鈾污染土壤的植物-微生物修復(fù)及其機(jī)理研究.pdf

1、鈾礦開采與水冶中產(chǎn)生了大量的鈾廢石、鈾尾礦和含鈾廢水。由于環(huán)境中多種因素的影響，“三廢”造成了鈾礦冶地域土壤的污染。鈾礦冶污染土壤具有放射性核素含量低、量大面廣等特點(diǎn)，對生態(tài)環(huán)境和人類健康存在著潛在的安全威脅。
　　本論文在人工控制條件下，采用盆栽模擬試驗(yàn)，通過考察不同鈾濃度脅迫下，苜蓿和黑麥草等植物的生理生化指標(biāo)變化，以及植物各部位對鈾的富集特征，篩選出對鈾富集性較好的植物。試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度鈾可刺激黑麥草等耐鈾植物的生長，隨

2、著鈾濃度的增加，植物受到鈾的毒害，生長受阻。植物對鈾富集量隨鈾濃度的增加而增加。通過進(jìn)一步測定在不同鈾脅迫濃度下，黑麥草和高丹草抗氧化體系的響應(yīng)特征，試驗(yàn)結(jié)果表明，黑麥草耐鈾性更強(qiáng)。
　　大量研究表明，螯合劑能活化土壤中的重金屬離子，提高重金屬的生物有效性，提高植物對重金屬的累積量和提取效率。本論文根據(jù)已有研究成果，選用檸檬酸作為螯合劑，在收割前一周，分別加入濃度為1、5、10mmol/kg的檸檬酸，對比測定植物相關(guān)的生理指標(biāo)、各

3、部位的鈾富集量和鈾在植物中的亞細(xì)胞分布。試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度（1mmol/kg和5mmol/kg）檸檬酸促進(jìn)黑麥草在鈾污染土壤中的生長，黑麥草抗氧化酶活性普遍增強(qiáng)，抗氧化物含量增大，整個抗氧化系統(tǒng)合作性和相互調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，維持代謝平衡的能力也增強(qiáng)，添加濃度為5mmol/kg的檸檬酸時促進(jìn)作用最強(qiáng)。高濃度（10mmol/kg）檸檬酸則起相反作用，但作用不是很強(qiáng)。黑麥草對鈾的富集轉(zhuǎn)運(yùn)量隨檸檬酸施加濃度的增加呈先升后降趨勢，5mmol/kg時

4、達(dá)到峰值，同時，鈾于黑麥草中的亞細(xì)胞分布趨勢與其大致相同，富集狀況分別為根部＞葉部，細(xì)胞壁及殘?jiān)糠郑究扇苄圆糠郑炯?xì)胞器及膜部分。且5mmol/kg檸檬酸的施加更進(jìn)一步提高了該能力。
　　不同的叢枝菌根真菌（AMF）促進(jìn)植物生長和富集鈾的能力不同。本論文以黑麥草作為宿主植物，在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，將黑麥草接種G.tortuosum、G.claroideum和G.mosseae三種叢枝菌根真菌，以植株生物量、生化指標(biāo)反應(yīng)和對鈾的富集量

5、為主要指標(biāo)，進(jìn)行適用于鈾污染土壤修復(fù)的高效菌株篩選。試驗(yàn)結(jié)果表明，接種 AMF后，黑麥草對鈾的抗逆性有所提高，其抗氧化體系酶活性也提高了。接種三種 AMF對黑麥草富集鈾的特征不同，接種 G.claroideum的黑麥草莖葉部鈾含量大幅增加，較對照提高了74.26％，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)變大，接種 G.mosseae的黑麥草根部鈾含量較對照增加了33.41%，莖葉部含量減少，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)減小。而接種 G.tortuosum的則與對照組鈾的富集量區(qū)別不大。

6、TEM-EDS技術(shù)觀察比較黑麥草根葉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化顯示，接種 G.mosseae組，黑麥草細(xì)胞線粒體、葉綠體及細(xì)胞核等的損傷程度較輕，但所受傷害同屬于不可逆損傷；接種G.claroideum后，鈾分布量增多，主要分布于細(xì)胞壁和液泡，而接種G.mosseae組部分鈾被菌絲固定。
　　叢枝菌根與重金屬污染物的相互關(guān)系及耐受和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理方面一直是有待研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本論文利用分室培養(yǎng)裝置，在鈾污染條件下，量化菌根植物的莖葉部與根系吸收

7、鈾的比例，測定 AMF菌絲琥珀酸脫氫酶（succinate ehydrogenase,SDH）和堿性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）酶活性，探討鈾在菌根植物體內(nèi)的吸附、運(yùn)轉(zhuǎn)和分配機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤鈾處理對 AMF侵染和菌絲酶活性有抑制作用，且菌絲酶活性更為明顯。分室培養(yǎng)裝置中接種 G.claroideum的黑麥草莖葉部和根部的鈾含量分別是盆栽試驗(yàn)中的8.70%和10.25%；分室培養(yǎng)裝置中接種 G.mos

8、seae的黑麥草莖葉部和根部的鈾含量分別是盆栽試驗(yàn)中的12.20%和10.83%。分室培養(yǎng)裝置中，黑麥草體內(nèi)的鈾是通過菌絲橋進(jìn)入其體內(nèi)的，鈾脅迫下，單一接種AMF和接種AMF聯(lián)合螯合劑兩種情況下都提高了黑麥草對鈾的富集量。試驗(yàn)結(jié)果表明，檸檬酸的添加和菌根聯(lián)合修復(fù)效果最好，即植物-微生物與螯合劑聯(lián)合修復(fù)為鈾礦冶地域鈾污染土壤的最佳修復(fù)體系。
　　綜上所述，在鈾污染土壤中，適量的螯合劑能夠提高黑麥草修復(fù)能力，AMF既能夠提高植物的對環(huán)