廈門近海紅樹植物(秋茄)抗耐與消減污染物機(jī)制研究.pdf

1、紅樹植物是熱帶、亞熱帶河口優(yōu)勢植物種，是該生態(tài)系統(tǒng)的重要初級(jí)生產(chǎn)者，是維護(hù)海岸生態(tài)平衡的重要生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)維護(hù)海灣河口地區(qū)的生態(tài)平衡起著十分重要的作用。河口區(qū)域經(jīng)濟(jì)與工農(nóng)業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致大量的污染物進(jìn)入河口紅樹林濕地。本研究針對(duì)廈門海域九龍江口紅樹林濕地PAHs與重金屬的污染現(xiàn)狀以及受高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響而成為九龍江河口紅樹林濕地污染源之一的城市內(nèi)湖-廈門筼筜湖重金屬污染，研究了城市內(nèi)湖-廈門筼筜湖重金屬污染與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，典型多環(huán)芳烴(菲、蒽

2、和芘)在紅樹植物根際消減行為，典型重金屬(Cu、Pb、Zn、Cd)在紅樹植物體內(nèi)結(jié)合方式以及紅樹植物對(duì)重金屬抗耐性機(jī)理，結(jié)論如下：
　　 1.研究區(qū)九龍江口紅樹林沉積物受到不同程度多環(huán)芳烴污染。16種多環(huán)芳烴污染水平介于197.02～273.73 ng g-1 dw之間，與廈門西海域多環(huán)芳烴(247～480ng g-1 dw)含量相近，沉積物中低分子量多環(huán)芳烴與高分子量多環(huán)芳烴并存，多環(huán)芳烴污染來源呈現(xiàn)石油污染與高熱燃燒輸入并存

3、。九龍江口紅樹林沉積物中多環(huán)芳烴對(duì)生物的生態(tài)毒性研究表明：紅樹林表層沉積物中多環(huán)芳烴單體和總量多低于毒性效應(yīng)的最低濃度，對(duì)紅樹林生境中的生物體幾乎不產(chǎn)生毒害效應(yīng)，但一些低環(huán)PAHs單體濃度如Ace與Acy也接近效應(yīng)濃度(Threshold effectconcentration)。
　　 2.紅樹植物秋茄根際對(duì)PAHs的消減有促進(jìn)作用。與未種植秋茄的受污染沉積物相比，種植秋茄處理根際的PAHs含量顯著低于非根際。紅樹植物秋茄根際

4、對(duì)低分子量多環(huán)芳烴的降解大于高分子量多環(huán)芳烴。不同多環(huán)芳烴降解速率并不相同，菲和蒽的降解大于芘，高分子量的多環(huán)芳烴比低分子量的多環(huán)芳烴在土壤中存留更多。栽培植物60 d，秋茄根際區(qū)域?qū)Ψ?、蒽、芘的消減率分別為53.6％，58.7％和46.2％，顯著高于未種植植物處理(菲、蒽、芘的消減率分別為26.5％，27.5％和24.4％)。對(duì)PAHs的消減歸功于根際微生物數(shù)量與微生物活性的提高。多環(huán)芳烴對(duì)人類健康的危害已引起共識(shí)，紅樹植物根際促進(jìn)對(duì)

5、多環(huán)芳烴的消減對(duì)阻止河口濕地沉積物中PAHs污染物沿食物鏈傳遞有著重要的意義。
　　 3.九龍江河口紅樹林也遭受城市發(fā)展所帶來的重金屬污染。以對(duì)九龍江口紅樹林濕地污染物有直接貢獻(xiàn)的廈門城市污染為例，研究了廈門市筼筜湖沉積物中重金屬的污染狀況，結(jié)果表明：城市的發(fā)展導(dǎo)致筼筜湖沉積物受到不同程度重金屬污染，沉積物中重金屬元素的污染程度順序是：As>Ni>Pb>Cu>Cr>Zn。應(yīng)用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算，顯示筼筜湖沉積物

6、處于屬于中度污染，與沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相比，筼筜湖中的Pb，Zn，As，Cu與Ni仍對(duì)周邊區(qū)域存在潛在威脅。盡管長期處于污染環(huán)境中，但是紅樹植物卻表現(xiàn)出良好的耐受性。與地上部分(莖與葉)相比，重金屬主要富集在紅樹植物根系。我們的研究表明運(yùn)用化學(xué)提取方法與掃描電鏡結(jié)合的分析技術(shù)能有效的解析重金屬在紅樹植物中的分布。秋茄各個(gè)器官中(根、莖、葉)總的重金屬含量(各個(gè)提取態(tài)的總和)表現(xiàn)為：Zn>Pb>Cu>Cd，含量最大的元素為根中210.21μg

7、 g-1Zn，最小的為葉中的0.84μg g-1 Cd。重金屬在紅樹植物秋茄各個(gè)器官中的結(jié)合方式可分為細(xì)胞壁結(jié)合，蛋白質(zhì)結(jié)合以及細(xì)胞內(nèi)溶物結(jié)合(溶解性重金屬)。在秋茄根系中，Zn，Cu，Pb和Cd在細(xì)胞內(nèi)溶物(乙醇和水提取狀態(tài))中的分布分別占其總量的21％，13％，32％和20％。而Zn，Cu，Pb和Cd在蛋白質(zhì)中的含量則分布占根系總含量的26％，21％，10％和10％。細(xì)胞壁中的含量占總含量分別為53％，66％，58％和70％。而在莖

8、與葉中，Zn、Cu、Pb和Cd的分布規(guī)律與根部相似，重金屬主要以與細(xì)胞壁的結(jié)合的方式為主。
　　 4.在50 ppm Cd脅迫下秋茄幼苗葉片與根部的NPT、GSH、PCs均顯著(P<0.01)高于對(duì)照。重金屬離子經(jīng)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并激活PC合成酶，在胞質(zhì)內(nèi)以GSH為底物酶促合成PC，而PC即螯合金屬離子，使重金屬離子失去活性，從而保護(hù)一些酶免受損害，這也是紅樹植物對(duì)重金屬的解毒機(jī)制之一。
　　 5.掃描電鏡-能