近几十年来，随着工农业的迅速发展，水污染成为一个日益严重的环境问题。在水体污染物中，重金属因其毒性大、不可降解，且极易进入食物链，成为水污染治理中的一道难关。去除水体重金属的传统方法，大都成本高、工序复杂，只适用于小范围，并且易造成二次污染。本研究旨在选出廉价高效的植物吸附剂，用于水体中重金属的去除。同时筛选出合适的水生植物，用于水体重金属的植物修复。　　相比于其他传统方法，吸附法廉价高效，具有应用前景。植物吸附剂中，有两类材料具有优势:一类是农林业废料，另一类是沉水植物。本文研究了农林业废料米糠、麦麸、杏鲍菇废料、杂木屑，以及沉水植物龙须眼子菜、竹叶眼子菜、轮叶黑藻、菹草共八种植物吸附剂，对水体重金属Cu、Cd、Pb的吸附效果。结果表明，沉水植物对Cu、Cd、Pb的吸附量显著高于农林业废料，对溶液中重金属的去除效率也更高。用磷酸和氢氧化钠分别对农林业废料进行改性，结果发现，改性后的麦麸和杂木屑对重金属的吸附量有显著提高，但仍然低于未改性的沉水植物。四种沉水植物之间比较，菹草对Cu、Cd、Pb的吸附量略高，其他三种植物彼此差异不显著。　　我们对湘西锰矿污染河段的沉水植物进行调查，发现在众多沉水植物中轮叶黑藻的分布非常广泛。我们利用采回的轮叶黑藻、竹叶眼子菜、龙须眼子菜进行Cu、Cd、Pb的吸附实验，结果表明，轮叶黑藻对重金属的吸附能力优于其他两种沉水植物。用整株的轮叶黑藻活体/死体，分别进行Cd的吸收/吸附实验。结果发现，轮叶黑藻死体对溶液中Cd的去除效果更好。进一步用轮叶黑藻死体进行吸附特性和机理的研究，结果发现:轮叶黑藻死体对Cd的吸附量随着处理时间(0.5-128 h)、反应温度(5℃、15℃和25℃)、pH(3-7)、Cd初始处理浓度(2.5-320 mg/L)的增加而增大，最大吸附量可达到43.9 mg/g DW，相应溶液中Cd的去除效率为54％。轮叶黑藻对Cd的吸附更为拟合二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型。这表明轮叶黑藻对Cd的吸附是以单层吸附为主，每个吸附位点只与一个金属离子结合。轮叶黑藻对Cd的吸附会受到溶液中共存重金属离子的影响，吸附量会显著下降。轮叶黑藻对混合重金属吸附量的大小顺序是Pb＞ Cd＞ Cu＞ Zn。　　植物吸附重金属的过程存在多种机理，其中最主要的是表面络合和离子交换，这两种机理都与细胞表面的官能团有关。本文采用FTIR分析及电位滴定实验，探究参与轮叶黑藻吸附Cd的官能团类型。结果证明，轮叶黑藻细胞壁上的羟基和胺类基团在吸附Cd的过程中起关键作用。用4％HCl溶液进行三轮解吸-吸附循环，各循环的轮叶黑藻与未解吸过的材料相比对Cd的吸附量均显著减少，但各轮之间的吸附量没有显著差异。　　Cd在轮叶黑藻体内的积累，会显著影响轮叶黑藻的生理指标，例如降低叶片中叶绿素a和b的含量及干扰抗氧化酶系统。轮叶黑藻活体对Cd的积累量低于死体，推断与Cd对活体细胞的毒害作用有关。　　沉水植物的根系可以从水体和沉积物中吸收重金属，叶片也能直接吸收重金属。本研究发现，与非沉水植物根系重金属的浓度通常高于叶片的特点不同，沉水植物轮叶黑藻叶片Cd的浓度和总量均高于根系，叶片是积累Cd的主要部位。通过采用完整植株和去根植株作对比，以及分桶实验，证明轮叶黑藻的根系不仅可以吸收Cd，还可以类似于陆生植物那样，向地上部进行转运。反之，叶片向根系的转运极少。0.005-0.5μM的植物激素NAA的添加，显著抑制了轮叶黑藻根系和叶片对Cd的吸收，以及根系向地上部的转运，推测这是轮叶黑藻对Cd的一种避性机制。　　轮叶黑藻的叶片和茎的亚细胞组分分离实验表明，Cd主要结合在细胞壁上。进一步分析细胞壁上Cd的分布，发现0.1 mg/L Cd处理后，叶片细胞壁中Cd含量由高到低依次是:半纤维1＞果胶≈纤维素＞半纤维2，茎细胞壁中Cd含量由高到低依次是:纤维素＞半纤维1≈果胶≈半纤维2。1.0 mg/L Cd处理后，叶片和茎细胞壁各组分的Cd含量均增大，茎各组分提高的幅度较少，叶片细胞壁中半纤维素的Cd含量大幅增加。这导致随着Cd处理浓度的增加，叶片细胞壁中Cd含量占整个细胞的百分比显著升高，而茎细胞壁所占百分比却有所下降。　　综上所述，农林业废料和沉水植物均是优良的植物吸附剂，沉水植物的吸附效果更好。本研究采用沉水植物轮叶黑藻作为主要材料，进行死体/活体对溶液中Cd的吸附/吸收实验，以及根系作用的探究，证明无论死体还是活体轮叶黑藻都对Cd有很好的去除效果，可应用于重金属污染水体的修复。