莲藕吸收重金属离子的研究及机理探讨

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一,重金属在莲藕,水体,土壤中的分布状况 1,研究了重金属铅,镉,铬,锰,铜,锌在莲藕的各种器官的分布状况,其重金属含量分布顺序如下,藕>藕节>藕须>荷梗>荷叶,发现所研究莲藕中镉含量最高,铅其次,其他较低,其中镉含量最高处(藕)达到11.4mg/kg(鲜重)。 2,研究了莲藕生长的土壤中的重金属铅,镉,铬,锰,铜,锌的分布状况,结果表明,莲藕生长土壤中重金属含量分别为铅29.2 mg/kg,镉0.91mg/kg,铬0.64 mg/kg,锰4.43mg/kg,铜9.22 mg/kg,锌10.16 mg/kg。 3,研究了莲藕生长水体中的重金属铅,镉,铬,锰,铜,锌的分布状况,结果表明莲藕生长水体中重金属含量分别为铅0.81mg/L,镉0.008 mg/L,铬检测不到,锰0.08mg/L,铜0.26mg/L,锌0.97mg/L。 二,对莲藕吸收金属离子的影响因素进行了研究 1,研究了鲜藕浆在溶液中对金属离子的吸收状况,将鲜藕磨成浆状浸泡在一定浓度的重金属离子溶液中,放置一段时间,随着吸附时间的增加,金属离子浓度减小,在1个小时以后,金属离子浓度趋于稳定,其中镉离子浓度只有初始液(所有初始液浓度均为100mg/L)的58%,铅离子浓度只有初始液的69%,铜离子浓度只有初始液的71%,铬离子浓度只有初始液的73%,锌离子浓度只有初始液的62%,锰离子浓度只有初始液的75%。 2,研究了烘干的藕粉在溶液中对金属离子的吸收状况,将藕烘干,并将其研磨成粉末,取100目筛到140目筛之间粉末,将粉末置于一定浓度的金属离子溶液中,振荡一段时间,随着吸附时间的增加,金属离子浓度减小,在10分钟左右,金属离子浓度趋于稳定,其中镉离子浓度只有初始液(所有初始液浓度均为100mg/L)的46%,铅离子浓度只有初始液的54%,铜离子浓度只有初始液的59%,铬离子浓度只有初始液的63%,锌离子浓度只有初始液的51%. 3,研究了不同pH值时莲藕吸收镉离子的状况,发现pH值为3.0-4.5之间,藕吸收镉离子的能力最强,可达到16.5%(所有初始液浓度均为100mg/L)。 4,研究了EDTA对莲藕吸收镉离子的影响,发现随着pH值的增大,莲藕对镉离子的吸收增强,当溶液pH值为较强的酸性(1.5以下时),EDTA对莲藕吸收镉离子基本没有影响。 5,研究了金属离子锌,铁和铜对莲藕吸收镉离子的影响,发现随着锌,铁,铜离子浓度的增大,莲藕吸收镉离子能力有逐渐减弱的趋势,当锌离子与镉离子浓度比大于100时,莲藕吸收镉离子的能力已经很微弱,但铜离子使莲藕吸收镉离子的能力减小的幅度不大,当铜离子与镉离子浓度比大于100时,莲藕吸收镉离子的能力也只减小3%左右,铁离子对莲藕吸收镉离子的能力介于锌和铜离子. 三,对莲藕吸收镉离子的机理进行了探讨通过研究,对莲藕吸收镉离子的原因进行了推论,主要是锌缺乏机制,内容如下:镉离子对藕本身是没有任何生理功能的金属离子,它不象铁,铜,锌等植物有确切的生理功能,从生物进化观点看,藕不会主动产生配合镉离子的蛋白,藕吸收镉离子是一种受迫行为,造成这种吸收的原动力来源于莲藕对锌离子的需求,因锌离子在莲藕中有着必须的生理功能,当莲藕所处的生长环境中的锌离子浓度较低时,莲藕就会产生更多的转运子用于获取更多的锌离子,同时根际环境中有镉离子存在,莲藕中的转运子就会吸附镉离子,但镉离子对莲藕是不仅没有任何生理功能的,而且还有害植物,莲藕为了避免镉离子结合有用的蛋白,就由镉离子激活细胞内的PC合成酶,PC合成酶能将细胞内的氨基酸合成为PC,PC再与镉离子配合形成PC-Cd配合物,同时被转运到液泡内,就使镉离子对莲藕造成损害尽可能的减小。 关于莲藕吸收镉离子的原因,归结起来有两点: 1,莲藕必须锌离子与植物细胞内的蛋白形成具有特定功能的金属蛋白,这是莲藕吸收金属离子的原动力。 2,莲藕中的转运子对锌离子和镉离子进行配合的选择性很差,从而造成莲藕对镉离子的吸收。
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