杂, 对水、土壤及大气环境的污染亦日益严重,重金属元素不参与生物的代谢活动, 然而会逐渐在生物结构中迁移、累积,最终产生毒害作用,其中重金属Pb2+影响 较突出。传统水处理方法很多,包括氧化还原、化学沉淀、微生物处理等,但这 些方法尚有不足之处,与微生物修复相比,植物修复更适合现场修复。国内外有 关植物修复的综述很多[1~4],但有关根系分泌物对污水中重金属污染吸附研究 很少。

DOM是陆地-水生态系统中最为活跃的组分。DOM的组成非常复杂,是既含低 分子量物质(如游离的氨基酸、糖类等)又含各种大分子成分(如酶、氨基酸、 多酚和腐殖酸等)的混合物[5]。而根系分泌物属于DOM的一种,因此,其自身的 理化性质对有机污染物的溶解性及其生物毒性影响明显不同,并且不同的环境条 件也会影响植物根系分泌物的成分、数量等。

为此,本研究以小麦根系分泌物为对象,通过研究其理化性质特征,以及改 变提取根系分泌物过程的环境因素,讨论不同条件下根系分泌物对重金属吸附特 征的影响,以阐明其植物修复污水中重金属离子Pb2+的机制。

1 材料与方法 1.1 材料与仪器 植物:小麦(Triticum aestivumLinn)种子购于渝中亨发种子经营有限公 司,未经任何重金属污染。

试剂:CO(NH2)2(AR),Pb(NO3)2 (AR),C aSO4 (AR),氨苄(Br), 蒸馏水自制。

仪器:紫外/可见分光光度计(T6新世纪);
原子吸收分光光度计(TAS-990);

智能型数显生化培养箱(LRH-250),调速多用振荡器(HY-4),离心机(TGL-16G)。

1.2 实验方法 1.2.1根系分泌物的提取将选出的种子先用6%H2O2浸泡20 min,在25 ℃生化培养箱内进行催芽,露 白后播种于土壤中。将实验室内培养根长为6~10 cm的小麦幼苗取出,洗净根面 后,顺次采用0.2 mmol/LCaSO4和30 mg/L氨苄溶液分别浸泡2 h和0.5 h,然后再 用去离子水洗净后,置于生化培养箱(温度25 ℃,光照强度5000Lx)中收集根 系分泌物[6]。连续收集1h后,过0.45μm的微孔滤膜,然后于4℃条件下低温保 存。

1.2.2 不同条件下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附影响 1.2.3 不同光照时间下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 提取实验室内培养的小麦幼苗根系分泌物,连续收集48 h,光照时间分别为 0、6、12、24、36、48 h,然后将收集液过0.45 μm的微孔滤膜,然后于4℃条 件下低温保存。

取一定量的浓度为0.02 mmol/L Pb2+溶液加入离心管中,分别加入10 mL不 同光照时间下得到的小麦根系分泌物,然后于25 ℃,150 r/min条件下连续振荡 8 h后,离心取上清液,用原子分光光度计法测定Pb2+剩余浓度。每次处理重复2 次。

1.2.3.1 不同光照强度下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 提取实验室内培养的小麦幼苗根系分泌物,连续收集48 h,光照强度分别为 0、2500、5000、7500、9000Lx,然后将收集液过0.45 μm的微孔滤膜,然后于4 ℃ 条件下低温保存。

取一定量的浓度为0.02 mmol/L Pb2+溶液加入离心管中,分别加入10 mL不 同光照强度下得到的小麦根系分泌物,然后于25 ℃,150 r/min条件下连续振荡 8 h后,离心取上清液,用原子分光光度计法测定Pb2+剩余浓度。每次处理重复2 次。

1.2.3.2 不同温度条件下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 提取实验室内培养的小麦幼苗根系分泌物,连续收集48 h,温度分别为15、 20、25、30、40 ℃,然后将收集液过0.45 μm的微孔滤膜,然后于4 ℃条件下 低温保存。取一定量的浓度为0.02 mmol/L Pb2+溶液加入离心管中,分别加入10 mL不 同温度下得到的小麦根系分泌物,然后于25 ℃,150 r/min条件下连续振荡8 h 后,离心取上清液,用原子分光光度计法测定Pb2+剩余浓度。每次处理重复2次。

1.2.3.3 不同营养条件下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 将实验室内培养根长为6~10 cm的小麦幼苗取出,洗净根面后,再放入培养 液中培养一周,培养液中CO(NH2)2的浓度分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0%,之 后再顺次用0.2 mmoL/LCaSO4和30 mg/L氨苄溶液浸泡2 h和0.5 h,去离子水洗净 后,置人工智能培养箱(温度25 ℃,光照强度5000 Lx)中收集根系分泌物。连 续收集24 h后,过0.45 μm的微孔滤膜,然后于4 ℃条件下低温保存。

取一定量的浓度为0.02 mmol/L Pb2+溶液加入离心管中,分别加入10 mL不 同营养条件下得到的小麦根系分泌物,然后于25 ℃,150 r/min条件下连续振荡 8h后,离心取上清液,用原子分光光度计法测定Pb2+剩余浓度。每次处理重复2 次。

2 结果与讨论 2.1 不同光照时间下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 一般情况下,根系分泌物中大分子组分成分是多糖、多糖醛酸和蛋白质,小 分子组分成分主要是质子、有机酸、糖类、酚类和氨基酸等[7]。

小麦根系分泌物对Pb2+的吸附量在光照时间为0~12 h时,随着时间增加, 吸附量明显提高,在12 h时达到最高值4.53 ?g/g,这是由于小麦为长日照植物, 在此条件下产生的根系分泌物有利于增加对Pb2+的吸附量。之后随着光照时间的 增加而趋于平衡(见图1)。不同光照时间下的吸附量不同,可能是由于较长光 照时间下,小麦光和作用良好,根系分泌物含量逐渐增多,而随着时间逐步延长, 小麦将处于逆境生长,违背了正常生态环境,因此分泌的根系分泌物种类物质含 量与正常光照条件下产生的有所不同,吸附量逐渐趋于平稳甚至有下降趋势。

2.2 不同光照强度下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 随光强的变化,小麦根系分泌物对Pb2+的吸附量在3 ?g/g处上下波动,这是 小麦对日照强度的反应并不敏感所致。无光照和光照强度为9000 Lx时的吸附量基本相同,均为3 ?g/g左右。光强为5000 Lx和7500 Lx时,吸附量较高,约为4 ?g/g (见图2)。由此可知,无光照或弱光照条件下,根系分泌物成分不利于Pb2+的 吸附,这可能是由于小麦喜光,而在无光照或弱光照逆境条件下,产生的根系分 泌物种类与正常条件不同,不利于Pb2+的吸附。

2.3 不同温度条件下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 由图3可以发现,随着温度的升高,小麦根系分泌物对Pb2+的 吸附量先增大后缓慢减少。在20 ℃时吸附量最大,为4.28 ?g/g,由于小麦 根系生长的最适温度为16~20 ℃,而在40 ℃时,已接近其耐受上限,因此可能 影响了其根系分泌物的分泌,导致吸附量达到最低点,几乎无修复效果。又由于 冬小麦属耐寒植物,因此,高温逆境最不利于吸附重金属离子,而20 ℃左右为 最适温度。

2.4 不同营养条件下根系分泌物对重金属离子Pb2+吸附的影响 小麦根系分泌物的吸附效果随着CO(NH2)2浓度的增大而先增大后减小。尿 素浓度为正常值时,吸附量最大,CO(NH2)2浓度为零时,溶解量最小(见图4)。

小麦生长过程中需要大量补充氮、磷等营养元素,低于正常值时,不利于自身生 长,产生的根系分泌物对Pb2+的吸附效果不明显,在最低浓度CO(NH2)2营养条 件下产生的根系分泌物成分最有利于Pb2+吸附。

3 结语 (1)根系分泌物对重金属离子Pb2+的吸附是一个动态的过程,随着小麦生 长条件的改变,根系分泌物的成分和数量都可能发生改变。

(2)小麦根系分泌物对Pb2+的吸附量随光照时间先增加后趋于平衡,在12 h 时达到最大值;
不同光照强度下小麦根系分泌物对Pb2+的吸附的影响很复杂;
吸 附效果随着温度的升高先增加后缓慢减小,在20 ℃时达到最大值;
随着CO(NH2) 2浓度的增大小麦根系分泌物对Pb2+的吸附量逐步增加,在浓度为0.5%时,达到 最高值。

[1]Black,H.Absorbing possibilities :
phytoremediation.EnvironmentalHealthPerspectives, 1995.103:1106-1108. [2]Zhao,Z.Q.,J.F.Niu,X.Quan..Progress in phytoremediation of toxic metals from the environment.Research of Environmental Sciences.2000,13:54-57. [3]Bruce, E.P. Phytoremediation of contaminated soil and ground water at hazardous waste sites.Ground Water Issue.2001.EPA/540/S-01/500. [4]Sang,W.L.,F.X.Kong..Progress of study on phytoremediation.Advance in Environmental Science. 1999,7:40-44. [5]Chefetz B,Hadar Y,Chen Y.Dissolved organic carbon fractions formed during composting of municipal solid waste:properties and significance[J].Acta hydrochim. Hydrobiol,1998,26(3):172-179. [6]郭平,王瑾,康春莉,等,根系分泌物对五氯酚的增溶作用和影响机制 [J].环境化学,2009,28(4):519-523.

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