——桂林理工大学交流活动随想

2013级应用化学专业 孙芳文 季梦园 李小莉 胡文 陈瑾 余庆

2014年11月份的学术周活动对我们来说意义非凡。这一次，我们6个应用化学专业与其他18个来自不同专业的学生在袁华等其他几位老师和领导的带领下，前往桂林理工大学进行了学习交流。

11月4日下午，桂林理工大学党委书记张学洪教授在实验楼报告厅作了一场题为《电镀废水与超富集植物》的学术报告。在报告中，张学洪书记介绍了我国电镀废水的污染现状、电镀废水的性质以及电镀废水对水和土壤等环境的危害。张书记指出，利用植物根系对污染物的吸附、解吸作用，可清除大气、水、土壤中的各种有机物、重金属等污染物质，达到净化生态环境的目的。随后，张书记重点讲解了超富集植物的定义、筛选标准及应用，并详细介绍了铬超富集植物的发现，以及李氏禾研究的进展与展望。

张书记的报告案例丰富、深入浅出，将专业知识与实际应用相结合，具有很强的吸引力和感染力。其中关于李氏禾这种超富集植物的发现和研究尤其吸引我们，让我们对污染治理和植物修复技术有了进一步的认识。

土壤污染这一环境问题近年来越来越受到人们的关注,由于常规的土壤污染物理化学治理技术要求高、经济成本高,对土壤结构扰动破坏严重等因素,使其大规模应用受到限制。而20世纪90年代新兴的土壤生物修复技术能较好的解决这一难题,该技术利用一些特殊植物吸收污染土壤中的高浓度重金属和有机物，在不产生附加污染的情况下净化环境。

张学洪教授等一行人通过对广西某电镀厂附近的植物和土壤进行野外调查时,发现了湿生铬超积累植物———李氏禾(Leersia hexandraSwartz)。这种发现并不是偶然，在污染水质中反而生长茁壮的一些水草引起了科学研究者们的注意。张教授对电镀厂排污口下游河道中的淤泥和附近不同植物的重金属含量进行了调查分析后发现：距排污口一定距离的淤泥受到不同程度的污染,污染程度随距离增加而减少;测定了8种植物中重金属的富集量,发现蒲公英(Taraxacum)、双穗雀稗(Paspalum distichum)、李氏禾(Leersia hexandraSwartz)对4种金属(Cu、N i、Zn、Cr)有较强的富集能力，其中李氏禾能够有效去除水体中的Cr、Cu、Ni污染物。重金属初始浓度分别为10和20mg·L^-1的营养液,10d后Cr浓度降低到原子吸收分光光度法检出限以下,10d后Cu浓度降低到1.02mg·L^-1和1.25mg·L^-1，20d后Ni浓度降低到1.10和2.14mg·L^-1。收获的植物根、茎、叶中重金属含量均较高,根中重金属含量显著高于茎、叶。单株生物量的比较结果表明,含Cr培养液中生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少(P0.05),含Cu、Ni营养液中生长的李氏禾生物量均显著低于对照(P0.05), 表明李氏禾对Cr的耐性比Cu和Ni强。

李氏禾适宜于湿生环境中生长，能对多种重金属产生大量富集，对Cr、Cu、Ni等重金属污染水体的修复表现出较强的潜力。铬、铜、镍是电镀行业普遍采用的3种重金属元，极易随电镀废水的排放进入水体，对水环境造成严重污染。铬是人和动物新陈代谢过程中所必需的微量元素，少量的铬可激发植物的生长，但过量的铬对动植物均有很强的毒害作用，并被公认为致癌物质。

李氏禾，又名秕壳草，禾本科杂草，为多年生草本植物。具有繁殖迅速、易于人工种植、单位面积生物量大等优点。李氏禾具有忍耐淹水和干旱的共耐性特点。通过对李氏禾地下茎的萌芽特性、不同年份建立的无性系种群分蘖动态和种子萌发特性的研究，分析了李氏禾适应特定生境的生长繁殖特性。结果显示:李氏禾地下茎的萌芽能力强，平均萌芽率高达80.0%以上;不同年份无性系种群的分蘖株长度差异显著(P0.05)，建植3年和2年的无性系种群的分蘖株株数显著高于建植1年的；未经处理的李氏禾种子生活力可达69.5%，但是种子萌发率低,一般仅为3.8%。无性繁殖是李氏禾获得子代的主要途径，也可作为其人工繁殖和利用的有效手段。稻李氏禾通常生于河边、湖边，属湿地杂草。

通过研究取得以下主要结果:

1. 李氏禾对铬具有较强的富集能力。在不同铬处理浓度下,叶、茎、根中的铬最高浓度达到5430mg/kg,1956mg/kg和40599mg/kg。当营养液中铬的浓度Cr~(³⁺)≥30mg/L时,叶中铬的含量均超过了1000mg/kg,超过了铬超富集植物的最小铬含量标准。

2. 李氏禾对铬具有较强的解毒能力。在水培试验中,在Cr~(³⁺)处理浓度为60mg/L时,根茎叶的生物量没有明显降低。 铬在李氏禾体内各水平分布如下:(1)器官水平:根叶茎;(2)细胞水平:叶部,液泡细胞壁细胞器;根部,细胞壁细胞器液泡。通过对组织结构和细胞超微结构的观察发现,污染茎的维管束比正常茎的维管束要小,表现出中毒迹象,而李氏禾污染根和叶与正常组织结构没有明显差异。在叶片细胞的液泡中和根部细胞的细胞壁上,发现大量高密度电子沉积体,这与液泡和细胞壁中铬的含量密切相关,说明液泡的区隔作用和细胞壁的钝化作用是李氏禾对铬富集解毒的重要生理机制。

3. 铬化学形态分析表明，铬在茎、叶中以盐酸提取态(草酸盐结合态)为主,铬的草酸盐结合态含量与李氏禾对铬的富集解毒机制是密切相关的。根部以残留态为主,说明铬在根部高浓度的累积与铬的低生物利用形式有关。

4.李氏禾对铬的吸收机理研究表明，P-型ATP酶抑制剂Na₃VO₄对李氏禾铬吸收有明显抑制作用,说明李氏禾对铬存在主动吸收的可能性。钙离子通道抑制剂LaCl₃对李氏禾铬吸收有一定抑制作用;缺钙影响试验结果也同时表明,钙和铬可能竞争同一Ca~(²⁺)通道;说明李氏禾铬吸收可能通过钙离子通道进行。钾离子通道抑制剂四乙基氯化铵(TEA)对李氏禾铬吸收无抑制作用,说明李氏禾铬吸收与钾离子通道无关。

在张教授的超富集植物的发现和研究的报告中，我们不仅只知道了李氏禾这一种超富集植物，也对东南景天、商陆、宝山堇菜、龙葵、蜈蚣草等植物有了初步了解。最后张学洪提到了毛泽东主席《实践论》中写到的“从实践中来，到实践中去。”让我们知道了当代大学生无论做什么都要从动手开始。

此外，我们还参加了两次讲座，宋波老师的重金属污染土壤识别与修复案例以及最后一场张文杰老师的MBR处理技术研究与应用，也让我们对本专业外的知识有了初步的了解。并且，我们还参观了桂林理工大学环境科学工程学院的实验室并参与环境监察专业大三学长学姐的实验当中，让我们认识是到了与我们做基础实验的不同，从中体会到了科学研究的严谨性。

经过本次桂林之旅，我们学到的不仅仅是这些表象的知识，也明白了学好专业知识以及科研创新的重要性。创新是科学研究的灵魂，作为中国当代大学生，我们不能因循守旧，只重理论轻实践而不注重培养科研创新能力。只有勇于创新、勇于发现的人，才能在科研道路上有新的突破，取得重大成果。