一、研究目的及意义

1.1研究背景

绿色植物作为生态系统中的主要生产者，大部分的异养生物都需要依靠绿色植物股代表该的太阳能存活^[1]。绿色植物在生态系统中扮演着非常重要的角色，尤其是对于人类而言，绿色植物的地位十分重要，人类日常所食用的食品大部分都直接或间接来自于绿色植物。除此之外，绿色植物也起到调节大气中碳氧平衡的作用，是大自然的净化器，它可以吸收空气中如二氧化硫、氯气等有毒气体，从而保护人类乃至整个大自然的安全以及稳定。

镉（Cd）是一种重金属元素，它广泛存在于人类生产和生活环境中，是一种积累性极强环境重金属污染物^[2]。它在土壤、空气、水合生态系统中微量存在，在地壳中Cd的平均含量为0.15~0.20 mg/kg，空气中为0.002~0.05 μg/m^{3 [3]}。在近年的研究中，有研究表明：Cd² 具有强植物毒性，会抑制植物生长，甚至使植物死亡^[4]。其它重金属相比，Cd更易被植物根系吸收并会向籽实迁移， Cd会在作物中,特别是在可食部位大量积累，然后通过食物链进入人体^[5]。Cd² 对植物的毒害，在形态上主要表现为根、茎生长迟缓和叶片黄化、卷曲；在生理生化方面多表现为光合作用和蒸腾作用受到抑制，引起氧化胁迫和膜的损伤^[6]。由于Cd2 对植物有如此明显的毒害作用，如何减轻植物镉毒害称为备受关注的一个课题。

日前有研究表明，纳米金属氧化物可以吸附Cd2 ，这意味着其在一定程度上可以减轻Cd2 对于农作物的毒害作用：有研究者发现，纳米二氧化锰具有极好地吸附Cd2 的作用，并且将其利用于水稻幼苗的培养之中，发现纳米二氧化锰确实可以降低Cd2 对于水稻的毒害作用，但是纳米二氧化锰本身会引起水稻严重的氧化应激反应^[7]。纳米二氧化锰的应用给我们寻找它的替代物提供了一个思路，除了纳米二氧化锰，还有其他的纳米金属氧化物例如CeO₂、TiO₂、Fe₃O₄同样具有吸附作用^[8]。Praveen 等人研究表明氧化铁纳米粒子可以作为纳米吸附剂减少印度芥菜中砷的植物毒性^[9]，但是纳米氧化镁、氧化铁、氧化锌等粒子对植物镉毒害的影响并未做深入系统的研究，因此我们试图研究是否可以利用纳米金属氧化物的某些性质，以减少Cd² 对植物的毒性。

1.2研究目的及意义

本次研究的目的是研究纳米金属氧化物对于Cd2 的吸附特性以及植物受到镉毒害的影响。在本次研究中，我们将要利用多种植物、多种不同种类、不同浓度的纳米金属氧化物以及Cd2 来进行实验，通过表观观察、检测植物的生理生化指标以及纳米金属氧化物对于Cd2 的吸附结果来探究纳米金属氧化物对于植物受镉毒害的影响。如果所选纳米金属氧化物能够减轻Cd2 的毒害作用，争取寻找出其作用规律以及影响机制，并努力确定减轻镉毒害的最优方案。

1.3参考文献

[1] 王献溥. 关于生态系统的概念及其研究的方向[J]. 环境保护, 1978(6):5-8.

[2] 赵中秋, 朱永官, 蔡运龙. 镉在土壤-植物系统中的迁移转化及其影响因素[J]. 生态环境学报, 2005, 1(2):282-286.