不同磷营养水平对2种沉水植物在Cd_Zn复合污染下的影响

不同磷营养水平对2种沉水植物在Cd ·Zn 复合污染下的影响张慧1，2，王超1，2，王沛芳1，2，薛艳1，2（1．河海大学环境科学与工程学院，江苏南京210098；2．河海大学环境科学与工程学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，江苏南京210098）摘要［目的］揭示富营养化和重金属污染共同存在时对沉水植物的影响，为水生生态系统的健康评价和治理提供理论依据和手段。

［方法］比较研究了不同磷营养水平对Cd 、Zn 复合污染下伊乐藻（Elodea nuttallii ）、黑藻（Hydrilla verticillata ）2种沉水植物叶绿素含量和叶绿素a /b 比值、MDA 含量、GSH 含量、POD 活性、CAT 活性等生理生化指标的影响。

［结果］随着培养时间延长，2种植物的叶绿素含量基本呈下降趋势，MDA 含量呈先上升后下降趋势，POD 活性及可溶性蛋白含量呈先下降后上升趋势，GSH 呈缓慢上升趋势，当不存在磷水平时CAT 活性无明显变化；但是黑藻比伊乐藻对胁迫更敏感，并且耐性优于伊乐藻。

［结论］不同磷营养水平对受重金属胁迫植物的影响不一样，其中低磷水平（0．05mg /L ）可在一定程度上缓解重金属的毒害，与重金属产生拮抗作用；而高磷水平（5mg /L ）则加重了重金属对植物的伤害，产生协同作用。

关键词Cd ；Zn ；磷营养；伊乐藻；黑藻；生理生化中图分类号X173文献标识码A 文章编号0517－6611（2011）03－01654－05Effects of Different Phosphorus Concentrations on Two Submerged Plants under Combined Pollution of Cd ，Zn ZHANG Hui et al （College of Environmental Science and Engineering of Hehai University ，Nanjing ，Jiangsu 210098）Abstract ［Objective ］The aim was to reveal effects of eutrophication on two kinds of submerged plant under heavy metal contamination ，thus to provide theoretical basis for health evaluation and treatment measures of aquatic ecosystems．［Method ］The effects of different phosphoruslevels on the chlorophyll contents and a /b values of Elodea nuttallii and Hydrilla verticillata were compared and investigated．［Result ］With the culture time prolonging ，the chlorophyll contents of the two kinds of plant showed a general decreasing tendency ；MDA content was first in-creased and then decreased ；POD activity and soluble protein content were first decreased and then increased ；GSH showed a slow upward trend ；there was no significant change in CAT activity when no phosphorus existed ；in addition ，Elodea nuttallii had better sensitivity and tol-erance to the stress than Hydrilla verticillata ．［Conclusion ］Effects of different phosphorus levels on the plants under heavy metal stress dif-fered ，in which ，low phosphorus level （0．05mg /L ）could alleviate heavy metal poisoning to some extent ，and generate heavy metal antago-nism ，and high phosphorus level could increase damage of heavy metals on plants ，and produce synergies．Key words Cd ；Zn ；phosphorus level ；Elodea nuttallii ；Hydrilla verticillata ；Physiological and biochemical基金项目国家自然科学基金面上项目（No．40871227）；国家自然科学基金重点项目（No．50830304）。

作者简介张慧（1982－），女，河南焦作人，助理工程师，从事河流生态修复研究。

收稿日期2010-11-03富营养化和持续污染物是当前全球水生态系统的2个主要问题［1－2］。

尽管对富营养化和污染物已有很多研究，但是很少有调查两者间的相互关系。

有文献表明两者之间可能存在相互作用过程［3－5］。

磷元素是引起水体富营养化的主要因素［6－7］，同时又是植物生长发育的必需元素。

污染物P 本身不会对水生生物产生毒害，并且P 可以通过络合重金属在一定程度上降低金属污染物的毒性。

作为富营养化污染物之一，磷的存在对水生植物重金属毒性效应的影响（协同作用或是拮抗作用）研究资料尚不多见。

沉水植物是对水环境最为敏感的大型植物，笔者选择伊乐藻、黑藻这2种常用于水生态修复工程的先锋沉水植物为材料，研究它们在镉、锌复合污染条件下不同磷浓度对其生理生化特征的影响，了解2种沉水植物对重金属复合污染的耐性大小，以及不同磷浓度对重金属毒性效应的影响（协同作用或是拮抗作用），从而为揭示富营养化和重金属污染共同存在时的相互关系和复合生态毒性效应，以及水生生态系统的健康质量评价和治理提供理论依据和手段。

1材料与方法1．1材料与处理伊乐藻、黑藻购于浙江杭州一个花卉公司。

将购回的植株放于长2m 、宽1m 、高1m 的水槽中用1%的Hoagland 营养液预培养2周。

试验前选择健壮的完整植株，清洗，并去除枯黄和衰败的叶片，等量移入含有相同Cd －Zn 浓度和不同浓度PO3－4－P 的外包黑色塑料袋的红色塑料桶中。

每桶植物的鲜重为10g 左右。

植物的下端用塑料管和海绵固定，使其直立生长，在河海大学环境科学与工程学院浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室花房培养。

Cd 、Zn 的浓度分别为0．25、1mg /L ，分别用CdCl 2·2．5H 2O 、ZnSO 4·7H 2O 配制。

PO 3－4－P 的浓度梯度为0、0．05、5mg /L ，依据太湖富营养化标准，其中0．05mg /L 为贫营养化，5mg /L 为超富营养化，用KH 2PO 4配制。

营养液用1%的Hoagland 培养液（其中大量元素不含任何形态的磷酸盐，微量元素不含Zn ）。

分为4个处理：CK （不含Cd ，Zn ，P ）、C1（Cd +Zn ，PO 3－4－P 为0mg /L ）、C2（Cd +Zn +LP ，PO 3－4－P 为0．05mg /L ）、C3（Cd +Zn +HP ，PO 3－4－P 为5mg /L ）每个处理作3个平行，共12桶，2种植物同样的处理，共计24桶，每隔1d 更换1次营养液，溶液pH 值调为5．8，在花房中培养自然光照，分别在0、0．5、1、2、4、7d 取样分析供试植物生理生化指标的变化。

1．2测试指标与方法采用95%乙醇浸提法测定叶绿素含量［8］，取样时选择正常的顶枝叶片，用超纯水冲洗并吸干水，称重后剪碎放入黑色的玻璃管中，加入10ml 95%乙醇避光保存24h 后离心，在665、649、470nm 波长下比色计算。

抗氧化酶酶液的提取，取适量植物样品用液氮磨碎，采用50mmol /L PBS （pH 值7．0，内含1mmol /L EDTA ，1%PVP ，1mmol /L MASA ）为提取液，将提取液与植物样均相在4ħ15000ˑg 离心20min ，上清液即为酶液，保存于冰箱。

采用Bradford 法测定可溶性蛋白含量［9］，用愈创木酚法测定POD［10］。

CAT 活性测定是指伴随H 2O 2的消耗在240nm 处吸光值随时间而降低，根据吸光度的变化速度可以测责任编辑陈娟责任校对卢瑶安徽农业科学，Journal of Anhui Agri．Sci．2011，39（3）：1654－1658，1661出过氧化氢酶的活性［11］。

在3ml 的反应体系中包含50mmol /L PBS （pH 值7．0），30%的H 2O 2100μl 以及适量的酶液，在240nm 处吸光度的降低值被确定，以每分钟吸光度值减少0．1的酶量为1个酶活性单位（U ）。

采用DTNB 法测定GSH 含量［12］，取液氮干燥磨碎的植物叶片放入离心管中，加入10ml 0．0005mol /L EDTA-Na 2（包含3%TCA ）放置0．5h ，10000r /min 离心后取上清液并用EDTA-Na 2定容到15ml ，然后用1．0mol /L NaOH 滴定至6．0 8．0。

每管取适量超纯水，酶提取液，0．2mol /L PBS （pH 值7．0），加入DTNB ，对照不加DTNB ，反应30min ，412nm 下测定吸光值。

用TBA 法测定MDA 含量［8］，同样取液氮干燥磨碎的植物样品放入离心管中，加入50mmol /L PBS （pH 值7．8，内含3%TCA ），放置30min 后离心取上清液，取适量上清液加入TBA 后放入沸水浴中煮沸30min ，取出后迅速冷却离心，分别在532、600、450nm 波长下测定OD 值。

每个指标重复3次，取平均值。

1．3数据统计分析采用SPSS 软件对试验数据进行单因子方差分析，采用Excel2000制图。

2结果与分析2．1对叶绿素含量和叶绿素a /b 的影响伊乐藻在C1处理时，总叶绿素随时间呈显著的下降（图1），从开始的0．982mg /L 降到第7天的0．574mg /L ，下降了42%；C2处理时，总叶绿素在第1天时基本保持平稳不降，到第2天有略微上升，随后随着时间呈显著下降，从第2天的1．032mg /L 降到第7天的0．460mg /L ，下降了55%；C3处理时，在前4d 时保持总叶绿素含量基本不变，到第5天下降到0．536mg /L ，下降了45%，表明适量的磷浓度对于短期重金属胁迫有一定的缓解作用。