铯和铀在不同土壤和植物中的吸收和转移研究

摘要

随着放射性核素对环境污染的加剧，从而引起环境保护者的广泛关注。植物修复技术因其环保、价格低廉等优势成为修复污染环境的主要趋势。但在植物修复的实际操作过程中，“超富集植物”出现吸附核素量较少、生长情况不佳甚至是死亡的情况。研究表明，这和实验条件下筛选的“超富集植物”不能够适应土壤的土质有关，因此土壤类型对影响植物修复核素污染具有重要研究意义。本实验采用盆栽试验，将木耳菜和小麦分别移栽在紫色土、水稻土、红壤和黄壤中，待3叶期，在木耳菜（Gynura cusimbua(D.Don)S.Moore）中施以不同浓度的Cs[0、20、40、80、120 mg·kg-1CsCl]以及在小麦(Triticum aestivum L.)施加不同浓度的U[0、20、50、100、150 mg·kg-1[UO2(CH3CO2)2·2H2O]，处理10、20、30天后取样，分析植物在4种土壤中对的核素吸收与转运情况，并通过初步探讨叶绿素含量以及荧光参数差异，分析不同土壤类型对植物吸附核素后光合作用的影响。结果显示：
　　（1）在不同土壤类型中，植物吸附核元素均与处理浓度和处理时间呈显著正相关，植物各器官间放射性核元素积累量:根>叶>茎，表明植物的根、茎、叶在不同类型土壤中均能富集放射性元素，并且随着处理时间的延长，其吸收量随放射性核素处理浓度的增大而增加，而且以根部的富集能力最强、积累量最大；
　　（2）在不同的土壤类型和处理时间段内，植物对放射性核素的富集系数和转运系数均存在显著差异，具体表现为富集能力与转运能力均随着放射性核素处理浓度的增大以及处理时间的延长表现为先增后减，其地下部分富集系数显著高于地上部分。其中，黄壤土中木耳菜对Cs的富集能力明显高于其它3种土壤，而紫色土中的小麦对U的富集能力明显高于其它3种土壤；
　　（3）Cs、U对植物叶绿素含量的影响主要为低浓度促进高浓度抑制；
　　（4）Cs、U对植物叶片、最大荧光产量（Fm）、光系统Ⅱ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和光系统Ⅱ潜在活性（Fv/F0）影响主要为低浓度促进高浓度抑制，并随着处理时间的延长先升后降，其初始荧光产量（F0）则随着处理核素处理浓度的增大先减后增；
　　（5）土壤中的钾含量和pH值影响木耳菜对Cs的吸收和富集，与紫色土、水稻土和红壤相比，黄壤中的速效钾含量较低，pH适中，在不同处理时间段，木耳菜在黄壤中对Cs的富集效率都最高，表明土壤中低含量的速效钾以及适中的pH值更利于木耳菜对Cs吸收；
　　(6)土壤中的pH值以及阴阳离子的含量影响小麦对 U的吸收与富集，与水稻土、红壤和黄壤相比，紫色土的pH值呈弱碱性有助于U在土壤中的吸附，更有利于小麦对U的吸收。

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1绪论

1.1环境中Cs与U的来源与危害

1.2土壤性质对植物修复放射性元素的影响

1.2.1 土壤性质对植物修复放射性Cs的影响

1.2.2 土壤性质对植物修复放射性U的影响

1.3 放射性核素与重金属对植物的影响

1.3.1 重金属对植物生长的影响

1.3.2植物对重金属和放射性核素吸收及转运

1.3.3放射性核素与重金属对植物叶片叶绿素含量的影响

1.3.4放射性核素与重金属对植物叶片叶绿素荧光参数的影响

1.4本研究的目的和意义

1.5本研究的主要内容和技术路线

1.5.1供试材料

1.5.2主要研究内容

1.5.3主要技术路线

2木耳菜对Cs的富集能力及其对木耳菜光合作用的影响

2.1 材料和方法

2.1.1试验材料

2.1.2试验设计

2.1.3土壤pH值、速效钾以及本底Cs含量

2.1.4木耳菜生物量

2.1.5木耳菜Cs富集量

2.1.6木耳菜光合色素的测定

2.1.7测定叶片荧光参数

2.1.8数据分析

2.2结果与分析

2.2.1各类型土壤的pH值、速效钾以及本底Cs含量比较

2.2.2各土壤类型对Cs污染环境下木耳菜生物量的影响

2.2.3土壤类型对木耳菜Cs吸收和分布的影响

2.2.4土壤类型对木耳菜Cs富集与转运能力的影响

2.2.5土壤类型对木耳菜光合色素的影响

2.3讨论与小结

3.小麦对U的富集能力及其对小麦光合作用的影响

3.1 材料和方法

3.1.1试验材料

3.1.2试验设计

3.1.3小麦生物量

3.1.4小麦U富集量

3.1.5小麦光合色素的测定

3.1.6测定叶片荧光参数

3.2结果与分析

3.2.1各土壤类型对U污染环境下小麦生物量的影响

3.2.2土壤类型对小麦U吸收和分布的影响

3.2.3土壤类型对小麦U富集与转运能力的影响

3.2.4土壤类型对小麦光合色素的影响

3.2.5土壤类型对小麦荧光参数的影响

3.3讨论与小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表学术论文及研究成果