一些水生植物积累重金属在河流Tapi河口区域,苏拉特,印度古吉拉特邦

KuntalShah¹,Dr.M.N.Reddy²

博士学生,植物学,古吉拉特邦大学艾哈迈达巴德,印度古吉拉特邦
副教授,生物科学,转向Narmad南古吉拉特邦大学,苏拉特,印度古吉拉特邦

文摘

水生植物从环境中积累金属。重金属积累的研究侧重于评估在某些水生macrophytesin为植物修复与水和沉积物。本研究的目的是测量浓度的Cd, Co、铜、铅和锌在四个不同种类的水生植物收集Tapi河河口区域的古吉拉特邦的苏拉特市附近。植物表面沉积物和水分析Cd,有限公司铜,铅和锌污染。植物种类选择:Eichornia cressipes(集市)。Solms-Loub(根和拍摄)红脚鹬glabra Willd。M。戈麦斯(根,茎,叶)水浮莲stratiotes l .(根和拍摄)和Ceretophyllum demersum l .(全植物)。样本分析重金属原子(原子吸收分光光度计)。更大的观察积累重金属的拍摄水浮莲stratiotes。最低的观察内容Ceretophyllum demersum。基于浓度观察在河里的植被,五种重金属在降序排列:Pb >铜>锌>有限公司> Cd。选择植物中重金属浓度的结果与标准进行比较,正常和关键植物的毒性范围。 The detected value of Cd falls within normal range, while that of Co, Cu, Pb and Zn were within the critical range. However, Co and Cu showed the highest accumulation with alarming toxicity levels, which areconsidered as one of the most hazardous pollutants in river. Species like Persicaria glabra and Pistia stratiotes are also proposed as bioremediants, which are the most useful plant species in phytoremediation studies due to their ability to accumulate heavy metals in high concentration and their availability throughout the year.

关键字

Tapi河,水生植物,植物修复重金属,苏拉特

介绍

快速城市化、工业化、过度使用化肥和杀虫剂等导致重金属污染土地和水资源。重金属负荷的增加导致不平衡在水生生态系统和动植物生长在这样的栖息地积累大量的重金属(铜、锌、Cd、铬、镍、等等),反过来,被吸收和转移过程在食物链的放大(Pergent & Pergent——马提尼,1999)。污染物的直接排放或湿和干燥的口供水生系统中微量元素的浓度增加,从而导致他们在沉积物的积累(Dunbabin Bowmer, 1992;Sinicropeetal。,1992)。与大多数有机材料相比,金属不能改变了微生物,因此积聚在水、土壤、底部沉积物和生物(Miretzkyetal, 2004)。大型植物是水生生态系统的重要组成部分,不仅作为水生无脊椎动物的食物来源,而且还作为一种有效的重金属的蓄电池(Janauer, 2001;Pajevićetal。,2001;Samecka-Cymerman & kemper, 2002;Samecka——Cymermanetal。,2005)。生物利用度和生物体内积累的重金属在水生生态系统在全球范围内获得了巨大的意义。 Several of the submerged, emergent and freefloating aquatic macrophytes are known to accumulate and bioconcentrate heavy metals producing an internal concentration several folds greater than their surroundings (Chenetal.,2008). Aquatic plants absorb elements through roots and / or shoots (Pip and Stepaniuk, 1992; Jackson, 1998). Various species show different behavior regarding their ability to accumulate elements in roots, stems and / or leaves. Therefore, it is useful to identify the plant organ that absorbs the greatest amount of trace elements (St-Cyr and Campbell, 1994; Baldantonietal., 2004). In aquatic systems, where pollutant inputs are discontinuous and pollutants are quickly diluted, analysis of plant components provides timeintegrated information about the quality of the system (Baldantoni et al., 2005).

植物修复有几个优点,最重要的一个剂量水平的生物蓄积研究污染物在生物组织/组件,标明净数量的污染物集成在一段时间内(Lovett-Doustetal。,1994)。生物监测污染物的使用一些植物作为蓄电池物种,积累相对大量的某些污染物,甚至从稀释解决方案没有明显有害的影响(Raveraetal, 2003)。大型植物集中大量的各种物质(eg.Metals),因此有用的地方污染指标,本研究的目的是评估五个重金属引起的中毒状态(Cd, Co、铜,铅和锌)在四个选择水生大型植物物种(被动生物第器)相比,水和沉积物。

材料和方法

研究区域

Tapi河源于Satpura山在中央邦Betal区海拔725米。它有一个排水面积约6400平方公里,每小时120000000立方码流在延长洪水的季节。它运行724公里从它的起源到三个州(中央邦、马哈拉施特拉邦和古吉拉特邦)之前加入阿拉伯海(C.P.C.B.,1994)。它有一个大坝Ukai约98公里的口河口和两个堰,在kakrapar - 70公里的口河口和另一个Rander-15公里远离河口的口中。有许多在古吉拉特邦河口。的纳尔马达和Tapi是较大的。Tapi满足苏拉特市附近的海域(21°12 N和72°E)。堰的建设暨1994年铜锣在苏拉特的作用。Tapi河被分为两个,上游坝的淡水和下游堰的海洋入口。苏拉特被认为是古吉拉特邦的一个工业中心。它有大量的化工、钻石、纺织、钢铁、水泥、医药和其他工业。 As a result of rapidly expanding industrialization, urbanization and population blast, streams, lakes, ponds and other water bodies are being polluted. The untreated waste water thrown out by the industries in the river Tapi is the major cause of water pollution. The untreated waste water and sewage thrown in the river Tapi have also increased water pollution in this area. Due to lack of sanitation facilities polluted water enters directly into the river.

水和沉积物取样

地表水和复合沉积物样品随机收集来自不同地区的河流覆盖各个方向。收集后不久,水样本过滤0.45μm (poresize)微孔过滤器和保存在塑料瓶的几滴硝酸。沉积物样品被保存在风干塑料袋。仔细样本标记,带到实验室进行进一步分析。

工厂抽样

四种水生植物从河里被选为被动生物第器估计五重金属的积累(Cd, Co、铜,铅和锌)。植物种类选择:Eichornia cressipes(集市)。Solms-Loub(根和拍摄)红脚鹬glabra Willd。M。戈麦斯(根,茎,叶)水浮莲stratiotes l .(根和拍摄)Ceretophyllum demersum l .(全植物)。健康的水生植物收集,用河水洗净去除固着生物和沉积物颗粒。因此,元素浓度不仅指组织浓度的植物部分还在植物表面吸附元素。收集的植物物种被放置在塑料袋,仔细标记,带到实验室。聚乙烯工具用于收集的采样和存储矩阵,避免金属污染。根据沙植物物种被确定(1978)。

化学分析的水、沉积物和植物样品

2毫米个省沉积物样品风干,筛分筛,继续进行分析。每个新鲜水生植物分为不同的部分在80°C在烤箱热空气干燥48小时。水的重复样品,沉积物和植物部分进行了化学分析检测重金属(Cd, Co、铜,铅和锌)。准确的0.5 g的干粉每个样品的重量,并与浓缩的消化。硝酸和浓缩的。H3PO4(5:2)规定的杰克逊,1960年。末消化,水瓶被带到附近的干燥。的解决方案是每100毫升容量瓶和双重蒸馏水。水样本准备根据APHA 3030 h(1975)的方法。空白运行设置,和样本分析原子吸收分光光度计(aas - 4141,印度电子公司)一家农业大学一家,古吉拉特邦。 The concentrations of heavy metals such as Cd, Co, Cu, Pb and Zn were analyzed and calculated in mg/l for water and in mg/kg for sediment and plant samples. Mean values of duplicate subsamples of the water, sediment and plant samples were considered.

数据分析

比率的值在沉积物中元素浓度和那些在水里计算。重金属的平均值计算对水、土壤和植物样品。范围的重金属含量和毒性状态检测植物物种比较正常和临界范围的植物。metal-pairs之间相关系数计算植物检查不同金属组合之间存在的差异。相关系数(r)的产品进行评估如下:

1。0 - 0.3:没有相关性;

2。0.3 - -0.5:低相关;

3所示。0.5 - -0.7:中等相关;

4所示。0.7 - -0.9:高度相关;

5。0.9 - -1.0:非常高的相关性

流动性指数计算出每一层通过使用公式:

重金属迁移指数显示生物迁移和运输通过不同的水平,例如:waterroot和根冠或water-root root-stem和茎叶,成为功能了解重金属在植物成分的传输机制如根和茎或根,茎和叶子。

结果

水和沉积物

分析元素的浓度要高得多的沉积物比分析了河水过滤微孔过滤器(0.45μm开口大小)。分析金属元素的浓度按降序对沉积物样品有:铜(178.2毫克/公斤)>锌(157.0毫克/公斤)> Pb(125.6毫克/公斤)>有限公司(111.0毫克/公斤)> Cd(2.6毫克/公斤)和金属浓度水样按降序排列为:Pb (0.534 mg / l) >有限公司(0.170 mg / l) >铜(0.069 mg / l) >锌(0.038 mg / l) > Cd (0.019 mg / l)。比率的值sedimements中的元素浓度和水以降序排列是:锌(4131.579)>铜(2582.609)>有限公司(652.941)> Pb (235.206) > Cd(136.842)(表1)。

表1。沉积物中重金属浓度和水和沉积物中的浓度之间的比率,在水里

大型植物

表2显示了五个重金属浓度的值选择分析植物地区的水生植物与平均值的大餐在每个选定的植物部分浓度和平均浓度的重金属在所有选定的植物部分。

平均浓度的值中重金属分析植物在降序排列:Pb >铜>锌>有限公司> Cd。p . stratiotes(射击)显示的最高能力积累与最高浓度的铜浓度最低(437.6毫克/公斤)和Cd(2.2毫克/公斤)其次是p . glabra(叶),p . glabra(根),大肠cressipes(拍摄),p . glabra(茎),p . stratiotes(根),大肠cressipes(根)和c . demersum显示的最低能力积累与最高浓度的锌浓度最低(68.0毫克/公斤)和Cd(2.2毫克/公斤)。在所有的植物进行分析,更多的重金属积累在拍摄系统相比,观察根系。

单个金属的浓度也因物种而异。光盘的内容范围从2.2毫克/公斤在c . demersum(全植物),大肠cressipes(拍摄)和P . stratiotes(射击)在P 6.2毫克/公斤。glabra(叶)。公司内容被发现p . stratiotes最低(根)(27.8毫克/公斤)和大肠cressipes最高(拍摄)(93.4毫克/公斤)。另一方面,c . demersum(全植物)显示最低数量的铜(61.2毫克/公斤),而最高金额相同的记录p stratiotes(拍摄)(437.6毫克/公斤)。此外,最低浓度的铅在c . demersum(全植物)(50.2毫克/公斤),而最高浓度相同的观察p glabra(叶)(301.4毫克/公斤)。最低浓度的锌在大肠cressipes(拍摄)(30.8毫克/公斤),而最大内容相同的记录在大肠cressipes(根)(125.4毫克/公斤)。

相关系数计算结果对不同金属对显示中等正相关(0.5 - -0.7)在Cd和铅、Co和Pb而中等负相关是只能在一个金属条即观察到。观察、Co和锌和高负相关在一个金属即。、、铅和锌。

植物中重金属污染的状态

与标准正态和临界范围的植物相比,Cd的平均浓度(1.0 - -6.2毫克/公斤)落在正常范围内,而公司的平均浓度(27.8 - -93.4毫克/公斤)、铜(61.2 - -437.6毫克/公斤)、铅(47.2 - -301.4毫克/公斤)和锌(27.0 - -125.4毫克/公斤)临界范围内记录。集中的公司遇到了远高于其临界范围(1 - 8毫克/公斤)在所有植物分析浓度最高的拍摄的大肠cressipes(93.4毫克/公斤)。浓度的铜遇到高于其临界范围(25 - 90毫克/公斤)在所有植物部分分析除了c demersum(全植物)和大肠cressipes(根),但其浓度远高于其临界范围的拍摄p stratiotes(437.6毫克/公斤)。因此公司和铜似乎危险区域的研究中,作为他们的浓度非常高。

流动性指数(MI)显示生物移动和运输的重金属通过不同的水平。目前的调查结果显示,MI Pb最低(94.01)和锌(1789.47)在C .demersum最高。比较其他三个工厂,意味着MI水根被发现最高的大肠cressipes p . stratiotes和p . glabra紧随其后。在e . cressipes W-R MI的铜(5033.59)最高,Cd最低(52.63),而R-Sh MI的Pb(5.06)最高,锌(0.25)是最低的。在p . stratiotes W-R MI的锌(2931.58)最高,Cd最低(157.89),而R-Sh MI的铜(3.67)最高,Cd最低(0.73)。在p . glabra W-R MI的铜(1631.88)最高,Cd最低(242.11),而R-St MI的铜(0.95)最高,Cd最低(0.35),而St-L MI的Cd(3.88)最高和最低(0.78)。

讨论

目前的研究显示,一些水生植物拥有更大的选择的重金属积累能力。这些结果同意Peverly的报告(1985);Sawidisetal(1995)和Abouel-kheiretal(2007年,方式)。本研究在高积累的铜被发现在拍摄系统p stratiotes(437.6毫克/公斤),这表明p stratiotes可以有效地用作铜phytoremediant被污染的水体。Cd一样,被认为是最有害的元素,被发现在非常高的金额根(4.6毫克/公斤)和叶p . glabra(6.2毫克/公斤),这表明p glabra可以更有效地矫正Cd污染的网站。发现了铅的浓度非常高在p glabra(根- 270.4毫克/公斤,杆- 251.2毫克/公斤和叶- 301.4毫克/公斤),这表明高潜力的p . glabra用作发朵remediant网站被铅污染,最危险的污染物之一。

一般淹没植物表现出更少的重金属积累。同样的结果被记录在本研究。水下物种demersum显示至少重金属的积累。Lovett-Doustetal。(1994)报道,积累的污染物在水生生态系统可能更高水平的沉积物比植物。本研究同意这一发现。意味着所有元素的浓度在所有选定的植物部分除了Pb和Cd,在研究植物相比更低的浓度相同的元素在沉积物。与允许的极限在水中重金属,Cd的浓度,铅和锌在河水的容许极限之外BIS(印度标准),2003年。铅的浓度(0.534 mg / l)是最令人担忧的水平超过十倍的容许极限(0.05 mg / l),这使得水有毒。虽然河水中锌的浓度是规定的容许极限内清算银行,2003年,由于其高积累的植物,它的浓度在研究植物在临界范围内。 By the process of biomagnifications this critical concentration can enter the food chain and organisms can become victim of toxic effects of Zn. So that it is not wrong to conclude that the permissible limits in water are not safe always.

结论

从本研究可以得出结论,p . stratiotes和p . glabra积累重金属在更高的浓度。也许这可能是原因,这两个物种在uptakeof重金属更有效率。因此这些植物可以更有效地使用“Phytoremediants”比其他水生植物。

引用

Abouel-kheir, W。伊斯梅尔,G。,Abouel-nour, F., Tawfik,T. and Hammad, D., “Assessment of Ganabiet-Tersa Drain Wastewater Quality Improvement by In-stream Lemnagibba Naturally Occurring System in Egypt” Int. J. Agric. Biol., Vol.9, pp.638–644, 2007a.
Abouel-kheir, W。伊斯梅尔,G。,Abouel-nour, F., Tawfik, T. and Hammad, D., “Assessment of the Efficiency of Duckweed (Lemnagibba) in Wastewater Treatment” Int. J. Agric. Biol., Vol.9, pp.681–687, 2007b.
Baldantoni D。外出,一个。,Di Tommasi, P., Bartoli, G. and De Santo, A., “Assessment o macro and micro element accumulation capability of two aquatic plants” Env. Poll., Vol.130, pp.149-156, 2004.
Baldantoni D。美驰图G。,Bartoli, G. and Alfani, A., “Analyses of three native aquatic plant species to assess spatial gradients of lake trace element contamination” Aqua. Bot., Vol.83, pp.48-60, 2005.
陈,G。,Zeng, G., Tang, L., Du, C., Jiang, X., Huang, G., Liu, H. and Shen, G., “Cadmium removal from simulated wastewater to biomass byproduct of Lentinusedodes” BioresourceTechnol., Vol.99, pp.7034–7040, 2008.
C.P.C.B.,Sub-basin Inventory of Water Pollution, The Tapi Basin Assessmental Development Study of River Basin Series, ABSORBS|26|1993–94, CentralPollutionControlBoard, NewDelhi, p.94, 1994.
Dunbabin j . s . Bowmer, k . h .“潜在使用人工湿地处理的工业废水含有金属”科学。总环境。,Vol.111, pp.151-168, 1992.
Lovett-Doust, J。,Schmidt, M. and Lovett-Doust, L. “Biological assessment of aquatic pollution: A review with emphasis on plants as biomonitors” Biol. Rev., Vol.69, pp.147-186, 1994.
杰克逊,m . L。,“Soil Analysis” Prantice Hall of India Limited, NewDelhi, 1960.
杰克逊,l . J。,“ Paradigms of metal accumulation in rooted aquatic vascular plants” Sci. Total Env., Vol.219, pp.223-231, 1998.
Janauer, g。,“Is what has been measured of any direct relevance to the success of the macrophyte in its particular environment?” J. Limnol., Vol.60, pp.33-38, 2001.
Kabata-Pendias, a .和Pendias H。,“ Trace Elements in Soils and Plants” 2nd edition.CRC Press, Boca Raton, Fla, 1992.
Lovett-Doust, J。,Schmidt, M. and Lovett-Doust, L. “Biological assessment of aquatic pollution : A review with emphasis on plants as biomonitors” Biological Review, Vol.69, pp.147-186, 1994.
Miretzky, P。,Saralegui, A. and Cirelli, A. F., “Aquatic macrophytes potential for the simultaneous removal of heavy metals (Buenos Aires, Argentina)” Chemosphere, Vol. 57, pp. 997-1005, 2004.
Pergent, g和Pergent-Martini汞含量和通量Podosonia海洋牧场”环境。Pollut。,Vol.106, pp.33–37, 1999.
Peverly, j . H。,“ Element accumulation and release by macrophtes in a wetland stream” J. Environ. Qual., Vol.14,pp.137–143, 1985.
皮普,大肠和Stepaniuk, J。,“Cadmium, copper and lead in sediments and aquatic macrophytes in the Lower Nelson River System., Manitoba, Canada, Inter specific differences and macrophyte – sediment relations” Arch. Fur Hydrobiol., Vol.124, pp.337-355, 1992.
Ravera, O。,Cenci, R., Beon, G. M.., Dantas, M. and Lodigiani, P., “Trace element concentrations in fresh water mussel sand macrophytes as related to those in their environment” J.Limnol., VOl.62(1), pp.61-70, 2003.
Samecka-Cymerman,。,Kolon, K. and Kempers, A. J., “Differences in concentration of heavy metals between native and transplanted Plagiothecium denticulatum : a case study of soils contaminated by oil well exudates in south east Poland” Arch. Environ. Cont. Tox., Vol.49, pp.317–321, 2005.
Samecka-Cymerman, a .和kemper a·J。,“ Aquatic macrophytes as biomonitors of pollution by textile industry” Bull. Environ. Cont. Tox., Vol.69, pp.82–96, 2002.
Sawidis, T。,Chettri, M. K., Zachariadis, G. A. and Stratis, J. A., “ Heavy metals in aquatic plants and sediments from water systems in Macedonia, Greece” Ecotox. Environ. Safety, Vol.32, pp.73–80, 1995.
Sinicrope, t . L。Langis, R。,Gersberg, R. M., Busnardo, M. J. and Zedler, J. B., “ Metal removal by wetland mesocosms subjected to different hydroperiods” Ecol. Eng., Vol.1, pp.309-322, 1992.
沙,g . L。,“Flora of Gujarat State” Vol. I &II., University Press, S. P. University, Vallabh Vidyanagar, Gujarat, India, 1978.
圣西尔、l和坎贝尔,p·g·C。,“Bioavailability of sediment-bound metals for Vallisneria Americana Michx, a submerged aquatic plant, in the St. Lawrence River” Canadian J. Fish. Aqua.Sci., Vol.57, pp.1330-1341, 2000.
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