1。2含铜废水对植物的影响
1。2。1铜胁迫对植物毒害作用的研究
根据目前工业的快速发展,铜污染问题也日益严重,植物受到铜胁迫毒害的问题逐渐显现出来,这引起了国内外科研学者的广泛关注[5--7]。目前,铜胁迫对植物毒害作用的研究集中在植物的外部形态、细胞的结构、酶催化系统和对其他营养元素的吸收上[8-9]。
(1)铜胁迫对植物生长等外在形态的毒害是十分明显的,铜浓度一旦超过植物生长的适宜范围,对大多数的植物会造成毒害作用。根系作为最直接接触铜污染的器官,它也最容易受到毒害。通常表现为:根系生长不良,主根的伸长和生长受到抑制,根系表现的短而粗。抑制侧根的形成,根毛少甚至没有,总根数减少。紫云英受到铜胁迫时,主根生长不良,根系伸长生长受到抑制,从主根分生出的侧根短而粗,根系呈现棘铁丝状,即狮尾状的根[10]。铜离子浓度过高对植物种子的发芽率有直接的影响,铜含量过高,会导致小麦以及鹅观草发芽速度变慢,发芽率也会显著降低[11]。
(2)铜胁迫对植物细胞结构的毒害,会破坏蛋白质结构,降低酶活性,从而会诱导其他元素的缺乏,破坏了细胞膜的系统,造成植物氧化损伤。当植物受到铜胁迫时,细胞膜被破坏,选择透性技能受损,使得细胞膜透性增大,导致细胞的新陈代谢受影响。
(3)铜胁迫对植物体内酶的活性有影响,研究得出,铜会抑制超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢酶等的活性[12]。铜浓度过高,会抑制不同种植物体内不同种酶的活性,基本上,在超过植物适宜生长的铜含量环境下,酶的活性与铜离子浓度成反比。
(4)元素周期表中,相同周期的元素的化学性质是十分相近的,由于铜胁迫,那就是铜元素浓度过高,会和同周期的元素竞争作用部位。铜浓度过高,会影响植物对其他元素的吸收。
综上所述,铜离子过量会影响植物根系正常的生长发育,在细胞层面对植物细胞也有严重影响,并且从各个方面都对植物有影响。
1。2。2 铜离子对植物生长的影响文献综述
铜是植物必需的七种微量营养元素之一,同时在植物光合作用、细胞呼吸等中起到重要作用。因此,铜离子对植物的生长发育有着重要作用。但是近些年来,经济发展水平大幅度提升,从而工业产业得到大力发展。工厂生产排出的工业废水中含有的高浓度铜离子,以及农业生产中肥料的过度使用,直接或者间接导致水体和土壤中的铜含量急剧上升,对植物的影响程度也是肉眼可见的。铜离子过量会使植物得缺铁病。另外,高浓度铜会使得物体细胞内的叶绿体变形、叶绿素的含量降低,光合膜系统也会受到损伤。
铜浓度一旦超过植物生长的适宜范围,对大多数植物会造成毒害作用。植物受毒害的症状:生长缓慢,根的生长受抑制,叶面积减少,叶片失绿,植物光合作用降低,生长速率缓慢等[13]。对光合作用也有影响:研究表明,铜离子通过干扰光合作用中的电子传递、破坏叶绿素、降低叶绿素含量与破坏叶绿素合成所需的酶来影响光合系统的完整性。当植物细胞内叶绿素含量降低,光合作用降低,植物衰老快。
1。2。3植物对铜胁迫的适应机理
在外界环境异常时,不管是人类还是动、植物都会增强抵抗外界危害的能力,这是通过调节自身的代谢功能来完成的。在铜离子胁迫下,植物为了避免过量铜离子对自身造成毒害,植物会用自身拥有的基本的内稳态调节机制来保护自身安全。这些机制基本上都是通过减少或者避免重金属铜离子在植物敏感器官的细胞中积累,少数情况下是产生新类型的蛋白来抵御铜胁迫的毒害。具体是通过以下五种情况来抵御铜毒害: