1、近三十年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)和生活水平快速發(fā)展，大量氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨著廢水廢棄物的排放進(jìn)入江河湖庫(kù)中，導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)大面積退化，水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出。一些廢水中還含有銅等潛在毒害金屬，加之富營(yíng)養(yǎng)化水體中又常使用銅化合物來(lái)殺藻或改善水質(zhì)。當(dāng)銅濃度超標(biāo)時(shí)，危及到水生生物的生存，包括銅在內(nèi)的重金屬通過(guò)食物鏈對(duì)人們和動(dòng)物的安全和健康也構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。目前，大型水生植物在重金屬和富營(yíng)養(yǎng)化水體生物修復(fù)中的應(yīng)用已在國(guó)內(nèi)外受到極大關(guān)注。本研究通過(guò)分析鳳眼蓮對(duì)

2、銅的累積作用及其生理響應(yīng)，闡明銅脅迫下風(fēng)眼蓮的生理適應(yīng)機(jī)制，并探討鳳眼蓮根系抗銅菌的去銅作用及其在緩解菹草銅脅迫毒害中應(yīng)用潛力。同時(shí)，針對(duì)河北省洋河水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，在對(duì)水庫(kù)及其上游西洋河流域氮磷污染調(diào)查和監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，模擬水庫(kù)開(kāi)放水域，有針對(duì)性應(yīng)用生態(tài)修復(fù)工程，創(chuàng)建單一植物生態(tài)圍隔和不同生活型的水生植物組合群落，對(duì)鳳眼蓮等水生植物在富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)改善中的應(yīng)用進(jìn)行了探索性研究。 研究結(jié)果表明，在中濃度(0.5-5 mg/L)

3、銅脅迫下，鳳眼蓮具有較強(qiáng)的累積銅和緩解銅毒害的能力。鳳眼蓮各組織的平均銅含量最高達(dá)314 mgmg干重(14 d)，所累積的銅主要分布在根部，根部最高銅含量在1800 mg/kg干重(8 d)以上。鳳眼蓮葉片在銅脅迫下，三種光合色素濃度降低后又能恢復(fù)到較高水平，主要?dú)w因于SOD、POD和CAT三種抗氧化酶的保護(hù)作用，使銅誘導(dǎo)的膜脂過(guò)氧化毒害在一定程度上得到緩解。在高濃度(10 mg/L)銅脅迫下，雖然光合色素濃度和膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物等受到嚴(yán)

4、重影響，鳳眼蓮仍然表現(xiàn)出高累積銅(平均含銅量在300mg/kg干重以上)的潛力，但是達(dá)到一定培養(yǎng)時(shí)間(6 d)就會(huì)死亡。根系在銅累積脅迫下外觀形態(tài)和結(jié)構(gòu)逐漸退化，但在較長(zhǎng)時(shí)間(30 d)內(nèi)可以維持生長(zhǎng)，其根際微生物菌團(tuán)在緩解銅毒過(guò)程中可能起到了重要作用。 從鳳眼蓮根系分離到一株抗銅菌ACU，分析表明，該菌具有很強(qiáng)的耐銅和去銅能力。16S rDNA序列確定ACU是一種屬于腸桿菌科的新菌株。SDS-PAGE分析結(jié)果證明，ACU去銅

5、機(jī)制可能是通過(guò)菌體細(xì)胞分泌小分子量(約50 kDa)的胞外蛋白與銅結(jié)合形成復(fù)合物。通過(guò)在植物表面接種ACU，在低中銅濃度(0-3 mg/L)下，菹草生物量增長(zhǎng)率短期內(nèi)(4 d)就表現(xiàn)出較大幅度的提高，甚至在高濃度(10 mg/L)銅處理中，也推遲了菹草的致死時(shí)間(8 d)，而對(duì)照(沒(méi)有接種ACU的菹草)4 d內(nèi)就已死亡。通過(guò)顯微鏡觀察，在中濃度(3 mg/L)銅脅迫下，接種ACU使菹草的根和葉保持相對(duì)完整形態(tài)結(jié)構(gòu)，而對(duì)照處理中根和葉的結(jié)

6、構(gòu)已遭到嚴(yán)重破壞。這些結(jié)果說(shuō)明ACU具有明顯的緩解銅脅迫對(duì)菹草的毒害作用，并且在一定程度上可促進(jìn)菹草的生長(zhǎng)發(fā)育。通過(guò)人工生態(tài)圍隔考察各植物的生長(zhǎng)特點(diǎn)和凈化效果，試驗(yàn)表明，各受試水生植物均可正常生長(zhǎng)，降低水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮磷營(yíng)養(yǎng)水平，減輕有機(jī)污染負(fù)荷，增加溶解氧濃度。在50 d的監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，所有恢復(fù)水生植物生長(zhǎng)的圍隔內(nèi)水體已由富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)過(guò)渡到中營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，采用鳳眼蓮等水生植物以鑲嵌組合加串聯(lián)組合的方式在開(kāi)放流動(dòng)的模擬條件下

7、對(duì)洋河水庫(kù)的水質(zhì)進(jìn)行了逐級(jí)修復(fù)試驗(yàn)。人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)試驗(yàn)表明，鳳眼蓮與水生植物的鑲嵌組合加各級(jí)串聯(lián)組合能有效去除氮磷，而對(duì)于還原性有機(jī)污染物，鳳菱睡鑲嵌組合的去除效果相對(duì)要好于鑲嵌組合加各級(jí)串聯(lián)組合。該系統(tǒng)使水庫(kù)水體由原來(lái)的富營(yíng)養(yǎng)化型向中營(yíng)養(yǎng)化型轉(zhuǎn)變。 綜上所述，鳳眼蓮在中濃度銅污染水體修復(fù)中具有較好效果，其根系抗銅菌ACIJ在污水去銅過(guò)程以及緩解菹草銅毒害方面也具有一定的應(yīng)用潛力。鳳眼蓮等水生植物在改善洋河水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)的