富锑植物体中锑的来源、迁移与富集特征研究

本项目拟以贵州半坡大型锑矿区发现的富锑植物体为研究对象，重点研究土壤/大气颗粒物-富锑植物体界面Sb的活化迁移过程、富Sb植物体中Sb的来源识别及其在植物体中的迁移过程与富集特征。通过野外调研、温室土培与野外栽培对比实验、化学淋滤和连续提取实验，利用扫描/透射电镜、同步辐射扩展X射线荧光(SRXRF)等现代分析技术，阐明根际土壤和大气颗粒物中Sb的活化释放机理，引入特征指示元素辨识富锑植物体中Sb的来源，厘定不同来源Sb所占份额，查明不同来源Sb在富锑植物体中的迁移与富集特征，揭示富锑植物富集不同来源Sb的关键影响因子。本项目研究有望从元素生物地球化学循环角度，对富锑植物体中Sb的来源识别、迁移与富集生物地球化学过程特征等方面取得新认识，有助于为提高富锑植物对Sb的吸收与转运能力以及Sb污染土壤的植物修复等提供科学依据，具有较强的学术价值和环境修复指导意义。

本项目研究了土壤/大气颗粒物—富锑植物体界面Sb的活化迁移机制、富Sb植物体中Sb的来源识别及其在植物体中的迁移转化过程及富集特征。研究结果表明（1）研究区土壤锑污染严重，但生物有效性Sb所占比例很低，大部分Sb以残渣态形式存在 (85-97.6%)；（2）硅酸盐粘土矿物和含钙矿物可能是控制Sb活性的重要因素；（3）由于土壤中有效态Sb含量较高，可能造成研究区植物体吸收并积累高含量Sb，研究区大多数植物都表现出极强的耐Sb性。植物不同部位对植物体的积累能力差异显著，表现为根>叶>茎干。大部分植物的生物累积系数和/或生物迁移系数<1;（4）通过Sb污染区（冶炼厂）与对照区野外栽培和温室培养等鬼针草盆栽试验对照研究表明大气颗粒物极可能是植物体吸收积累Sb的重要来源之一。（5）研究区PM10和PM2.5颗粒物均富集高含量的Sb，分别为0.98-1172 mg/kg和6.04-878.5 mg/kg，进一步表明大气颗粒物是区内植物中Sb的重要来源之一。（6）通过鬼针草温室栽培实验以及野外调查研究表明土壤并不是鬼针草吸收积累Sb的唯一来源，进一步证实气颗粒物来源Sb也对鬼针草吸收积累Sb具有重要贡献；同时也表明当土壤中Sb含量或者鬼针草吸收积累Sb的含量达到一定水平时，鬼针草可能会启动某种自我保护的抑制从根部吸收Sb的机制，以避免过量Sb在体内积累产生毒性反应，这种鬼针草可能存在的自我保护机制有待后续进一步深入研究.