鄱陽湖濕地植物根表鐵膜的形成及對(duì)鉛的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究.pdf

1、濕地植物根表鐵膜是污染物進(jìn)入植物體內(nèi)的門戶，對(duì)植物消減污染物起著重要作用。鐵膜的形成不僅影響植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用，而且影響根際土壤中重金屬的遷移和轉(zhuǎn)化。因此，研究濕地植物根表鐵膜對(duì)重金屬的生物有效性、遷移、轉(zhuǎn)化及其影響，對(duì)深入了解濕地植物凈化土壤中重金屬的內(nèi)在機(jī)理有著積極的意義。為探索湖泊濕地植物根表鐵膜對(duì)濕地植物富集重金屬的作用，本研究以典型淡水湖泊濕地——鄱陽湖濕地為例，采用溶液培養(yǎng)和土-砂聯(lián)合培養(yǎng)的試驗(yàn)方法，結(jié)合掃描電鏡-能量

2、色散譜（SEM-EDX)以及化學(xué)提取法（DCB法），研究鄱陽湖濕地植物根表鐵膜的形成以及對(duì)鉛在植物體內(nèi)累積和遷移轉(zhuǎn)化的影響。
　　主要結(jié)果如下：
　?。?）鄱陽湖濕地植物根表鐵膜的含量為禾本科＞莎草科＞蓼科＞菊科。不同植物種類根表鐵膜的含量具有顯著性差異，即使是同屬一科的濕地植物，其根表鐵膜的含量也存在差異，如同屬于莎草科的苔草根表鐵膜的含量是剛毛荸薺的6倍；不同生境中，活性鐵含量高的南磯山濕地植物根表鐵膜量普遍高于吳城；不

3、同季節(jié)采集三種鄱陽湖優(yōu)勢(shì)種群濕地植物的根表鐵膜量也存在差異，11月份植物根表鐵膜的含量高于4月份。
　?。?）植物根系氧化力、溶液pH值、Fe2+濃度、培養(yǎng)時(shí)間、水位變化以及根系分泌物等對(duì)根表鐵膜的形成具有顯著影響。根系氧化力高的苔草根表鐵膜的含量高于根系氧化力弱的虉草；當(dāng)pH為5.5～6時(shí)，兩種濕地植物鐵膜含量均達(dá)到最高值；兩種植物的根表鐵膜都隨溶液中Fe2+濃度的增加而增加，根表鐵膜的量與溶液中Fe2+濃度具有顯著的正相關(guān)；苔

4、草根表鐵膜的含量隨誘導(dǎo)時(shí)間的增加呈現(xiàn)先升高后變緩的趨勢(shì)，7d作為苔草根表鐵膜含量的最佳形成時(shí)間；隨著淹水水位的增加，苔草和虉草根表鐵膜的含量均有所增長(zhǎng)，在淹水2～3cm前根表鐵膜的含量隨土壤水分含量的增加而增加；根系分泌物中的草酸、蘋果酸和檸檬酸等能與溶液中的Fe2+發(fā)生螯合從而降低了溶液中Fe2+濃度，減少了鐵膜的含量。
　　（3）培養(yǎng)時(shí)間對(duì)苔草的生長(zhǎng)、根系氧化力、根表鐵膜的含量以及鐵膜的活性具有影響。苔草根表鐵膜的含量隨培養(yǎng)時(shí)

5、間的增加呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)，第一周根表鐵膜的生成速率最大，第三周趨于平衡，第四周開始鐵膜的生成速率開始出現(xiàn)負(fù)值，鐵膜的含量開始下降；苔草根系氧化力隨培養(yǎng)時(shí)間呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，且低濃度的鐵可以促進(jìn)苔草的根系氧化力；苔草根表鐵膜無定形態(tài)的鐵只占鐵氧化物總量的6％～18%，大部分的鐵為結(jié)晶態(tài)的鐵氧化物。從第五周開始，苔草根表鐵膜開始出現(xiàn)老化現(xiàn)象。
　　（4）通過電鏡掃描（SEM）觀察可知，苔草根表面有一層非結(jié)晶態(tài)的顆粒物沉積

6、在表皮細(xì)胞外，但分布并不均勻。不同鐵濃度水平下，鐵膜的緊密程度也不一致，不加鐵處理的根表鐵膜比較稀疏，加鐵處理的苔草，根表鐵膜更密實(shí)。由能譜分析（EDX）分析得出，苔草根表鐵膜主要含有C、O、Al、K、Si、Ca、Fe等，有鐵膜的根表鐵的含量高于無鐵膜的植物根表。通過XRD分析得出，根表鐵膜主要是結(jié)晶態(tài)的鐵α-Fe2O3（赤鐵礦）。
　　（5）鄱陽湖濕地植物苔草和虉草根表鐵膜對(duì)溶液中的鉛具有吸附作用。鉛在苔草和虉草中的分配為鐵膜>

7、根內(nèi)>地上部分，約有50%～60%累積在根表鐵膜中，根表提取的鉛含量與根內(nèi)鉛含量具有顯著的相關(guān)性。約90%的鉛累積在根內(nèi)，說明根表鐵膜能夠吸附鉛，且在一定程度上可以抑制鉛由根內(nèi)向地上部分遷移。
　?。?）鄱陽湖濕地植物苔草根表鐵膜對(duì)土壤中的鉛具有富集作用。苔草根表鐵膜的含量受土壤中Fe2+添加量以及鐵、鉛交互作用的影響，但鉛的添加對(duì)根表鐵膜含量的影響并不顯著。在鉛濃度為0～100mg·kg-1（處于鄱陽湖濕地土壤目前實(shí)際的鉛濃度范

8、圍內(nèi)）時(shí)，添加500mg·kg-1的鐵，苔草根表鐵膜的含量可達(dá)到13.63g·kg-1，根部鉛的百分含量提高了14.95%，苔草根表鐵膜促進(jìn)了鉛在根部的累積。苔草鉛的TFroot和TFshoot在不同處理中分別為0.61～3.32和0.17～0.90，加鐵處理可增加苔草鉛的TFroot，降低 TFshoot，鉛在苔草中的DC隨著鐵濃度的提高而顯著降低。苔草根表鐵膜的存在促進(jìn)了鉛從苔草根表向根內(nèi)遷移，而且大量富集在根內(nèi)。對(duì)于鄱陽湖濕地這種