發(fā)布時間：2020-03-28 10:12

【摘要】：人工濕地已被廣泛用于多種污水的處理。人工濕地處理各種污水的同時,污水中攜帶的各類污染物可能對濕地中生長的植物造成負(fù)面的影響。氨氮和有機(jī)污染物是污水中常見的污染物成分,研究氨氮和有機(jī)污染物脅迫下濕地植物的污染物耐受性及其機(jī)理,對于保證人工濕地的處理效果和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)維持具有重要的意義。 本論文利用植物生理生化研究手段,研究了在氨氮和有機(jī)污染物脅迫下,典型濕地植物蘆葦、浮萍、苦草的生理響應(yīng)機(jī)制,明確了典型濕地植物對氨氮和有機(jī)污染物的耐受性,探討了典型濕地植物在氨氮和有機(jī)污染物脅迫之后的恢復(fù)規(guī)律；并利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù),對典型濕地植物進(jìn)行了差異蛋白質(zhì)組的比較分析,研究了濕地植物對氨氮和有機(jī)污染物脅迫的分子抗性機(jī)制。研究結(jié)果如下： (1)在氨氮、有機(jī)污染物脅迫下,濕地植物的生理活動受到了不同程度的影響。如膜系統(tǒng)受到傷害,葉綠素含量降低。但是,植物具有一定的自我防御能力,可以抵抗一定的脅迫。通過研究典型濕地植物生理生化指標(biāo)對氨氮、有機(jī)污染物脅迫的響應(yīng)規(guī)律,明確了典型濕地植物對氨氮、有機(jī)污染物的耐受性。 ①蘆葦對氨氮、有機(jī)污染物具有較高的耐受性。在氨氮濃度、有機(jī)污染物濃度(CODCr)分別為160mg L-1、200mg L-1時,蘆葦葉綠素含量、膜系統(tǒng)穩(wěn)定性、營養(yǎng)元素含量、抗氧化防御系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量處于正常水平,說明160mg L-1氨氮、200mg L-1CODCr未對蘆葦產(chǎn)生脅迫,蘆葦正常生長。 ②浮萍對氨氮、有機(jī)污染物具有一定的耐受性。在氨氮濃度、CODCr分別為80mg L-1、400mg L-1時,浮萍葉綠素含量、膜系統(tǒng)穩(wěn)定性、營養(yǎng)元素含量、抗氧化防御系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量處于正常水平水平,說明80mg L-1氨氮、400mg L-1CODCr沒有對浮萍產(chǎn)生脅迫,浮萍正常生長。 ③苦草對氨氮、有機(jī)污染物較為敏感,耐受性較低。在氨氮和CODCr濃度分別為2mg L-1、100mg L-1時,苦草葉綠素含量、膜系統(tǒng)穩(wěn)定性、營養(yǎng)元素含量、抗氧化防御系統(tǒng)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量處于正常水平,說明2mg L-1氨氮、100mg L-1CODCr沒有對苦草產(chǎn)生脅迫,苦草正常生長。 (2)植物具有自我修復(fù)能力,在一定限度的脅迫條件下,不會造成植物的不可逆損傷,在去除脅迫后植物能夠恢復(fù)到正常水平。通過研究蘆葦、浮萍、苦草在去除脅迫之后生理生化指標(biāo)的恢復(fù)規(guī)律,考察了典型濕地植物恢復(fù)能力。 ①320mg L-1氨氮、400mg L-1CODCr脅迫30天后的蘆葦,在去除脅迫后,其相對電解質(zhì)滲透率、丙二醛、活性氧、葉綠素、營養(yǎng)元素含量、抗氧化防御系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量恢復(fù)到正常水平；當(dāng)氨氮濃度、CODCr過高(分別≥640mgL-1、800mg L-1),則超過蘆葦?shù)哪褪芊秶?蘆葦受到不可逆?zhèn)��?在去除脅迫后不可恢復(fù)。 ②160mg L-1氨氮、800mg L-1CODCr脅迫14天后的浮萍,在去除脅迫后,其相對電解質(zhì)滲透率、丙二醛含量、活性氧含量、葉綠素含量、抗氧化防御系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量恢復(fù)到正常水平；當(dāng)氨氮濃度、CODCr過高(分別≥320mg L-1、1000mg L-1),則超過浮萍的耐受范圍,浮萍受到不可逆?zhèn)��?在去除脅迫后不可恢復(fù)。 ③4mg L-1氨氮、200mg L-1CODCr脅迫14天后的苦草,在去除脅迫后,其相對電解質(zhì)滲透率、丙二醛含量、活性氧含量,葉綠素含量、抗氧化防御系統(tǒng)、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量恢復(fù)到正常水平；當(dāng)氨氮濃度、CODCr過高(分別≥8mg L-1、300mg L-1),則超過苦草的耐受范圍,苦草受到不可逆?zhèn)��?在去除脅迫后不可恢復(fù)。 (3)結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù),對典型濕地植物進(jìn)行了差異蛋白質(zhì)組比較分析及鑒定,研究了濕地植物對氨氮和有機(jī)污染物脅迫的分子抗性機(jī)制,同時,對典型挺水、漂浮和沉水型濕地植物進(jìn)行耐受能力比較分析。 ①氨氮脅迫對蘆葦、浮萍和苦草具有類似的傷害機(jī)制。過高濃度的氨氮脅迫會抑制氮代謝過程中關(guān)鍵酶——谷氨酰胺合成酶和光合作用關(guān)鍵酶——1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的表達(dá)下調(diào),造成自由氨在體內(nèi)過量積累和光合作用減弱,抑制濕地植物的正常生長。 ②蘆葦、浮萍和苦草對氨氮的耐受機(jī)制存在差異。三種濕地植物通過調(diào)節(jié)抗氧化防御相關(guān)蛋白的表達(dá)上調(diào)抵抗氨氮的傷害,其中,蘆葦體內(nèi)上調(diào)表達(dá)的是過氧化氫酶、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶；浮萍體內(nèi)上調(diào)表達(dá)的是過氧化氫酶、錳超氧化物歧化酶和過氧化物酶；苦草體內(nèi)上調(diào)表達(dá)的是錳超氧化物歧化酶。 ③有機(jī)污染物脅迫對蘆葦、浮萍和苦草的傷害機(jī)制存在差異。在有機(jī)污染物脅迫下,蘆葦體內(nèi)參與光合作用的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的表達(dá)受抑制,進(jìn)而減弱其光合作用,導(dǎo)致蘆葦?shù)恼�常生長受阻礙；浮萍和苦草體內(nèi)參與能量代謝的三磷酸腺苷合酶的表達(dá)下調(diào),導(dǎo)致生物體的三磷酸腺苷的合成受阻,引起能量供應(yīng)不足,植物生長受到阻礙。 ④蘆葦、浮萍和苦草對有機(jī)污染物的耐受機(jī)制存在差異。在有機(jī)污染物脅迫下,蘆葦通過上調(diào)尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶的表達(dá),促進(jìn)糖類物質(zhì)的合成,從而為機(jī)體提供更多的能量,進(jìn)而提高蘆葦對有機(jī)污染物的耐受能力；浮萍通過上調(diào)甘油醛-3-磷酸脫氫酶和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的表達(dá),提高體內(nèi)的能量供應(yīng)和抗氧化防御能力,進(jìn)而提高浮萍對有機(jī)污染物的耐受能力；苦草通過上調(diào)谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的表達(dá),提高對有機(jī)污染物的耐受能力。 ⑤就濕地植物對氨氮的耐受能力而言,蘆葦適合于氨氮濃度不超過160mgL-1的污水處理,浮萍適合于氨氮濃度不超過80mg L-1的污水處理,苦草適合于氨氮濃度不超過2mg L-1的污水處理；就濕地植物對有機(jī)污染物的耐受性而言,蘆葦適合于CODCr不超過200mg L-1的污水處理,浮萍適合于CODCr不超過400mg L-1的污水處理,苦草適合于CODCr不超過100mg L-1的污水處理。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡國霞;馬蓮菊;陳強(qiáng);趙貴林;褚妍;任菲;李雪梅;;植物抗氧化系統(tǒng)對水分脅迫及復(fù)水響應(yīng)研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年03期

2 劉麗杰;于景華;唐中華;王麗娟;祖元剛;;非模式植物蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展[J];廣西植物;2007年02期

3 于榮麗;李亞峰;孫鐵珩;;人工濕地污水處理技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J];工業(yè)安全與環(huán)保;2006年09期

4 梁威,吳振斌;人工濕地對污水中氮磷的去除機(jī)制研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)動態(tài);2000年03期

5 宋福,陳艷卿,喬建榮,任久長;常見沉水植物對草海水體(含底泥)總氮去除速率的研究[J];環(huán)境科學(xué)研究;1997年04期

6 鄧仕槐;肖德林;文霞;段莎麗;謝晴;張小平;;高濃度畜禽廢水污染脅迫下的蘆葦在分子水平上的變異研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2007年01期

7 鄧仕槐;肖德林;李宏娟;刑建晶;張小平;;畜禽廢水脅迫對蘆葦生理特性的影響[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2007年04期

8 吳頌如,周燮,徐義俊;水稻與黃瓜耐銨性生理分析[J];南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;1988年02期

9 伍忠鑾;胞液谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶的研究進(jìn)展[J];中國熱帶醫(yī)學(xué);2004年02期

10 李林,sunm.shcnc.ac.cn;蛋白質(zhì)組學(xué)的進(jìn)展[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2000年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 胡金朝;重金屬污染對不同生境水生植物的毒害機(jī)理研究[D];南京師范大學(xué);2006年

2 金曉芬;鎘超積累植物東南景天谷胱甘肽代謝特征及比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];浙江大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 姚芳;人工濕地候選植物對污水的凈化作用及其機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2005年

2 張俊;底質(zhì)性質(zhì)對沉水植物生長的影響[D];河海大學(xué);2006年

3 林文芳;不同生態(tài)型蘆葦適應(yīng)自然干旱和鹽漬環(huán)境的比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];廈門大學(xué);2007年

4 孔令為;動態(tài)膜生物反應(yīng)器與復(fù)合垂直流人工濕地組合工藝處理城市污水的研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

5 李少朋;人工濕地系統(tǒng)主要組分凈化畜禽養(yǎng)殖廢水及安全回灌的研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

6 楊友文;人工濕地不同植物對生活污水處理效果研究[D];長安大學(xué);2010年

，

本文編號：2604307