净化生活污水的浮床植物筛选

【目的】筛选出目前对生活污水净化效果较好的浮床植物。【方法】以14种湖南常见的草本和木本植物为材料,监测了污水处理过程中植物的株高、根系结构和生物量等生长指标,CODcr、TN、NH3-N、TP等水质指标的动态变化,并进行了植物的生长指标与水质净化指标的相关性分析。【结果】1)大部分植物均有较强的生长能力,其中水葱、水蕹菜的株高具有显著性优势(P <0.05);美人蕉、再力花、菖蒲和梭鱼草均表现出极强的生根能力,其根长增长率分别为390%、293.33%、286.67%和270%;植物的生物量增长率在5.1%~500.7%之间,其中菖蒲、美人蕉、水蕹菜和再力花的生物量具有显著性优势(P <0.05)。2)无植物对照组对污染物的去除率明显低于有植物处理组,处理时间的长短对污染物的净化效果具有显著差异性(P <0.05),且主要表现为早期对污染物净化速率快。所有植物处理对CODcr、TN、NH3-N、TP的平均净化率比无植物对照组分别提高了6.30%~36.80%、11.92%~20.97%、22.92%~29.28%、5.51%~41.24%,其中,美人蕉对CODcr的净净化率高达36.80%,水蕹菜对TN、TP的净化效果表现出显著性优势(P <0.05),梭鱼草则对NH3-N具有较好的净化能力。3)根据筛选指标的平均隶属函数值对14种草本和木本植物进行聚类分析,可将植物分为高、中、低净化能力植物三大类,高净化能力植物:梭鱼草、菖蒲、美人蕉、鸢尾、水蕹菜和再力花。中等净化能力植物:花菖蒲、旱伞草、黄菖蒲、花叶芦竹和水葱。低净化能力植物:冬青、女贞和月季。【结论】草本植物中的梭鱼草、菖蒲、美人蕉、鸢尾、水蕹菜和再力花以及木本植物中的冬青对生活污水具有较高的净化能力,适合用作生活污水处理的浮床植物。     

博落回对铅的耐性、富集及生理响应研究

以草本植物博落回（Macleaya cordata）为供试植物,采用沙培盆栽实验研究其对重金属铅（Pb）的耐性、富集及生理响应机制。结果表明：博落回能耐受500 mg/L的Pb胁迫而其生长发育不受影响,高于此浓度时植株生长发育受到抑制。不同组织对Pb的富集能力表现为根>茎>叶,博落回对Pb的富集与转运能力皆随Pb胁迫浓度的升高而减弱。Pb胁迫引起丙二醛（Malondialdehyde, MDA）在植物体内累积。低于500 mg/L的Pb促进叶绿素、可溶性蛋白的合成和抗氧化酶活性的提高,高于此浓度时,则表现为抑制,且导致膜脂过氧化与生物膜的损伤。Pb主要以迁移活性低的化学形态存在于细胞壁和可溶性组分中,浓度升高会导致Pb向迁移毒性强的形态转化。透射电子显微镜（TEM）观察到高浓度的Pb胁迫会损害细胞壁结构,使Pb进入细胞内部,对细胞造成毒害。傅里叶红外光谱仪（FTIR）分析表明,Pb胁迫会提高细胞内-OH、-COOH等基团和有机酸、蛋白质的含量,在低浓度时可与Pb结合,削弱其对博落回的毒性。     

5种水生植物对铜绿微囊藻的抑制与生理影响研究

采用不同浓度（0 g/L、10 g/L、30 g/L、40 g/L、50 g/L）的种植水比较了菖蒲（Acorus calamus）、黑藻（Hydrilla verticillata）、苦草（Vallisneria natans）、绿狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）和水蕹菜（Ipomoea aquatica）对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的抑制能力,探讨了其中抑制能力最佳的种植水对铜绿微囊藻的生理影响。结果表明：5种种植水均对铜绿微囊藻产生了化感抑制作用,且均随浓度升高抑制作用增强,50 g/L苦草和水蕹菜种植水的平均抑藻率分别为90.30%和86.05%。在40 g/L水蕹菜及苦草种植水分别作用下,铜绿微囊藻细胞超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性于第2~4 d达峰值,此后,藻酶活性开始降低,苦草组藻细胞最终恢复至对照组水平（P＞0.05）,而水蕹菜组藻细胞最终失活（P＜0.05）。各处理组藻丙二醛（MDA）含量先升后降;核酸及非电解质外渗量显著高于对照组（P＜0.05）;叶绿素a含量显著低于对照组（P＜0.05）。研究表明,水生植物种植水能通过破坏铜绿微囊藻生理机制来抑制其生长。本结果可为水生植物控藻研究提供理论依据和参考。     

4种改良剂在锰矿渣木本植物修复中的比较

【目的】锰矿在我国经济发展中占有重要地位,在带来经济效益的同时,伴随产生的锰矿渣给环境和人类健康带来危害。为改善锰矿渣中重金属含量高、毒性强且土壤理化性质差,造成植物修复比较困难的环境问题,研究改良剂和木本植物对锰矿渣的修复效果,以期筛选出能改善锰矿渣土壤理化性质、促进木本植物修复的改良剂。【方法】采用不同施加比例的有机物(泥炭土、蘑菇渣)和无机物(蛭石、凹凸棒)作为矿渣改良剂,进行木本植物白花泡桐Paulownia fortunei和夹竹桃Nerium indicum室外盆栽实验。通过比较矿渣pH值、有机质含量、重金属酸可提取态含量和植物生物量增量、根系结构、重金属含量与累积量的变化,探讨其对锰矿渣的修复效果。【结果】1)改良剂均可有效提高矿渣中有机质含量,促进木本植物的生长;2)改良剂中泥炭土、凹凸棒和蛭石可分别显著降低矿渣中Zn、Cu、Pb的酸可提取态含量,凹凸棒显著降低矿渣中Mn酸可提取态含量;3)改良剂中蘑菇渣可有效促进2种木本植物的生长,其中泡桐的生物量增量和根系形态指标均高于夹竹桃;4)蘑菇渣处理下2种木本植物锰累积量大,30%蘑菇渣处理下夹竹桃和泡桐的锰累积量分别是未改良组的7.8倍和11.61倍。【结论】4种改良剂中蘑菇渣可以作为锰矿渣改良剂,改善矿渣性质,促进植物的生长,尽快恢复植被,同时还可以通过植物生物量的增加而加大对矿渣中锰的累积量。     

铅锌尾矿渣改良下木本耐性植物的根际环境研究

近年来，木本植物因生物量大、根系发达等特点，被广泛应用于重金属尾矿修复。其中，夹竹桃、栾树、泡桐等品种在铅锌胁迫下，表现出较好的抗性和富集效果。但其对矿渣根际环境的具体影响尚有待明确。本研究取湖南省郴州市某铅锌矿区的矿渣为实验基质，以100%矿渣（CK组）和90%矿渣+5%蘑菇渣+5%碳酸钙（S0组）为对照组；S0组基础上分别种植夹竹桃、栾树、泡桐（S1组）为实验组。通过比较基质的理化性质、有效态Pb和Zn、挥发性有机物、微生物群落结构等指标差异，探究木本耐性植物在铅锌胁迫下的根际环境响应机制。研究结果表明：改良条件下，三种植物能通过基质pH、有机质含量、阳离子交换量、速效氮和有效磷等指标，调节矿渣基质酸碱平衡，从而提高基质持水保肥力。有效态Pb、Zn含量分别下降了16.29%～36.50%和24.50%～47.33%。此外，酯类和酚类等有机化合物种类丰度增加。变形菌门的相对丰度减少，拟杆菌门、放线菌门、慢生根瘤菌属相对丰度增加。综上，改良条件下种植木本植物，改变了基质的理化性质、有机物丰度种类、微生物群落结构，显著降低了矿渣Pb和Zn的生物有效性。