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摘要：探究微納米氣泡水對黃菖蒲生長發(fā)育的影響．發(fā)現(xiàn)微納米氣泡擁有水體存活時(shí)間長、含氧量高、比表面大、爆破時(shí)產(chǎn)生微小電位差等特點(diǎn)對植物有優(yōu)異的促生長作用．選用微納米氣泡水培育的黃菖蒲幼苗為實(shí)驗(yàn)組，普通自來水培育的幼苗作為對比，通過測定實(shí)驗(yàn)組與對照組黃菖蒲植物的植株基本指標(biāo)：根長分布、葉綠素含量、相對電導(dǎo)率以及超氧陰離子產(chǎn)生速率，對比含氧微納米氣泡水與普通水培育條件下黃菖蒲幾項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)組植物均優(yōu)于對照組，充氧微納米氣泡水有利于黃菖蒲生長．因此微納米氣泡與黃菖蒲協(xié)同作用在水治理方面的應(yīng)用具有進(jìn)一步研究的意義．

關(guān)鍵詞：微納米氣泡；黃菖蒲；促進(jìn)作用

微納米氣泡水，是一種新型的水體充氧技術(shù)，指氣泡發(fā)生的時(shí)候直徑在數(shù)十納米和五十微米之間的微小氣泡．在水中通入微納米氣泡，可有效分離水中固體雜質(zhì)、快速提高水體氧濃度、殺滅水中有害病菌、降低固液界面摩擦系數(shù)，從而在氣浮凈水技術(shù)、水體增氧、臭氧水消毒和微納氣泡減阻等領(lǐng)域比宏觀氣泡有更高的效率，應(yīng)用前景也更為廣闊．植物中黃菖蒲對吸收污水中的復(fù)合有機(jī)物、富營養(yǎng)化元素（氮，磷）、微量金屬元素等都有著很好的效果．同時(shí)，由于黃菖蒲植株具有耐寒，生命力頑強(qiáng)，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是治理水體富營養(yǎng)化很好的選擇．探究微納米氣泡水對植株葉片葉綠素含量、干鮮比、相對電導(dǎo)率以及超氧陰離子產(chǎn)生速率等的影響，從而利用黃菖蒲等水生植物治理改善水環(huán)境污染現(xiàn)狀．

1實(shí)驗(yàn)部分

1．1主要試劑和儀器

新一代微納米氣泡發(fā)生裝置（YL－200S型，豫萊（上海）環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司），曝氣石（30mm），智能光照培養(yǎng)箱（MGC－350型，鄭州生元儀器有限公司），真空干燥箱（DZF型，北京中興偉業(yè)儀器有限公司），紫外分光光度計(jì)（UV－1750型，島津企業(yè)管理（中國）有限公司），分析天平（FA－2004N型，上海精密儀器儀表有限公司），循環(huán)水式真空泵（SHZ－D（III）型，鄭州市鞏義華玉儀器廠），電導(dǎo)率儀（HI－9812型，哈納沃德儀器（北京）有限公司）．亞硫酸鈉（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），氯化鈷（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），磷酸氫二鈉（天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司），磷酸二氫鈉（天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司），鹽酸羥胺（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），對氨基苯磺酸（上海三愛思試劑有限公司），α⁃萘胺（天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所），亞硝酸鈉（天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司），氯化鈉（天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司），乙醇（95％）．

1．2實(shí)驗(yàn)步驟

1．2．1葉綠素含量測定稱取一定質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)組和對照組黃菖蒲葉片，將兩組葉片用蒸餾水清洗干凈后，用剪刀剪碎放入100mL燒杯中，后添加15mL乙醇［1］．用保鮮膜封口放入恒溫箱中，設(shè)置40℃，浸泡約24h，黃菖蒲葉片呈白色，乙醇溶液為綠色后取出，冷卻至室溫．將兩組黃菖蒲葉綠素提取液定容50mL容量瓶，搖勻靜置10min，分別測量波長在663、645和470nm處的吸光度．

1．2．2相對電導(dǎo)率測定剪刀剪取一定質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)組和對照組黃菖蒲葉片，剪成小塊后分別放入抽濾瓶中抽氣15min，后將兩組葉片分別放到燒杯中密封，再放入恒溫箱，30℃，靜置12h，取出后用電導(dǎo)率儀測量兩組電導(dǎo)率．將兩組葉片和溶液分別定容至20mL容量瓶中，然后放入約100℃的水浴鍋中，分別測量水浴后1、4、16h的電導(dǎo)率．

1．2．3超氧陰離子產(chǎn)生速率測定研磨一定質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)組和對照組黃菖蒲葉片，將研磨液多次用磷酸緩沖溶液潤洗后轉(zhuǎn)移到離心管里，在高速離心機(jī)中以12000r／min的轉(zhuǎn)速離心15min．離心完畢后取上清液0．5mL并添加0．5mL0．05mol／L磷酸緩沖液和1mL10mmol／L鹽酸羥胺溶液，密封好后放入恒溫箱，25℃，靜置1h，再加入1mL17mmol／L對氨基苯磺酸和1mL7mmol／Lα⁃萘胺溶液，混合均勻后放入恒溫箱，25℃，靜置30min，再用分光光度儀測量實(shí)驗(yàn)組和對照組在530nm處的吸光值．

2結(jié)果與討論

2．1葉綠素含量

葉綠素是一類與植物光合作用過程有關(guān)的色素［2］，在光合作用過程中光吸收過程中起到核心作用．它從光中吸收能量，然后能量被用來將二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓衔铮夂献饔檬侵参锷L必不可缺的一個(gè)過程［3］．因此，葉綠素的含量是表現(xiàn)黃菖蒲植株生長狀況的重要指標(biāo)．圖1為葉綠素含量測定圖，實(shí)驗(yàn)組類胡蘿卜素為4．67mg／L含量高于對照組2．77mg／L約40．8％，實(shí)驗(yàn)組葉綠素a為17．77mg／L高出對照組10．35mg／L約41．7％，實(shí)驗(yàn)組葉綠素b為2．61mg／L高出對照組1．44mg／L約44．8％．由此可見，充氧微納米氣泡水對黃菖蒲葉綠素合成具有積極促進(jìn)作用，可用于營養(yǎng)液栽培［4］。

2．2相對電導(dǎo)率

相對電導(dǎo)率是反映植物膜系統(tǒng)狀況的一個(gè)重要生理指標(biāo)［5］．不利的生存環(huán)境、植物葉片的損傷、或者植物細(xì)胞的損傷等因素均會(huì)使膜蛋白受傷而造成胞質(zhì)的胞液外滲，導(dǎo)致植株的相對電導(dǎo)率增大［6］．因此，相對電導(dǎo)率的大小可以作為植株生長品質(zhì)的測試指標(biāo)之一［7］．圖2為實(shí)驗(yàn)組與對照組傷害率對比圖，從圖中可以看出實(shí)驗(yàn)組的相對電導(dǎo)率及相應(yīng)的抗逆性上表現(xiàn)更好．實(shí)驗(yàn)組的相對電導(dǎo)率（傷害率）為5％、6．67％，對照組為8．75％、9％，對照組在膜透性的增大程度上高于實(shí)驗(yàn)組，其抗逆性較實(shí)驗(yàn)組弱．

2．3植物根長

圖3為根長分布圖，從圖中可以看出黃菖蒲的根長都呈現(xiàn)出正態(tài)分布的規(guī)律．此外，相較于對照組，實(shí)驗(yàn)組黃菖蒲的根長在5cm以上的根的數(shù)量遠(yuǎn)大于對照組，根長較短的根的數(shù)量少于對照組．這一結(jié)果表明充氧微納米氣泡水培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)組黃菖蒲的生長狀況好于對照組．

2．4超氧陰離子產(chǎn)生速率

植物各種器官的損傷、腐化、老化、死亡等總是隨著植物器官細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞產(chǎn)生［8］，通過細(xì)胞內(nèi)的大量電解質(zhì)滲漏出來，從而使蛋白質(zhì)流失．很多研究結(jié)果表明，細(xì)胞衰老過程中膜的破壞是由細(xì)胞中（特別是線粒體和葉綠體）產(chǎn)生的自由基（如O－2、NO－2等）使膜脂中的不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化作用而造成的．膜脂過氧化作用中產(chǎn)生的自由基，不僅能連續(xù)誘發(fā)膜脂過氧化作用，而且還可以使蛋白質(zhì)脫H＋而產(chǎn)生蛋白質(zhì)自由基，使蛋白質(zhì)分子發(fā)生鏈?zhǔn)骄酆?，從而使?xì)胞膜變性，最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷、衰老和死亡．簡單來說就是超氧陰離子產(chǎn)生速率越高，植物本身死亡速度越快．圖4為超氧陰離子產(chǎn)生速率圖，從圖中可以看出在實(shí)驗(yàn)組和對照組黃菖蒲大小相近、長勢相似的實(shí)驗(yàn)條件下，實(shí)驗(yàn)組氧自由基的含量遠(yuǎn)低于對照組，即實(shí)驗(yàn)組黃菖蒲超氧陰離子濃度明顯低于對照組．我們可以得出結(jié)論，充氧微納米氣泡水培養(yǎng)的黃菖蒲相比于對照組有著很大的優(yōu)勢．充氧微納米氣泡水對黃菖蒲的生長有著積極的意義．

3結(jié)論

通過對植株干鮮比、葉綠素含量、相對電導(dǎo)率大小以及超氧陰離子產(chǎn)生速率這些生長發(fā)育指標(biāo)的測定結(jié)果來看，以充氧微納米氣泡水作為培養(yǎng)液的實(shí)驗(yàn)組黃菖蒲都優(yōu)于對照組．究其本質(zhì)原因，充氧微納米氣泡水改善了黃菖蒲的根部生長環(huán)境，為黃菖蒲的根系提供了充足的氧，促進(jìn)了黃菖蒲根系各種營養(yǎng)物質(zhì)、礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及微生物的活動(dòng)，對黃菖蒲吸收營養(yǎng)物質(zhì)起到了積極的影響，促進(jìn)了黃菖蒲的生長發(fā)育．由此可見，使用充氧微納米氣泡水培育黃菖蒲可以節(jié)約時(shí)間和成本，使黃菖蒲更快的投入到治理水體富營養(yǎng)化這一保護(hù)環(huán)境的工程中．

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作者：張揚(yáng) 付學(xué)港 武軍杰 吳秀茹 王新海 河南大學(xué) 單位：化學(xué)化工學(xué)院