| 题名 | 水生浮游植物砷吸收、代谢及耐性机制研究 |
| 作者 | 张莘 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱永官 ; 赵方杰 |
| 关键词 | 满江红 浮萍 砷 吸收 代谢 耐性 释放 净化 Azolla duckweed uptake metabolism tolerance efflux purification |
| 其他题名 | Arsenic Uptake，Metabolism and Tolerance of Aquatic Macrophytes |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 砷广泛分布于环境中，是一类致癌性极强的物质。很多国家和地区地下水砷 污染问题严重，含砷水体不仅被直接饮用，而且大量用于灌溉农用地，长期灌溉 导致了砷在水稻田里大量累积，增加了人群砷暴露和砷中毒风险。 满江红（Azolla）和浮萍（duckweed）是水稻田中常见的水生浮游植物，研 究满江红和浮萍对砷的吸收富集能力将对降低农田灌溉水及水稻土中的砷含量， 并间接的降低稻米中的砷浓度有着实际意义。而要充分利用这种生物修复方法， 首先要了解水生植物对砷的吸收和代谢的过程和机理，认识浮游植物对砷在水生 生态系统中的生物地球循环中的作用。迄今为止，还没有关于满江红及浮萍（特 别是无根萍）吸收、富集、代谢以及去除砷的详尽报道。 本论文将主要围绕几种有代表性的水生浮游植物，开展其对砷的吸收、代谢 及耐性机理和对水体砷去除效果的研究。本研究的主要内容及结果归纳如下： （1）满江红Azolla具有一定的砷富集能力，各个品种间砷富集能力差异显著。 对50 个满江红品种进行筛选，结果显示不同品种满江红对砷的富集能力差 异明显。高砷富集的卡洲满江红吸收五价砷的速度较快，其在体内累积的砷含量 是低砷富集的细绿满江红的两倍。两个品种体内的砷形态主要以无机砷（三价砷 和五价砷）为主，有机砷占萍体内总砷的5%左右。两个品种向环境中释放的五 价砷多于三价砷，并且砷释放的量与萍体内的砷累积量成比例。利用满江红降低 水稻田和地下水中的砷含量还有待进一步研究。 （2）紫背萍Spirodela polyrhiza L.对砷有较强的富集能力。 紫背萍有较高的富集和耐受砷的能力。在320 μM的五价砷溶液暴露一周后， 紫背萍能累积约1000 mg As kg-1 DW，并且在体内的砷浓度达到400 mg As kg-1 DW 时，紫背萍不表现出任何毒性。在72h 内，紫背萍对浓度为190 ng ml-1 的砷 溶液的去除效率为41%，该萍在砷污染水体的净化上表现出一定的潜能。 （3）无根萍Wolffia globosa 对砷的富集能力最强。 无根萍的富砷能力最强，是其他萍体（细绿满江红、卡洲满江红、紫背萍、 细绿萍）的2-10 倍。无根萍能富集超过1000 mg As kg-1DW(干物质重), 并且当 体内的砷含量为400 mg As kg-1DW(干物质重), 无根萍的生长并不受到任何的抑制。无论给予三价砷或五价砷处理，无根萍体内的砷均以三价砷（约90%左右） 为主要的存在形态。无根萍能快速的降低溶液中五价砷的浓度，但与此同时会释 放一部分萍体内的三价砷进入环境。无根萍因其特殊的无根结构---无需将元素从 地下部向地上部转移，因此是一类不可多得的模式生物材料。采用同步辐射X 射 线荧光成像技术 (μXRF),表明砷主要富集在无根萍W.globosa 体内而非附着在萍 体表面；初步的结果显示As 与K, Mn 和Zn 的分布规律类似，而Cu，Fe，Ni 和Ca 的分布则与As 无明显的相似性。 （4）11 种无根萍对砷的累积能力可观。 大部分无根萍对砷的富集能力均较强，11 种无根萍在砷的富集和耐受能力 上有极大的差异，对砷富集能力最强的是来自澳大利亚的W.australiana，在5μM 五价砷溶液中暴露一周后体内的砷含量累积达到213.62 mg kg-1 DW；而富砷能 力最弱的是来自印度新德里的W.microscopica，萍体中以五价砷为主要的检出形 式。其余无根萍中三价砷是主要的存在形式，约占总砷的85%以上。 研究结果表明无根萍W.globosa对砷的富集和砷去除的能力较强，其次是紫 背萍，最次是细绿满江红。无根萍W.globosa和紫背萍对砷污染水体具有一定的 修复潜能，可作为水体或水稻土砷污染修复的生物材料。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-06-04 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/327]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张莘. 水生浮游植物砷吸收、代谢及耐性机制研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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