科學家揭示臭氧與重金屬污染對植物影響的互作機制及臭氧減緩效應

最新 05-19

全球近地表臭氧濃度升高已成不爭事實，臭氧已成為近年來我國許多城市的空氣首要污染物。瀋陽市作為我國東北重工業生產基地，儘管近年來城市森林及環境質量得到了較大改善，但城市臭氧及土壤重金屬污染問題依然嚴峻，複雜的城市環境導致植物的生長往往受到多重環境因子的影響或脅迫。中國科學院瀋陽應用生態研究所城市生態研究組，圍繞城市森林植物，長期開展高濃度臭氧及重金屬污染對園林植物的影響及抗性篩選研究工作。

該研究組利用中科院瀋陽樹木園城市野外實驗平台，通過開頂箱模擬實驗，開展了我國北方城市常見行道樹種銀中楊（也是我國綠化及防護林建設的重要速生樹種）對高濃度臭氧及重金屬鎘複合作用的生理響應研究。結果表明，土壤重金屬高鎘污染增加了植物對臭氧的敏感性，加劇了臭氧對植物的氧化脅迫並誘導出更為嚴重的可見傷害（圖1）；臭氧熏蒸反過來也顯著促進了植物對土壤重金屬鎘的吸收和積累（圖2）；兩種非生物脅迫對楊樹根、總生物量及根冠比的影響均存在顯著的交互疊加效應。這些研究結果為我國應對區域臭氧及土壤重金屬污染的植物引種、城市綠化及土壤生態修復等方面提供科學參考。

同時，為減緩臭氧污染對樹木的不利影響，研究組還通過植物葉面噴施EDU抗臭氧試劑（一種含氮的脲類化合物），研究其對銀中楊抗性生理及BVOC排放的影響（圖3）。結果顯示，EDU （600 mg/L）預處理能顯著增加SOD酶活，可有效減緩臭氧對銀中楊生長及光合作用的不利影響，首次研究並發現EDU這種試劑還能夠通過促進植物BVOC的產生提高抗植物臭氧能力（圖4），但也可能會增加臭氧產生的風險，特別是在其它臭氧前體物如氮氧化合物濃度較高的地區，因此，對於EDU這種抗臭氧化學試劑的應用利弊尚需要進行大量研究。

相關成果分別發表在環境科學期刊Ecotoxicology and Environmental Safety和Journal of Environmental Sciences上。瀋陽生態所副研究員徐勝為第一作者，研究員何興元為通訊作者。以上研究獲國家自然科學基金的支持。