洞庭湖复合污染环境下蒌蒿对重金属镉(Cd)的富集机理研究

植物通过根系能吸收和固定污染物以减阻其移迁扩散，根系分泌物同重金属螯合能减弱其毒性，与根际微生物联合作用也能起到降解有机污染物的作用，这在环境保护中具有重要的科学价值和广阔的应用前景。国内外学者利用植物来修复重金属和有机物污染的研究迄今已取得很多成果，但对某些新发现的可高量富集某种污染物的植物及其富集机理研究不深，植物富集污染物的机制目前尚无统一定论。洞庭湖为我国第二大淡水湖，由于特殊的地理位置等原因，其环境污染状况日趋严重，测定数据表明，湖区水体及其滨岸带底泥中的镉、铜、锌等重金属和多氯联苯等有机物的污染含量都较高。近期研究发现，洞庭湖区一种优势植物蒌蒿对重金属镉有着很强的富集能力，但其富集机理尚不清晰。因此，在人工模拟与洞庭湖区相似的复合污染环境下深入研究其富集机理，并在此基础上通过某些强化措施进一步提高蒌蒿对镉的富集能力与效率，对修复洞庭湖区典型重金属污染物造成的环境污染意义重大。

基金资助下，本项目开展了以下内容的研究并取得了相应成果：（1）采用野外调查取样的方法，对洞庭湖区受污染严重的地带进行了摸底，通过对污染区土壤样品的测定分析，比较了Cd、Pb、Cu、Sb等多种重金属的含量，发现洞庭湖区主要受Cd污染最为严重，污染等级为重度污染以上；（2）针对洞庭湖区土壤Cd污染严重的现状，配合常规的植被调查与监测手段，在多个地点广泛选取了洞庭湖湿地的8种优势植物，对这些植物在湿地环境中的Cd富集能力进行了分析和评价，发现蒌蒿在对Cd的富集、转运、提取修复方面具有非常突出的潜能，提出将该种植物作为洞庭湖湿地的理想修复材料进行深入研究；（3）采用洞庭湖湿地的土壤基质和蒌蒿植株为实验材料，辅以人工模拟Cd污染措施，研究蒌蒿对不同水平Cd污染土壤的修复能力及自身富集特点，进一步证实了蒌蒿对土壤中的Cd具有良好的修复效果，以及在不同生长阶段、不同器官中表现出显著的富集特征，并探索出蒌蒿对土壤Cd污染的最适修复浓度和最佳生长期；（4）采用人工模拟Cd污染的方法，对蒌蒿在生理生化水平、亚细胞水平的Cd耐受机制和富集机理进行了分析，明确了植株组织中的多种抗氧化酶活性变化、亚细胞分布状态等在蒌蒿耐受和富集Cd方面所起的作用；（5）以洞庭湖湿地的污染土壤为栽培基质，研究了EDTA等7种螯合剂和调控物质对蒌蒿富集Cd的调控效果，分别筛选出了能显著增强和抑制蒌蒿Cd吸收的促进剂和钝化剂，并确定了农化措施最佳的施加时间；（6）项目后续研究工作正在探讨蒌蒿的根际菌和内生菌强化作用机理，已分离获得了具有较强联合修复作用的根际产酸菌1株和内生耐镉细菌2株；（7）在基金资助下已发表学术论文14篇（其中国家级核心刊物9篇），已培养博士研究生1名、硕士研究生2名，在南洞庭湖污染区建设生态修复示范基地1处。