尾礦庫(kù)周邊潛層地下水水質(zhì)對(duì)玉米幼苗葉片膜脂過(guò)氧化及抗氧化酶系統(tǒng)的影響

尾礦庫(kù)周邊潛層地下水水質(zhì)對(duì)玉米幼苗葉片膜脂過(guò)氧化及抗氧化酶系統(tǒng)的影響

礦產(chǎn)資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。它可以提供大量的能源、工業(yè)材料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段。隨著礦產(chǎn)資源的大量開采,尾礦庫(kù)成了大量的采礦廢液、廢渣排放和堆存的場(chǎng)所。尾礦庫(kù)引起的生態(tài)環(huán)境污染已成為全球性的環(huán)境問題。已有研究表明,尾礦庫(kù)廢水水質(zhì)具有重金屬離子超標(biāo)嚴(yán)重、部分含有放射性元素、pH變化較大、廢水成分和濃度變化大、不同的礦產(chǎn)條件含有的元素不同等特點(diǎn)1材料和方法1.1尾礦庫(kù)周邊地區(qū)水樣采集至某尾礦庫(kù)周邊地區(qū),依據(jù)距尾礦庫(kù)的距離設(shè)置水樣采集點(diǎn),分別為S1-S13,具體設(shè)置如圖1所示。所設(shè)縱向樣點(diǎn)組包括尾礦庫(kù)下游的西南(SW)、正南(S)、東南(SE)3個(gè)方向,西南方向包括S3、S6、S9、S13,正南方向包括S1、S4、S7、S10、S11,東南方向包括S2、S5、S8、S12。所設(shè)橫向樣點(diǎn)組①、②、③、④平行于尾礦庫(kù),距尾礦庫(kù)距離依次遞增,①是S1、S2、S3,②是S4、S5、S6、S7,③是S8、S9、S10,④是S11、S12、S13。取尾礦庫(kù)周邊地區(qū)幾乎沒有污染到的WLJ村設(shè)定地點(diǎn)的土作為栽培基質(zhì)。選取供試作物為玉米,購(gòu)自包頭市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。1.2玉米種子的消毒處理選用WLJ村的土作為盆栽基質(zhì),土樣風(fēng)干過(guò)篩后并充分混勻,每盆[25cm(直徑)×17cm(高)]裝土6kg(干重)。選用飽滿的玉米種子,用0.5%的次氯酸鈉消毒10min,去離子水沖洗3~5次,用濾紙吸干附著水,均勻播種在各盆中,以選定的13個(gè)樣點(diǎn)S1-S13的水進(jìn)行培養(yǎng),以未污染的WLJ村的水進(jìn)行培養(yǎng)作為對(duì)照。每3d向每試驗(yàn)盆中澆灌1.0L水,其余時(shí)間用去離子水澆灌。1.3水樣的采集和貯藏每個(gè)采樣點(diǎn)水樣取兩份,一份用濃硝酸調(diào)節(jié)使pH<2,另一份用氫氧化鈉調(diào)節(jié)使pH為7~9。采樣后對(duì)樣品進(jìn)行編號(hào)。水樣采集后,放在冷暗條件下保存,并盡快置于4℃冷藏。參照GB/T14848-1993地下水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及該地區(qū)污染特征,分析了尾礦庫(kù)周邊潛層地下水中包括Cl采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法1.4統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)處理采用MicrosoftExcel和SPSS13.0進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與分析2.1尾礦庫(kù)下游距離f采用內(nèi)梅羅指數(shù)法由圖3可知,F隨尾礦庫(kù)周邊地下水從西南向東南方向呈現(xiàn)上升趨勢(shì),西南方向和正南方向F介于2.50~4.25,指示水質(zhì)為輕度污染;東南方向的F高于7.20,說(shuō)明水質(zhì)受到嚴(yán)重污染。表明水質(zhì)由西南向東南方向而變差,尤其在東南方向水質(zhì)受到嚴(yán)重污染。由圖4可知,F隨平行于尾礦庫(kù)下游距離的增加,呈先下降后升高的趨勢(shì),②和③組的F介于0.80~2.50,指示水質(zhì)良好;④組的F介于4.25~7.20,指示水質(zhì)為中度污染;①組的F高于7.20,水質(zhì)受到嚴(yán)重污染。表明隨著距尾礦庫(kù)距離的增加,水質(zhì)先變好,隨后又再次被污染。2.2苗葉片氧化損傷試驗(yàn)研究結(jié)果顯示,玉米幼苗葉片中氧化損傷產(chǎn)物MDA含量隨縱向樣點(diǎn)組由西向東的擴(kuò)散,呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),縱向各樣點(diǎn)組和對(duì)照組相比,幼苗葉片中MDA含量均大于對(duì)照組(圖5),表明在不同污染水脅迫危害下,玉米葉片受到不同程度的氧化損傷。研究結(jié)果(圖6)顯示,玉米幼苗葉片中氧化損傷產(chǎn)物MDA含量隨平行于尾礦庫(kù)下游距離的增加,呈現(xiàn)先增加后下降再增加的趨勢(shì),橫向各樣點(diǎn)組和對(duì)照組相比,除樣點(diǎn)組③(S9、S10、S8)的幼苗葉片中MDA含量低于對(duì)照外,其余3組均高于對(duì)照組,玉米葉片受到不同程度的氧化損傷。2.3污染程度對(duì)玉米幼苗抗氧化能力的影響研究結(jié)果顯示(圖7),隨縱向樣點(diǎn)組由西向東的擴(kuò)散,幼苗葉片中SOD呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),縱向各樣點(diǎn)組和對(duì)照組相比,幼苗葉片中SOD活性均低于對(duì)照組。表明在污染水脅迫危害下玉米葉片抗氧化損傷能力下降,隨污染程度的增加抗氧化損傷能力降低,使整體細(xì)胞活性下降。隨平行于尾礦庫(kù)下游距離的增加,幼苗葉片中SOD活性呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),橫向各樣點(diǎn)組和對(duì)照組相比,幼苗葉片中SOD活性均低于對(duì)照組(圖8)。表明水質(zhì)受到污染后,玉米葉片抗氧化損傷能力降低。研究結(jié)果(圖9)顯示,幼苗葉片中氧化損傷產(chǎn)物POD活性隨縱向樣點(diǎn)組由西向東的擴(kuò)散呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì),與對(duì)照組相比,幼苗葉片中POD活性均高于對(duì)照組,表明水質(zhì)污染對(duì)POD的活性起到促進(jìn)作用。由圖10可知,幼苗葉片中氧化損傷產(chǎn)物POD活性隨平行于尾礦庫(kù)下游距離的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì),幼苗葉片中POD活性均高于對(duì)照組,與橫向水質(zhì)變化呈正相關(guān)。3潛層地下水對(duì)玉米幼苗葉片的保護(hù)作用尾礦庫(kù)引起的生態(tài)環(huán)境污染是一個(gè)非常嚴(yán)峻、亟待解決的問題。本研究以北方某尾礦庫(kù)及其周邊潛層地下水污染為背景,對(duì)當(dāng)?shù)刂饕r(nóng)作物玉米進(jìn)行毒性效應(yīng)試驗(yàn),分析尾礦庫(kù)周邊潛層地下水污染對(duì)玉米幼苗葉片膜脂過(guò)氧化及抗氧化酶系統(tǒng)的影響。丙二醛為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物,標(biāo)志著膜脂的過(guò)氧化程度。本試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著尾礦庫(kù)周邊潛層地下水的污染,除橫向樣點(diǎn)組③外,其余樣點(diǎn)污水處理組的玉米幼苗葉片丙二醛(MDA)含量均比對(duì)照有所增加,表明玉米幼苗葉片受到了氧化損傷,結(jié)果與前人研究結(jié)果抗氧化保護(hù)酶系統(tǒng)是植物體內(nèi)控制活性氧平衡的重要物質(zhì)之一,主要有SOD、POD、CAT等。植株在正常情況下,體內(nèi)活性氧產(chǎn)生與清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),SOD、POD、CAT是植物細(xì)胞中清除活性氧,保護(hù)細(xì)胞的重要酶系統(tǒng)本研究結(jié)果表明,隨著距尾礦庫(kù)距離的增加,潛層地下水水質(zhì)污染程度在不同方向上變化不同,存在著復(fù)合污染效應(yīng)。隨尾礦庫(kù)周邊潛層地下水的污染,玉米幼苗葉片受到不同程度的氧化損傷。長(zhǎng)期利用當(dāng)?shù)氐叵滤M(jìn)行農(nóng)田灌溉,嚴(yán)重影響玉米作物生長(zhǎng),通過(guò)食物鏈等方式對(duì)當(dāng)?shù)鼐用窦捌渌锏纳眢w健康也具有潛在的危害。膜脂過(guò)氧化和抗氧化酶系統(tǒng)在環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中起著早期預(yù)警的重要作用。1.3.1預(yù)處理和測(cè)量1.3.2各生理指標(biāo)的測(cè)定2.1.113個(gè)采樣點(diǎn)的水質(zhì)綜合分析2.1.2縱向樣品組水質(zhì)分析2.1.3橫向