近年来,由于工业废弃物排放及化肥滥用导致镉（Cadmium,Cd）污染问题日益严峻。Cd具有高流动性且易被植物吸收的特性,进入食物链后会对生物机体造成严重威胁。由于传统修复Cd污染的物理化学方法具有一定的局限,因此绿色、低成本的植物修复技术受到越来越多的重视,但是无法适用于高浓度重金属污染限制了它的发展。因此,需要与其他方法结合来强化植物修复。纳米气泡（Nanobubbles,NBs）是直径小于或等于亚微米的细小气泡,对植物生长具有促进作用。本文研究水培条件下NBs对空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）吸收Cd的影响,分析了NBs的理化特征,对比考察了不同NBs含量和Cd浓度组合下的空心莲子草生长、光合性能、不同植物部位Cd富集能力和抗氧化系统的变化,采用三维荧光（EEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）技术探讨了NBs提高空心莲子草耐Cd能力的根际机制。主要结果如下:1.不同浓度NBs的主要理化特征呈现一定的差异。采用稀释方法产生不同浓度的NBs,其中DO水平均在10 mg L-1和11 mg·L-1之间。NBs-25%、NBs-50%、NBs-75%和NBs-100%的平均粒径分别为215.8、201.4、184.4和176 nm,且Zeta电位分别为-17.9、-18.1、-19.3和-23.4m V。各浓度NBs产生的·OH浓度分别是初始时刻的3.11、2.51、11.13和16.9倍。NBs-100%的纳米颗粒数为2.8×10~8particles·m L-1。2.NBs-25%可减轻Cd对空心莲子草的生长抑制并且提高了各组织Cd富集能力。较Cd单独处理相比,植物根茎叶鲜重分别提高了23.31%、21.33%和32.25%。NBs-25%缓解了Cd毒害导致的空心莲子草叶片光合参数的降低,进一步提高了光合活性。而且NBs-25%组根茎叶中平均可溶性蛋白含量最高,与DI water组相比分别增加了24.64%、31.20%和9.62%。然而高浓度的NBs抑制了空心莲子草的生长。因此NBs-25%(7×10~7 particles·m L-1)是加强植物修复重金属Cd污染水体的最适浓度:NBs-25%组中根茎叶中最大富集量分别为280.80 mg·kg-1、204.76 mg·kg-1和18.98 mg·kg-1,与DI water组相比分别增加了0.6%、38.2%和53.4%。3.NBs-25%可以通过提高空心莲子草抗氧化酶活性和抗氧化非酶物质含量来强化植物修复。NBs-25%处理可以有效地降低Cd毒害导致空心莲子草脂质过氧化和活性氧累积。其中Cd毒害下,NBs-25%较Cd单独处理相比显著降低了根茎叶中MDA和O2·-含量,与DI water组相比分别降低了30.6%、60.8%、22.7%和26.5%、41.0%、12.4%。此外,NBs-25%通过提高抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性,并且提高抗氧化剂（GSH、As A）含量共同维持氧还原稳态,降低了Cd毒害下空心莲子草活性氧累积,从而减Cd毒害对植株的氧化毒害,使植株体内细胞结构免受损伤。但是高浓度的NBs会对抗氧化系统带来不利影响;因此NBs-25%为强化植物修复Cd污染水体的适宜浓度。4.运用三维荧光光谱区域积分法（FRI）和平行因子分析法（PARAFAC）分析根际有机质（r DOM）荧光光谱特征及荧光组分。FRI分析表明QⅠ、QⅣ和QⅤ是空心莲子草r DOM的主要分布区域,分别为酪氨酸类蛋白,微生物代谢蛋白和腐殖酸类。NBs-25%中占比最高的QⅣ和QⅤ区域平均荧光体积分别是DI water组1.54和1.60倍。PARAFAC分析得到4种荧光组分:组分C1和C4为类蛋白质组分,C2和C3类腐殖酸类组分。NBs-25%中各荧光组分的Fmax分别比DI water组增加了35.92%、0.56%、12.55%和11.53%。5.采用FTIR技术分析了空心莲子草根系组分波长的变化,进一步阐明空心莲子草不同部位组分在NBs提高空心莲子草耐Cd的作用。FTIR结果验证了添加NBs-25%可能通过促进空心莲子草分泌碳水化合物、蛋白质、氨基酸等途径增加羧基、氨基的数量以结合Cd,从而降低Cd对空心莲子草的毒害作用。综上所述,适宜浓度的NBs一定程度上能够缓解Cd毒害对空心莲子草造成的光合和生长抑制,其主要通过调节Cd毒害下空心莲子草抗氧化非酶系统与酶系统和根际溶解性有机质来缓解Cd毒害。研究结果为NBs强化植物修复Cd污染水体应用提供理论依据。