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重金属砷和镉复合污染是中国水体污染的一种典型类型。植物修复技术是近些年发展较快的污染水体修复方法,它通过植物的重金属富集能力来净化污染水体。同时,人们已注意到植物的重金属富集过程普遍存在拮抗、加和等重金属之间交互作用现象,重金属间交互作用对植物重金属富集能力和污水修复技术的影响日益引人关注。凤眼莲是适用性非常广的污染水体修复植物,论文以凤眼莲为研究对象,通过多组凤眼莲的水培对比实验,研究凤眼莲对砷、镉的富集能力及砷、镉对凤眼莲生长发育的影响,并判断砷和镉的富集是否存在交互作用,分析交互作用对凤眼莲生长、干重和矿质元素含量的影响,研究凤眼莲的砷与镉交互作用对水体修复技术的指导意义。凤眼莲水培实验分为砷(砷浓度:0.5 mg/L、1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L和8mg/L)、镉(镉浓度:1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、8 mg/L和16 mg/L)及复合砷和镉(复合砷和镉浓度配比:As 0.5 mg/L+Cd 1 mg/L、As 1 mg/L+Cd 2 mg/L、As 2 mg/L+Cd 4 mg/L、As 4 mg/L+Cd 8 mg/L和As 8 mg/L+Cd 16 mg/L)培养液三组以及6个植物空白对照和15个无植物培养液对照。水培实验为期31天,分别于第3 d、6 d、12 d、21 d和31 d取出凤眼莲共81株,同时于第1 d、2 d、3d、4 d、5 d、6 d、8 d、10 d、12 d、15 d、18 d、21 d、24 d、27 d和31 d采集培养液样品共465个。测量三种培养液中凤眼莲的根、茎叶砷和镉含量、干重和矿质元素含量,计算出凤眼莲砷、镉的富集系数和转运系数,分析砷和镉交互作用,研究凤眼莲的砷、镉富集特征和生长发育的变化及机理。主要研究结果如下:凤眼莲的砷、镉富集及生长发育。(1)随着培养液砷、镉浓度提高,植株根和茎叶的砷、镉含量均逐渐增加。凤眼莲对镉的富集能力强于砷,当培养液中砷、镉浓度均为8 mg/L时,植株的砷、镉含量最大值分别为492 mg/kg(dw)和6166 mg/kg(dw)。随着实验时间延长,植株体内的砷、镉都逐渐由根部向茎叶部转运。凤眼莲对砷的转运能力更强,凤眼莲砷转运系数最大值为3.01,镉转运系数最大值仅为1.16。(2)砷和镉对凤眼莲的干重增长都存在低浓度促进,高浓度抑制的影响。在浓度为0.5 mg/L的砷培养液中,植株干重在第31 d达到最大值,比植物空白对照高52%,植株能从培养液中吸收矿质元素。随着砷、镉浓度提高,植株积累干重受到明显抑制,植株体内矿质元素含量大幅下降,使培养液矿质元素总浓度升高,由初始值45 mg/L提高到最大80 mg/L。凤眼莲的砷和镉富集及生长发育的砷和镉交互作用分析。(1)镉对凤眼莲富集砷具有明显抑制作用。相比于砷培养液水培时,复合砷和镉培养液水培凤眼莲的砷含量平均下降13%。(2)砷对凤眼莲的镉富集影响较小。相比于镉培养液水培时,复合砷和镉培养液水培凤眼莲的镉含量平均仅下降1%。(3)砷和镉之间的拮抗作用在一定程度上降低了高浓度(≥1 mg/L)砷对凤眼莲的毒害。同时,砷和镉交互对植株矿质元素的流失也表现为拮抗作用。综合研究表明,凤眼莲对砷和镉都具有富集能力,植株对镉的富集能力远大于砷,对砷的转运能力大于镉,砷和镉交互对凤眼莲的砷富集、干重降低和矿质元素流失均表现出不同程度的拮抗作用,这种作用在一定程度上降低了高浓度的砷对凤眼莲的毒害。实验对凤眼莲修复水体重金属复合污染的实际应用具有重要意义。