纳米零价铁强化李氏禾修复铜污染土壤的效应研究

董梓涵; 张学洪; 丁娜; 舒毅; 赖才星; 王桉祺; 刘杰; 俞果

文章摘要

董梓涵,张学洪,丁娜,舒毅,赖才星,王桉祺,刘杰,俞果.纳米零价铁强化李氏禾修复铜污染土壤的效应研究[J].农业环境科学学报,2025,44(8):2158-2168.

纳米零价铁强化李氏禾修复铜污染土壤的效应研究

Research on the enhanced remediation of copper-contaminated soil by Leersia hexandra Swartz with nanoscale zero-valent iron

投稿时间：2024-08-22

DOI：10.11654/jaes.2024-0710

中文关键词: 植物修复纳米零价铁李氏禾铜污染抗氧化酶

英文关键词: phytoremediation nano scale zero-valent iron Leersia hexandra Swartz copper pollution antioxidant enzyme

基金项目:国家自然科学基金项目（52470182，52200189，52230006）；广西科技计划项目（2021GXNSFBA220055）

作者	单位	E-mail
董梓涵	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006
张学洪	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006 桂林理工大学, 岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心, 广西桂林 541006
丁娜	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006
舒毅	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006
赖才星	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006
王桉祺	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006
刘杰	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006 桂林理工大学, 岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心, 广西桂林 541006
俞果	桂林理工大学, 广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541006 清华大学环境学院, 水质与水生态研究中心, 北京 100084 桂林理工大学, 岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心, 广西桂林 541006 桂林理工大学, 广西农业面源污染综合治理工程研究中心, 广西桂林 541006	yuguo@glut.edu.cn

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中文摘要:

为探讨纳米零价铁（nZVI）对铜（Cu）污染土壤中李氏禾（Leersia hexandra Swartz）Cu积累能力、生长指标和抗氧化酶活性的影响，采用盆栽实验，以正交方式研究不同施用量 nZVI（0、100、500、1 000 mg·kg^-1）对两种不同含量 Cu 污染土壤（100 mg·kg^-1和500 mg·kg^-1）中李氏禾的影响。结果表明，随着nZVI施用量的增加，两种Cu污染含量下李氏禾的Cu积累量、富集系数（BCF）、转移系数（TF）、生物量、光合色素含量以及抗氧化系统水平等指标均呈现先升高后降低的变化规律。这主要是因为nZVI含量过高会引发氧化胁迫，抑制植物的抗氧化防御机制，但是适量地施用nZVI可以提升李氏禾的Cu富集能力。在轻微污染（100 mg·kg^-1Cu）土壤中施用500 mg·kg^-1 nZVI使李氏禾的生物量提高46%，地上部Cu积累量提高115%，BCF和TF分别提高37%和30%，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性分别提高 18% 和 10%；在重度污染（500 mg·kg^-1 Cu）土壤中施用 100 mg·kg^-1 nZVI使李氏禾生物量提高 32%，地上部 Cu 积累量提高 61%，BCF 和 TF 分别提高 25% 和 5%，SOD 和 POD 活性分别提高 31% 和 17%（P<0.05）。研究表明，施用适量nZVI可以提高李氏禾的生物量和叶绿素含量，并通过提高李氏禾的抗氧化酶活性，增强其对Cu的耐受和吸收能力。

英文摘要:

This study aims to investigate the impact of nanoscale zero-valent iron（nZVI）on the copper（Cu）accumulation capacity, growth indicators, and antioxidant enzyme activity of Leersia hexandra Swartz, in Cu-contaminated soils. A pot experiment was conducted using an orthogonal design to study the effects of different concentrations of nZVI（0, 100, 500 mg·kg^-1, and 1 000 mg·kg^-1）on L. hexandra. grown in soils with two levels of Cu contamination（100 mg·kg^-1and 500 mg·kg^-1）. The findings reveal that as the concentration of nZVI applied increases, there is an initial rise followed by a subsequent decline in various index for L. hexandra., including Cu accumulation, bioconcentration factor（BCF）, translocation factor（TF）, biomass, chlorophyll content, and the level of the antioxidant system. This is primarily due to the fact that excessive concentrations of nZVI can trigger oxidative stress, thereby inhibiting the plant ′ s antioxidant defense mechanisms. However, the appropriate application of nZVI can enhance the Cu accumulation capacity of L. hexandra. In slightly polluted（100 mg·kg^-1 Cu）soil, the application of 500 mg·kg^-1 nZVI increased the biomass of L. hexandra. by 46%, the aboveground Cu accumulation by 115%, BCF and TF by 37% and 30%, and the activities of superoxide dismutase（SOD）and peroxidase（POD）by 18% and 10%. In contrast, in heavily polluted（500 mg·kg^-1 Cu）soil, the application of 100 mg·kg^-1 nZVI enhanced the biomass by 32%, the aboveground Cu accumulation by 61%, BCF and TF by 25% and 5%, and the activities of SOD and POD by 31% and 17%（P<0.05）. The study suggests that applying an appropriate amount of nZVI can enhance both biomass and chlorophyll content in L. hexandra. Additionally, it improves the plant′s tolerance to and absorption capacity for Cu by increasing the activity of its antioxidant enzymes.

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