选择植物修复镉的豆科植物水培法文化

文摘

尝试使用重金属污染的植物修复。这个研究来确定植物修复镉(Cd)的三种豆科植物(金合欢高Willd, Pterocarpus indicus Willd和桂皮瘘Linn)评估了Cd积累,相对增长,生物生产力和生物浓度的因素。植物用于测试是获得Ratchaburi托儿所中心,皇家森林部门,自然资源和环境,泰国。植物被水产养殖在10%修改霍格兰的解决方案和处理各种Cd浓度在实验室条件下15天。结果表明,p . indicus 8 mg / L Cd浓度最高的Cd积累(522.91 ug / g干wt。)。相对增长和植物的生物量生产力明显下降时,测试浓度增加(P < 0.05)。最高的相对生长和生物量生产力观察P indicus后跟高c .瘘(P < 0.05)。浓度最高的生物因子(供应量)被发现在p indicus暴露于8.0 mg / L Cd浓度。更高的Cd积累也发现“根与芽”。结果表明,p . indicus Cd污染的植物修复,以防的能力。

关键字

植物修复、admium豆科植物,水培法文化。

介绍

传统的清洗技术,医治方法受重金属污染地区,如镉、严重依赖“dig-and-dump”或封装方法。这些方法解决土壤的净化问题。固定或由物理化学技术可以提取昂贵,往往只适合小范围,,需要快速和完整的去污(1,2]。一些方法,如土壤洗涤,对生物活性有不利影响,土壤结构和生育能力。一些方法需要大量高工程成本。原位植物修复的方法很有吸引力,因为它提供了网站恢复,部分去污,和维护生物活性和土壤的物理结构。这种方法可能是便宜,视觉不引人注目的,是金属的生物复苏的可能性。

植物修复是指利用植物去除环境中的污染物或将它们转换为无害的产品3,4,5]。植物修复的发展主要受成本因素的土壤修复方法以及使用“绿色”的愿望,可持续发展的过程(6]。植物修复的功效仍在探索一个可行的修复技术,然而,到目前为止,结果是积极的7]。植物修复最近成为一个实实在在的替代传统方法(8,9]。人们已经证实某些野生和作物植物物种有能力积累提高大量的有毒重金属(10]。收获植物组织,富含污染物积累,很容易和安全处理干燥、灰化或堆肥。在这个过程中产生的有毒废物量通常是其他侵入性矫正技术使用的一小部分。同样,相关的成本远低于其他可用的技术。在这个过程中,有些金属可以回收的灰,这进一步降低了危险废物的生成和收入回收11]。

然而,世界各地的研究人员正在寻找新植物物种适合用于植物修复。考虑这样的需要,本研究以确定执行的镉积累能力三种豆类的豆科家族:金合欢高阿Willd。Pterocarpus indicusWilld。和桂皮瘘林恩。具体关注镉积累的植物。此外,在这项研究中,作者试图研究镉积累在不同的植物部分不同的曝光时间。

材料和方法

植物实验

三种豆科植物物种在这项研究中,相思即高Willd。,Pterocarpus indicus Willd和桂皮Linn瘘。苗从Ratchaburi托儿所中心,获得皇家森林部门,自然资源和环境,泰国。

最初,植物从土壤中分离了出来。努力是为了尽可能保持根结构完好无损。植物根系与温柔的运行自来水彻底清洗去除所有的污垢和死植物生物量可能含有微量元素,与去离子水冲洗。这样做是为了去除金属化合物吸附在植物根的表面。之后,他们的环境适应和水产生长在修改10%霍格兰的解决方案12光下政权L: D十二12(1000瓦酷荧光灯)13]在室温下2周。实验前,植物物种被认为是估计的鲜重和干重其次是分析总镉浓度作为背景数据。

镉的制备和股票的解决方案

股票的解决方案(1000 mg / l)是由镉溶解分析氯化镉(CdCl等级₂.2.5H₂在1000毫升去离子水O) 2.032克。表达的浓度的镉离子(Cd^{2 +}在毫克垃圾(毫克/升)的解决方案。

选择能力和最佳的镉积累在豆科植物中

选择三种豆科植物的家庭了解镉的积累,植物从环境适应容器和去离子水冲洗。每个植物治疗2、4、8、16 mg / L的镉浓度在各自的容器体积的o。4 l .容器没有镉保持控制。每一个植物物种被认为是治疗进行了一式三份。植物生长与光政权受控条件下L: D十二12(1000瓦特酷荧光灯)在室温。pH值调整到5.6使用1 N氢氧化钠和1 N HNO₃每天和测试解决方案是严格维持在0.4 l。

植物收获后15天,在103°C和去离子水冲洗干24小时或直到体重成为常数。后来他们在干燥器冷却30分钟,并为每个植物干重测量。然后,干植物组织样本均质与电动研磨机。使用后,0.5克植物组织成一个15毫升含有3 - 5毫升浓硝酸的试管。

每个植物物种使用硝酸(HNO消化₃)消化方法根据水和废水分析的标准方法(14]。消化后,使用框架的金属浓度取决于原子吸收分光光度计(FAAS)应用无焰在波长为228.8 nm镉的方法。镉积累在植物组织当时决定和相对增长,生物生产力和生物集中系数进行了计算。

相对增长

每个治疗植物收割后,控制体重。相对增长的植物治疗和控制计算如下:

生物生产力

每个植物的生物量生产力是由干燥的样品在烤箱恒重1030 c 24 h。每个植物的干重接触金属浓度表示为生物量生产力下降的比例控制。

生物集中系数

生物浓度因子(供应量)提供了一个索引植物积累能力的微量元素对微量元素浓度的底物。这个因素被定义为金属的比例在生物量浓度的金属离子初始浓度的生物金属离子初始浓度的测试解决方案。它是由下列方程计算:

数据分析

镉积累和增长的豆科植物和镉浓度测定范围,意味着(¯)和标准差(SD)。方差分析和Tukey-HSD用来确定不同植物对镉积累和增长的影响在不同的植物部分(“根与芽”)在不同镉浓度。0.05的显著水平确定在α水平。

结果

豆科植物对镉积累能力和估计最优镉浓度

总镉的积累答:高,p . indicus和c .瘘在2、4、8和16 mg / L Cd 15天所示表1。在豆科植物中,总镉积累在植物显著增加(P < 0.05)。

表1:意思是(±SD)总镉的积累答:高阿,瘘和p . indicus为15天。

最高额镉积累的植物被观察到8.0 mg / L而显著降低Cd观察积累浓度为16.0 mg / L浓度(P < 0.05)。

为答:高观察,最大Cd积累在Cd浓度为8.0 mg / L(444.51 - 2.55μg / g干wt。)和观测到了明显降低浓度为16.0 mg / L (294.36±5.95 g / g干wt。) (P < 0.05)。类似的模式Cd积累中被发现p . indicus。发现在8 mg / L Cd浓度,显著最大Cd积累观察(522.91±4.77 g / g)而减少发生在浓度为16.0 mg / L (374.12±8.76 g / g干wt。) (P < 0.05)。为c .瘘,最大的Cd积累观察(359.55±2.95 g / g)和显著减少出现在浓度为16.0 mg / L (225.45±5.27 g / g干wt。) (P < 0.05)。

在植物在这项研究中,发现最大的Cd积累被发现p . indicus,紧随其后的是答:高c .瘘。(表1)。关于Cd积累在植物物种的能力,发现Cd积累在根而不是拍(图1和图2)。

最大的Cd积累在8 mg / L Cd的注意p . indicus和它给了总Cd积累522.91±4.77 g / g干wt,进一步观察发现的Cd积累量为144.55±2.63 g / g干wt.芽和378.36±6.32 g / g干wt.根源。因此,豆科植物物种的筛选Cd积累导致了选择p . indicus最好的一个(图1和图2)。

镉对相对增长的影响高,p . Indicus和c .瘘

镉对相对增长的影响答:高,p . indicus和c .瘘在2、4、8和16 mg / L Cd浓度和15天见的曝光时间表2。所有三种豆科植物暴露于Cd浓度的2、4、8和16 mg / L,观察相对增长的显著下降(P < 0.05)。为答:高在Cd浓度的2、4、8和16 mg / L,相对增生分别为1.05±0.00,1.02±0.01,0.97±0.01,0.83±0.01,分别。类似的模式Cd对比例的生物生产力的影响被观察到p . indicus。在Cd浓度的2、4、8和16 mg / L,相对增生分别为1.07±0.00,1.05±0.00,1.01±0.00,0.94±0.01,分别。此外,在Cd浓度的2、4、8和16 mg / L,相对生长c .瘘分别为1.02±0.00、0.98±0.00、0.94±0.01,0.80±0.01,分别。

表2:意味着(±SD)的相对增长答:高阿,瘘和p . indicus为15天。

考虑这三种豆科植物的相对增长,最好相对增长的植物物种在每个浓度中被发现p . indicus,紧随其后的是答:高和c .瘘。此外,在方差分析不同植物物种之间的相对增长和Cd浓度发现不同种类的植物和Cd相对增长的浓度有显著性差异(P < 0.05)。

镉对生物量的影响生产力的答:高,p . indicus和c .瘘

Cd对生物量的影响生产力的答:高,p . indicus和c .瘘在2、4、8和16 mg / L Cd的曝光时间15天了表3。

表3:意味着(±SD)的生物量比例的生产力答:高阿,瘘和p . indicus后15天。

所有三种豆科植物暴露于Cd浓度的2、4、8和16 mg / L,生物量的比例生产力明显下降(P < 0.05)。为答:高在Cd的浓度2、4、8和16 mg / L,生物量生产力是93.03±1.19%,74.02±83.10±1.07%,分别为1.84%和60.59±0.99%。同样,p . indicus Cd浓度的2,4,8和16 mg / L显示生物生产力的百分比为95.77±2.27%,81.01±86.80±1.01%,分别为0.34%和71.76±2.02%。在的情况下c .瘘,Cd浓度的2、4、8和16 mg / L,观察到的生物生产力是86.69±2.28%,78.04 - 1.82%,分别为68.17±1.34%和51.74±1.53%,。

这种分析后显示比例最高的植物物种生物量生产力在每个浓度p . indicus。答:高和c .瘘显示相对较少的生物量生产力。方差分析计算百分比浓度不同植物物种之间的生物生产力和Cd表明,不同种类的植物和Cd的生物量比例生产率的浓度有显著性差异(P < 0.05)。

镉的生物浓缩因子(BCF命令)答:高,p . indicus和c .瘘:

镉的供应量答:高,p . indicus和c .瘘在2、4、8和16 mg / L Cd污染的同时保持15天所示的曝光时间表4。供应量明显增加在所有的三个豆科植物,特别是芽和根(P < 0.05)。显著降低镉的供应量是观察到16 mg / L Cd芽和根浓度(P < 0.05)。在答:高,供应量预计在2、4、8和16 mg / L Cd的浓度分别为8.00±0.40,11.29±0.62,13.15 - 0.54和3.77±0.15,28.43±0.91,30.65±1.00,42.41±0.26,14.63±0.25根,分别。为p . indicus的供应量Cd浓度分别为11.32±0.79,15.25 - 0.35,18.07±0.33,5.41±0.13在芽和34.21±1.23,38.60±1.70,47.30±0.79,17.98±0.48根,分别在类似的实验条件。在c .瘘,供应量预计在2、4、8和16 mg / L Cd分别为5.88±0.62,8.10±0.94,10.07±0.70和2.65 0.12,和22.66±1.59,24.42±1.46,34.87±0.40,11.44±0.32根,分别。

表4:意思是(±SD)的供应量(供应量)的镉的根答:高阿,瘘和p . indicus为15天。

比较这三种豆科植物显示的供应量p . indicus有最大的供应量在所有在本研究中使用的浓度。这是紧随其后的是答:高和c .瘘。最大的供应量预计在16 mg / L Cd的观察p . indicus它给了供应量在芽18.07±0.33,47.30±0.79根。生物浓度估计的方差分析对不同镉浓度植物物种和Cd显示显著差异在供应量(供应量)的镉(P < 0.05)。

讨论

尽管镉是一个不必要的重金属和有毒植物在低浓度但不是现在积累镉在土壤和水构成重大环境和人类健康问题15]。由于工业革命镉污染急剧加速(16]。几个调查人员提出使用金属积累植物,如芸苔属植物jancea,菥caerulescens清除有毒金属,包括镉。树的研究机构或受污染的土地已经考虑许多不同的物种,如柳树(柳)、桦木属(桦木),赤杨皮(桤木)和宏碁(无花果)[17]。虽然许多这些研究感兴趣主要在金属吸收、分布和积累和毒性症状与植物修复相关分析的目的大多数注意力都集中在快速增长的物种(18]。

在这项研究中,研究人员专注于本地物种如豆科植物,全国被发现在热带森林和在实验中用于Cd积累。所有的三种豆科植物,即. .答:高,p . indicus和c .瘘拥有积累镉的潜力。结果表明,Cd积累显著增加(P < 0.05)等植物部分“根与芽”当接触镉浓度的2,4,8 mg / L。然而,明显降低镉积累在植物发生在16 mg / L (P < 0.05)镉浓度。p . indicus显示更好的Cd积累植物的根和射击(395.81±4.59 g / g干wt.和144.55±2.63 g / g干wt,分别)。

Cd积累在植物吸收能力有关。在p . indicus镉积累的增加,茎和根与金属浓度在外部媒体。然而,吸收并不是线性增量与外部浓度增加。这可能是由于这样的事实:植物暴露于高浓度的镉(16 mg / L)没有那样健康治疗低浓度(2、4和8毫克/升)。

此外,它可能是由于植物的能力可能促使镉从根到拍摄,是不同的在2、4、5和16 mg / L Cd治疗。从这项研究中,更好的易位Cd在植物处理8 mg / L Cd浓度明显观察到p . indicus而Cd的易位在植物16 mg / L Cd浓度明显降低所有的植物物种。

因此,它是发现,在三种豆科植物中,p . indicus镉积累能力最高暴露在实验设置下的镉浓度。因此,结果表明p . indicus物种应该选择一个合适的豆科植物物种深造的最佳浓度镉可能维持8 mg / L Cd。

此外,植物生长变化往往是第一个、也是最明显的重金属胁迫的反应(19]。在这项研究中,很明显,相对生长和生物量生产力的三种豆科植物,例如,答:高阿,p . indicus和c .瘘显著降低(P < 0.05)当镉浓度增加。在三种豆科植物中,p . indicus显示,相对比其他物种相对生长和生物量生产力时暴露在各种实验中镉浓度。

最后的结果豆科植物表明,供应量明显增加(P < 0.05)在植物,特别是在“根与芽”,当治疗解决方案增加15天期间实验。然而,在镉浓度的16 mg / L,供应量明显减少(P < 0.05),而与镉浓度越低。最高的植物物种供应量为每个单独的浓度p . indicus,紧随其后的是答:高和c .瘘。因此,这可以证实p . indicus物种应该选择Cd污染进一步修复。

结论

两个星期长研究镉的积累答:高,p . indicus和c .瘘表明镉积累显著增加(P < 0.05)在芽和根的植物。然而,在实验浓度16 mg / L,镉积累显著下降(P < 0.05)与低浓度相比申请了这项研究。

p . indicus镉积累在所有实验浓度最高。第二个是答:高和最低的镉积累中被发现c .瘘。关于在植物根系镉积累的能力比竹笋。更有效。最伟大的镉积累发生在8.0 mg / L Cd的p . indicus和镉积累上升到105.24±4.29 g / g干wt.芽和359.14±5.25 g / g干wt.根源。

对镉的影响的研究相对生长和生物量的生产力答:高,p . indicus和c .瘘持续了15天也显示出他们显著降低生物量生产力当镉浓度增加(P < 0.05)。此外,生物浓缩因子(供应量)的Cd高阿,p . indicus和c .瘘明显增加(P < 0.05)在植物部分(“根与芽”)在实验浓度增加(P < 0.05)。最伟大的生物浓缩因子发现16 mg / L Cdp . indicus在芽分别为18.07±0.33,47.30±0.79根。

确认

作者感谢Ratchaburi托儿所中心,皇家森林部门,自然资源和环境,泰国植物幼苗在这项研究的支持。作者也感谢卓越中心的环境卫生、毒理学和管理化学品,理学院,Mahidol大学的实验室设施的支持本研究。

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