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水环境重金属污染严重,其污染治理迫在眉睫。生物修复具有经济环保,不产生二次污染,逐渐成为水环境重金属污染治理具有前景的技术。藻类是水环境常见生物种群,且生长繁殖对环境条件要求不高,容易在水环境中成活,在N、P等污染控制中已发挥重要作用。本文利用大型水生丝状绿藻水绵(Spirogyra.sp)为研究对象,以不同浓度 Pb(0,0.5,1.0,2.5,5.0,7.5,10.Omg/L)胁迫处理水绵,测定水绵生长情况和生理指标(RGR,可溶性糖,叶绿素,MDA)的变化,研究水绵对铅的吸收能力及铅在水绵中的亚细胞分布和化学形态特征,以及不同时间段(1-7d)水绵细胞对铅的吸收进程,并结合透射电子显微镜及X射线能谱(TEM-EDX)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析、Freundlich等温吸附模型进一步分析水绵对铅的吸收特性。通过研究不同浓度铅处理对水绵抗氧化酶活性(SOD,POD,CAT)及金属螯合物(MT,PCs)含量的影响,探讨水绵对铅的耐受机制。主要结果如下:1、铅对水绵生长产生一定影响,显示出低浓度促进生长,高浓度抑制生长。小于2.5mg/L的Pb处理下水绵相对生长率(RGR)为正值,大于该浓度RGR为负值。对可溶性糖的影响表现为:0.5mg/L的Pb使水绵可溶性糖含量上升,大于0.5mg/L的Pb对可溶性糖产生抑制作用,Pb会破坏水绵中的叶绿素。在Pb处理浓度大于5mg/L时,MDA含量显著上升,水绵膜脂过氧化加剧。2、水绵对铅有很好的富集吸附能力,本实验中,最高吸附量达到2607.04mg/kg,生物富集系数最高达到475.38,属于铅超积累生物。吸收进程表现为,铅离子首先大量被细胞壁吸附,少量进入细胞内部,分布在细胞液可溶性组分中,随着处理时间的增加,细胞壁吸收铅含量比例下降,进入细胞内部的铅从液泡中转移到细胞器及膜上。不同处理浓度的铅亚细胞分布显示,大量铅位于细胞壁上(60%-69%),其次是细胞器及膜上(20%-34%),少量位于细胞液可溶性组分中(3%-20%)。Freundlich模型可以很好的解释细胞壁对铅的吸附过程。3、TEM分析显示,7.5mg/L铅处理造成了水绵膜结构损伤,EDX分析可知细胞膜、细胞器、液泡等部位均有Pb的特征峰(重量百分比45.72%-49.02%)。4、水绵中的铅以各种化学形态存在,其中主要以不溶性磷酸结合态(28%-63%)和草酸(22%-38%)结合态铅为主,并且随着铅处理浓度升高,活性较高,毒性较大的可溶性无机铅和有机铅比例上升。细胞壁固定,化学形态转化可能是水绵细胞高耐受性的重要原因。FTIR分析显示和铅离子结合的主要官能团是甲基和C-O多糖骨架。5、随着铅处理浓度升高,SOD和POD活性先上升后下降,铅浓度5mg/L时SOD活性最高,1mg/L时POD活性最高。CAT活性则一直降低,可能是Pb会破坏CAT酶结构。水绵中脯氨酸含量呈上升趋势。SOD和POD及脯氨酸可能是水绵应对铅毒害的引起的过氧化的主要手段。6、随着铅处理浓度的增加,水绵中的非巯基蛋白(NPT)和植物螯合肽(PCs)含量先上升后下降,铅处理浓度2.5mg/L时,NPT含量最高,为8.78 μ mol/g;铅处理浓度5mg/L时,PCs含量达到最大,为4.09 μmol/g。随着铅处理浓度升高,水绵中细胞液与细胞器中MT含量增加,细胞壁中MT先增加后减少,且细胞液中MT含量最高。