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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
1.选题意义
有机污染物是环境中最主要的污染物之一,其中持久性难降解有机污染物危害大,处理困难,而多环芳烃类物质是典型的持久性难降解有机物[1]。众所周知,多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,简称pahs)具有特殊而稳定的环状结构,是一类致癌性、致畸性、致突变性很强的持久性有机污染物,近年来已经被人们高度重视[2-5]。环境中的多环芳烃主要产生于化工工业生产过程中并不断地迁移、转化和累积,进入土壤、水体、大气、食品并最终进入人体,严重危害人类健康[6]。早在上世纪80年代,就有学者关注pahs引起的农产品安全生产方面的问题[7]。
进入环境中的 pahs 会导致人体发生病变、农作物减产、品质下降,甚至影响生态系统的稳定性。pahs 对环境的污染是世界各国所面临的重大环境与公共健康问题之一,尤其是在土壤的污染问题中尤为突出[8]。有野外调查和研究表明,土壤是 pahs 重要的汇之一[9]。表层土壤中 pahs 可通过地球化学循环进入水体、大气和生态系统,造成二次污染[10,11],而表层又是植物、农作物吸收营养和生长的主要区域[12]。因此,控制土壤中特别是耕作层土壤中 pahs的污染,是消减 pahs 进入食物链、降低 pahs 污染引起人体健康风险的重要途径,也是控制整个环境 pahs 污染的重要环节。随着人类社会的进步与物质文明的提高,人们将更多的关注食品安全与人类健康。农作物作为人类饮食的重要组成成分,随着对生活品质要求的提高,人们不仅要求吃得好、更要求吃得健康、安全。随着环境污染的日益严重,农作物中pahs的含量逐渐增加,于是研究如何最大限度地降低农作物中pahs的含量将变得更加紧迫与重要。
2. 研究的基本内容和问题
1.研究目标
通过查阅文献,在已有的研究基础上探究pahs在作物根系的不同区位分布情况,探究其分布规律,从而为植物修复技术提供更多的理论依据,为农产品安全生产的保障提供策略。
2.研究内容
3. 研究的方法与方案
1.研究方法及实验方案
供试材料
小麦(Triticum acstivnm L.)为南农9918;种子来源于南京农业大学种质改良中心,菲(分析纯)购自Fluka公司,纯度﹥97%,置于-20℃冰箱保存备用。
试验一、小麦不同处理时间根的PAHs的转运与分布
处理设置:
供试作物:小麦
培养基质:蛭石培养和水培
选取一定量饱满均一的种子用去离子水浮选去除瘪粒,经过消毒、浸种、催芽后,以蛭石为培养基质,放入25℃人工气候箱内培养。选取长势比较一致的植株幼苗移入水培箱内进行连续曝气培养,先后在1/2浓度和全浓度的Hoagland营养液(pH 5.50)中各培养3d,接着用超纯水饥饿培养1d,然后在Hoagland营养液中加入Phe处理。每个处理设置三个平行,分别处理4h、1d、3d、5d。
测定:不同时间处理下根的菲含量
测定方法:
1)营养液中菲含量的测定:准确量取2 mL的营养液于梨形的分液漏斗中,用二氯甲烷萃取三次,将萃取液转移至100 mL的锥形瓶中,40℃下用真空旋转蒸发仪蒸干,用色谱甲醇溶解过0.22 μm滤膜后用HPLC分析。
2)不同植物不同部位菲含量的测定:分别称取1g左右(鲜重)根按照所需测定的部分分离,剪碎混匀,装入离心试管中,加入10 mL丙酮/二氯甲烷为1:1(体积比)的混合溶液,超声萃取30 min,萃取过程重复3次。将萃取液过无水硫酸钠硅胶柱收集至50 mL锥形瓶中,然后用10 mL正己烷/二氯甲烷为1:1(体积比)的混合溶液淋洗,合并收集液与洗脱液在40℃下用真空旋转蒸发器蒸干。蒸干后,用2 mL色谱甲醇溶解,过0.22 μm滤膜后用HPLC分析。
试验二、不同作物不同叶位及叶片不同区位的PAHs含量
实验材料:小麦;
培养条件同试验一。在Hoagland营养液中加入Phe处理。每个分区设置三个平行,分别处理1d。对小麦根的根冠、分生区、伸长区、成熟区进行分离及分别测量。
测定:根的不同分区的菲吸收含量
测定方法:同试验一
2.技术路线
植物水培 |
作物根系不同区位PAHs的转运与分布 |
作物根系不同区位PAHs含量分布的过程
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长势良好的小麦用菲处理,在不同条件下进行试验 |
分别用菲在相同条件下根系不同区位含量分布试验 |
数据处理及分析 |
作物体内PAHs的转运与分布特征研究 |
在相同菲浓度、不同处理时间下测定根的菲含量 |
测定小麦根系不同区位中菲的含量
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3可行性分析
与本项目有关的研究工作积累和已有的研究工作成绩
本研究小组已收集了与本项目有关的资料,前期准备工作充分。
本课题为资环院占新华教授研究团队正在进行的多环芳烃类有机污染物在农作物体内的分布及植物修复的研究项目的前期先导课题,指导老师以及研究生都做了很多这方面的工作,有很好的工作基础。
本研究小组的指导老师——占新华教授,他先后主持多环芳烃跨作物根系细胞膜的运输机制研究、作物根系吸收多环芳烃与吸收无机养分的相互作用机制研究等与课题相关的项目,并取得大量优异成果。占新华教授在植物根系吸收多环芳烃的机制方面积累了丰富的经验,是为本申请项目的顺利实施提供原料的条件保障和强有力的师资力量。
4. 研究创新点
本实验探究了小麦体内不同部位菲的含量分布随处理时间的变化是否具有相似的规律性;小麦根系不同区位菲含量分布差异的原因;在实验准备充足的条件下,深入研究分布差异的机制;采取统一的分离标准。
为植物修复有机污染提供了基础,对有机污染的治理有着很大的创新之处。
5. 研究计划与进展
2018年1月——2018年3月 查阅文献,完善试验计划;
2018年3月——2018年4月 进行实验;
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