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在工业污染加剧、淡水稀缺的当下,研究人员开展 “制革废水灌溉对野生植物的影响” 研究。他们发现多物种在形态解剖上有变化,如叶片特征改变等。这为评估污染、筛选生物指示物种提供依据,助力环境保护。
在当今世界,工业化的浪潮汹涌澎湃,带来经济发展的同时,也给环境带来了诸多难题,其中水污染问题尤为严峻。制革行业作为重要的工业分支,在全球范围内蓬勃发展。就拿巴基斯坦来说,其皮革产业在经济中占据重要地位,是第二大出口创汇部门,为国家 GDP 贡献了约 5%,还为超过 50 万人提供了就业机会 。然而,这背后却隐藏着巨大的环境隐患。
制革生产过程极为耗水,每鞣制 1 吨皮革,就需要多达 4000 升水,而这些使用后的废水,常常未经处理就直接排入自然水体。废水中富含铅、铬等重金属,还有大量有机和无机化合物、悬浮及溶解固体、硫化物等有害物质。这些污染物不仅严重污染了地下水,威胁着人类、动物和水生生态系统的健康,还对周边植物的生长发育产生了极大影响。由于淡水资源匮乏,利用废水或污水灌溉成为常见做法,这使得植物长期暴露在有害金属环境中,积累在植物组织内的重金属,严重阻碍了植物的正常生长。
为了深入了解这一现象背后的奥秘,来自巴基斯坦的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在受制革废水影响区域的野生植物上,试图揭示废水对植物的影响机制。研究成果发表在《Beni - Suef University Journal of Basic and Applied Sciences》杂志上,为相关领域提供了宝贵的参考。
在研究过程中,研究人员运用了多种关键技术方法。他们采用样方法(quadrate method),在巴基斯坦木尔坦(Multan)的制革工业区,随机设置样方,选取了 6 种常见野生植物,包括芦笋(Asparagus adscendens Roxb.)、狗牙根(Cynodon dactylon L. )、画眉草(Eragrostis barrelieri Daveau)、棒头草(Polypogon monpeliensis L. )、龙葵(Solanum nigrum L. )和小麦(Triticum aestivum L. ) 。同时,从无污染区域采集相同植物作为对照。研究人员测量了植物的形态学参数,如叶长、叶宽、叶面积和节间长度等;还对植物进行解剖学分析,观察叶厚度、表皮厚度、维管束面积、后生木质部面积、厚壁组织厚度、气孔密度和气孔面积等指标的变化。此外,运用 Statistix 8.1 软件对数据进行双向方差分析(ANOVA)和最小显著差异(LSD)检验,以评估不同处理组间的差异。
研究结果丰富而具有启发性。在植物多样性方面,通过样方法计算各种植物的相对密度、相对频率、相对盖度和重要值(Important index value)后发现,狗牙根在各项指标上表现突出,其相对密度达 35%,相对频率为 10%,相对盖度 30%,重要值高达 75%,是该区域最为优势的物种。
形态学特征变化方面,研究发现,在制革废水灌溉条件下,所有物种的叶长、叶宽、叶面积和节间长度均显著下降。其中,小麦叶长减少最多,达到 55%;棒头草的叶宽和叶面积下降幅度最大,分别减少 43% 和 70% 。这表明制革废水对植物的生长发育产生了严重的抑制作用。
解剖学特征变化上,不同物种呈现出不同的反应。叶厚度方面,画眉草减少最多(40%),芦笋和狗牙根分别减少 15% 和增加 15%,棒头草略有增加(5%) 。表皮厚度上,龙葵减少超过 35%,而小麦则增加 25% 。维管束面积,画眉草下降超 40%,芦笋和狗牙根有所增加。后生木质部面积,小麦减少 15%,棒头草减少约 10%,狗牙根和芦笋增加。厚壁组织厚度,画眉草减少 70%,棒头草增加 50%。气孔密度,所有物种均显著下降,棒头草减少最多(70%);气孔面积,不同物种有增有减,画眉草减少 45%,狗牙根增加 150% 。
研究结论和讨论部分意义重大。研究表明,制革废水污染对植物的生长发育影响显著。不同植物对污染的耐受能力存在差异,像狗牙根在污染环境中仍能保持较高的多样性指标,可能具有较强的耐受能力;而芦笋因其特殊的茎结构(有叶状枝,parenchyma cells 可储存水分),受影响相对较小。这些植物形态解剖学特征的变化,可以作为监测重金属污染的生物指标。例如,气孔密度的普遍下降,可能是植物应对污染的一种自我保护机制,减少水分散失和污染物进入。
然而,该研究也存在一定局限性。研究主要集中在形态解剖学变化,未涉及植物的生理生化反应,如金属积累、光合效率和酶活性等,这些方面的研究有助于更深入了解植物的适应机制。此外,研究仅在特定区域开展,限制了研究结果的普遍适用性。未来研究可拓展到多个工业区,对比不同环境条件下的污染影响,并深入探究植物的分子和生理适应机制。这项研究为环境保护敲响了警钟,也为后续研究指明了方向,对于推动制革行业可持续发展、保护生态环境具有重要意义。