《稀土對長江上游水體富營養化的影響機理研究》是依託四川大學，由余江擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：稀土對長江上游水體富營養化的影響機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：餘江
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著稀土的大量開採、冶煉和套用，導致稀土元素正逐漸由岩石圈向水圈和生物圈轉移，由此對水環境很有可能造成類同重金屬的環境負面效應。作為稀土資源和生產大省，四川境內河流稀土含量已遠高於世界淡水稀土的平均水平。基於適量稀土對植物生長的促進作用，本項目擬在前期研究成果基礎上，以長江上游分布廣泛的水生植物-鳳眼蓮、浮萍等為試驗材料，研究稀土及鈣離子在水生植物中的化學定位，稀土對細胞信使鈣水平的調控機制，以期闡明稀土影響植物生長的生理機制；同時圍繞稀土元素對水生植物光合速率、葉綠體膜光譜學性質、PSⅡ核心複合物的能量傳遞、以及植物體內關鍵酶活性的影響等進行深入研究，從細胞和分子水平揭示稀土對引起富營養化的水生植物光合作用核心機制。本項目的開展為研究稀土對水體富營養化的促進規律和控制對策提供科學依據，為稀土可持續開發和利用提供基礎理論，為長江上游境內河流水電梯度開發安全運行提供必要的理論和決策參考。
結題摘要
為了促進稀土資源的合理開發利用，有關稀土在水體中的環境化學行為，稀土對水生生態系統產生的影響及調控機理等方面的系統和深入研究已成為迫切需要解決的問題。鑒於此，本項目圍繞鈰、鑭、釹三種代表性稀土元素對長江流域典型水生植物浮萍和鳳眼蓮的生長、光合作用機理的影響，設定受控實驗，探究稀土的種類差異與濃度變化對植物生長特性的影響以及混合稀土複合作用帶來的效應，並通過觀察水生植物在刺激影響下生長周期中的變化過程，摸清稀土對水生植物的光合作用機理影響規律。並以此來推測判斷稀土元素對水體富營養化的影響規律。其中，通過利用水生植物的鮮重，細胞內容物、葉素體螢光光譜特徵、光合酶活性、光合吸收效率以及鈣化調節引起的植物組織細胞器等變化來反應植物生長特性受到刺激的影響情況，通過水體中N、P的吸收量、DO、COD等指標來了解稀土對水體富營養化的影響狀況。通過研究，獲得了一系列有學術價值的研究成果： （1）稀土元素對長江上游典型水生植物紫背浮萍和鳳眼蓮生長均存在最適宜的促進濃度值或範圍。濃度過高的單一稀土元素或者混合稀土對植物的及生長特性不僅不能起到顯著的刺激促進作用，還可能會出現抑制，甚至毒性效應。 （2）單一稀土對水生植物生長特性調節具有一定的時間上的滯後性，即時滯性，但混合稀土不具有時滯性。 （3）稀土作用下，水生植物對N、P的吸收機制存在差異，其中對N吸收的抑制濃度臨界值低於P。 （4）稀土對水生植物鮮重、葉綠素和蛋白質合成等的促進作用可為其在短時間內大量繁殖提供有利條件，進而為水體富營養化現象的發生提供可能。而高濃度稀土對水生植物的抑制甚至是毒害作用與重金屬離子所表現出來的毒性類似，在該濃度下，對水體富營養化沒有促進作用，但對水體的生態環境造成威脅，對水體中其他生物產生毒害作用，甚至導致生物的死亡。 （5）初步探究了稀土元素在植物體內的定位以及在不同稀土濃度作用下植物體內各細胞器的亞顯微結構的變化。並發現稀土能在一定程度上替代Ca或改善Ca的相關生理功能的正向促進作用主要發生在鈣含量不足或稀土元素含量較低的情況。 （6）成功構建了稀土元素對水體富營養化有效性影響的數學模擬模型，以及通過動態模擬實驗找出了富營養化水華爆發的臨界流速值，為三峽庫區或其他水域的水流流速調度、富營養化防治及水華的預防和控制研究提供科學基礎依據。
