植物修复技术 植物修复是直接利用植物把受污染土地或地下水中的污染物（重金属、有机物等）移除、分解或围堵的过程。其对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明，通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，达到净化环境的目的，因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。 目前普遍认为利用植物修复的方法，来清除受重金属污染的土地，是一种较便宜且方便的作法。透过了解植物在重金属环境下的生存策略，有助于人类利用生物科技制造出可以大量吸收重金属的植物。基本上可以有效清除重金属污染的植物，最好须有下列特征：生长快速、根系能深植土壤、容易收割、能够容忍并累积多样化重金属。 植物修复具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。植物修复作用可以具体分为5种： 1、植物转化 原理：植物转化也称植物降解，指通过植物体内的新陈代谢作用将吸收的污染物进行分解，或者通过植物分泌出的化合物（比如酶）的作用对植物外部的污染物进行分解。 2、根滤作用 原理：借助植物羽状根系所具有的强烈吸持作用，从污水中吸收，浓集，沉淀金属或有机污染物，植物根系可以吸附大量的铅，铬等金属.另外也可以用于放射性污染物，疏水性有机污染物(如三硝基甲苯TNT)的治理。进行根滤作用所需要的媒介以水为主.因此根滤是水体，浅水湖和湿地系统进行植物修复的重要方式，所选用的植物也以水生植物为主。 3、植物辅助生物修复 原理：通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态，挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发，大大减轻土壤的重金属污染 4、植物萃取
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6314843422.html, 重金属污染土壤的植物修复研究 作者：黄梦华 来源：《绿色科技》2012年第04期 摘要：分析了我国重金属污染现状，从超富集植物、植物挥发、植物积累、植物代谢、植物固定等方面探讨了重金属污染修复技术，阐述了超富集植物修复机型，为重金属污染土壤治理提供参考。 关键词：土壤;重金属;植物修复 1 引言 重金属通常是指一种元素的原子密度大于6 g·cm-1(除了砷之外)［1］。这些元素主要是指Cd、Cr、Cu、Hg等,其中Co、Cu、Cr、Mn、Zn是生物体内所必须的元素,而其它Cd、Hg和Pb则不是生物体内的必须的元素。环境中的重金属的主要来源有两个方面:一是自然环境重金属本底值,二是人为排放到土壤中的重金属。 目前,我国的重金属污染十分严重，据报道［2］,全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染,受重金属污染的土壤面积达到了1 000万hm2。同时国内常有重金属污染事件发生,如血 铅事件、Cd米污染事件、As污染事件和龙江镉污染事件等。 2 重金属污染修复技术 目前对重金属的修复技术主要有物理修复、化学修复和生物修复。物理修复［3］是指利用物理的方法进行污染土壤的修复;化学修复［4］是指加入到土壤中的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应,使污染物被降解和毒性被去除或降低的修复技术;生物修复是指以生物为主体,利用生物吸收、降解、转化污染物,治理污染土壤的修复技术。目前研究比较成熟的是物理修复和化学修复,但是它们有容易产生二次污染、工程量大、投资高、引起土壤肥力减弱和修 复成本较高等问题而不能得到广泛的使用;利用生物修复研究目前比较少,将其利用到治理重金属的污染土壤的案例更少。这主要是由于微生物的质量小,累积的重金属难以从污染场地中转 移出来,限制了利用生物修复重金属污染土壤技术的推广。植物修复具有效率高、安全性能 好、费用低、易于管理与操作、不易产生二次污染和环境友好型等优点而备受当前科研工作者的关注。 2.1 植物修复 植物修复是指利用植物对某种污染物(重金属)具有特殊的吸收富集能力,将环境中的污染物转移到植物体内或者将污染物降解(或者使形态改变)而利用,其后对植物,尤其是植物的地上部 分进行回收利用,以达到去除或者消减污染物对环境危害的治理技术。它是一种新兴的绿色生 物修复技术,能在不破坏土壤生态环境、保持土壤结构和微生物的状况下,通过植物的根系直接
植物修复土壤重金属的研究进展 摘要：植物修复技术被认为是治理重金属污染最为绿色的方法，因为此技术成本低、实施方便、无污染。超富集植物的研究是重金属污染植物修复的重点，然而一种植物由具有富集重金属特性到应用于现实的重金 属污染修复并非易事。研究表明，在现实条件下，植物修复技术应用于治理土壤重金属污染中存在一些约束。本文系统地总结了目前超富集植物的研究方法和研究现状，详细叙述了镉、铜、砷、镍的污染现状、危害及最新的植物修复技术究 进展，通过分析超富集植物在现实条件下修复土壤重金属污染的不足，提出土壤重金属污染植物修复的方向。 关键词：植物修复；重金属；土壤污染 前言：当前,土壤受重金属污染状况在国内外都很严重,受到了越来越多的关注。植物修复技术是新近发展起来的一项用于处理土壤 重金属污染的生态技术,其机理主要是通过某些植物对重金属元素的吸收、积累和转化,达到减轻重金属污染土壤的目的。与传统的处理土壤污染方法相比,植物修复技术具有经济、简单和高效等优点。本文简要介绍了植物修复的几种类型,论述了当前国内外植物修复技术的研究进展。主要对超富集植物的概念和特征、成功案例与不足进行了阐述，集中介绍了镉、铜、砷、镍几种重金属污染及其植物修复技术，对土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植 物修复技术的强化措施进行了综述,希望能为植物修复的近期研究工作提供借鉴。 １．土壤重金属污染的严重性及常用治理方法 土壤重金属污染途径包括自然方式和人类 活动。自然方式主要是岩石的分化，人类活动主要是矿山开发、金属冶炼、农药等使用。目前，重金属造成的环境污染已成为世界范围内的严重问题。工业化的发展，干扰了自然平衡的生物地球化学循环，使得这一问题愈发的严重。对于生物来说，超过阈值的重金属浓度会产生不利影响，并干扰正常运转的生物系统。植物在重金属胁迫下，其根系生长受到影响，细胞膜透性增大，植物抗氧化酶系统和光合系统遭到破坏，并对基因产生毒害。与有机物质不同，土壤重金属基本上不可降解，会在环境中不断累积，导致土壤质量下降，农作物减产和农作物品质下降。另外，由于生物的富集作用，土壤重金属最终还可能通过食物链进入人体，其潜在危害极大。因此，重金属污染具有隐蔽性，毒性大，长期性和不可逆性的特点。仅在中国就有2.88×10^6h㎡土地由于矿山开采而遭到污染破坏，并以平均每年46700ｈ㎡的速度在不断增加，最终导致水土流失、异地污染等环境问题，这些遭到污染破坏的土地几乎完全没有植被的覆盖［１］。为了减少重金属污染对生态系统的影响，必须对已经污染的土壤进行治理。治理方法要综合考虑成本以及技术，因此非常具有挑战性。目前不同的物理、化学和生物方法已被用于此。传统的治理方法包括土壤焚烧、挖掘和填埋、土壤清洗、土壤冲洗、凝固和电固定［２－３］。由于物理和化学方法受到成本高、劳动力大、土壤改变的不可逆性、本地菌群等因素的制约，以及可能产生的二次污染，因此有必要研究成本低、效益高、环境友好的治理土壤重金属污染的方法。植物修复被认为是一个可供选择的治理重金属污染问题的新 型的绿色方法。 目前, 重金属污染治理技术主要分为三类: 化学法, 物理化学法, 生物修复法。生物修复法中的植物修复技术具有成本低, 不会造成二次污染, 且具有一定的可行胜等优点, 在土壤重金属污染处理领域得到广泛的研究。 ２. 土壤重金属污染的植物修复技术 ２．１土壤重金属植物修复的概念 植物修复是指利用植物和相关的土壤 微生物来减少土壤中污染物浓度或毒性的 方法，它是一种新型、高效、低成本的土壤重金属污染修复技术，具有就地适用的特点，是一种以太阳能驱动来整治的策略。植
与普通植物相比，学术界认为，超富集植物一般应具备4个基本特征：首先，临界含量特征，即植物地上部如茎或叶重金属含量应达到一定的临界含量标准，如锌、锰为10 000毫克/千克；铅、铜、镍、钴、砷均为1 000毫克/千克；镉为100毫克/千克；金为1毫克/千克。其次，转移特征，即植物地上部重金属含量大于根部重金属含量。第三，耐性特征，即植物对重金属具有较强的耐性。其中对于人为控制试验条件下的植物来说，是指试验中与对照相比，植物茎、叶、籽、实等地上部分的干重没有下降。对于在自然污染状态下生长的植物来说，是指植物的生长从长相来看没有表现出明显的毒害症状。第四，富集系数特征，即植物地上部富集系数（定义：指某种元素或化合物在生物体内的浓度与其在的环境中的浓度的比值）大于1。一般来讲，植物体内重金属含量随土壤中含量的增加而提高。 世界上已发现超富集或具有超富集性质的植物多达几百种，涉及十字花科、凤尾蕨科、菊科、景天科、商陆科、堇菜科、禾本科、豆科、大戟科等。在我国，科研人员已经发现了蜈蚣草、东南景天、龙葵、宝山堇菜、商陆、圆锥南芥、李氏禾等砷、锌、镉、锰、铅、铬等超富集植物， 转移系数（translocation factor）是地上部元素的含量与地下部同种元素含量的比值，即：转运系数﹦地上部植物中元素含量／地下部植物中元素含量。用来评价植物将重金属从地下向地上的运输和富集能力。转移系数越大，则重金属从根系向地上器官转运能力越强 。 滇白前 调查，表明其地上部中含Zn、Pb 和Cd 平均为（11 043±3 537）、（1 546±1 044）和（391±196）mg·kg -1 ，富集系数（地上部和土壤金属质量分数之比）分别为0.35、0.08 和1.05，转运系数（地上部和根中金属质量分数之比）均超过1，均值分别为8.21、3.90 和8.36。野外调查数据表明，滇白前是一种Pb/Zn/Cd 共超富集植物。滇白前对Zn、Pb 富集系数小于1，主要是由于其对应土壤中Zn、Pb 质量分数太高（平均分别为（45 778±32 819）、（22 512±13 613）mg·kg -1 ）所致。 李氏禾 李氏禾(Leersia Hexandra Swartz)是中国境内发现的第一种铬超富集植物.通过水培实验,评价了李氏禾对水中Cr、Cu、Ni的去除潜力.结果表明,李氏禾能够有效去除水体中的Cr、Cu、Ni污染物,重金属初始浓度分别为10和20 mg·L-1的营养液,10 d后Cr浓度降低到原子吸收分光光度法检出限以下,10 d后Cu浓度降低到1.02 mg·L-1和1.25 mg·L-1,20 d后Ni浓度降低到1.10和2.14mg·L-1.收获的植物根、茎、叶中重金属含量均较高,根中重金属含量显著高于茎、叶.单株生物量的比较结果表明,含Cr培养液中生长的李氏禾生物量与对照相比无显著减少(P>0.05),含Cu、Ni营养液中生长的李氏禾生物量均显著低于对照(P<0.05),表明李氏禾对Cr的耐性强于Cu和Ni.李氏禾适宜于湿生环境中生长,能对多种重金属产生大量富集,对Cr、Cu、Ni等重金属污染水体的修复表现出较强的潜力. 宝山堇菜
土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①2007-05-27 17:08 土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①作者】桑爱云。张黎明。曹启民。夏炜林。王华。【英文作者】 SANG Aiyun1） ZHANG Liming1） CAO Qimin1） XIA Weilin1） WANG Hua2）<1 Tropical Crops Genetic Resources Institute。CATAS。Danzhou。Hainan。 2 College of Agronomy。SCUTA。Hainan 571737）。【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所。华南热带农业大学农学院。海南儋州。【刊名】热带农业科学 , Chinese Journal of Tropical Agriculture, 编辑部邮箱2006年01期 桑爱云1>② 张黎明1> 曹启民1> 夏炜林1> 王华2> (1 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州571737。 2 华南热带农业大学农学院海南儋州571737> 摘要重金属污染是土壤污染中危害极大的一类, 重金属污染的防治及其修复是目前国际上研究的热点之一。综述了土壤重金属污染及其植物修复的方法, 概述了超富集植物的概念、植物修复的机制和方式, 系统阐述植物修复的应用前景和今后的研究方向。关键词重金属污染。植物修复。超富集植物分类号X5 3 Resear ch Advances and Development Prospect of Phytor emediation in Heavy Metal Contamination Soil SANG Aiyun1> ZHANG Liming1> CAO Qimin1> XIA Weilin1> WANG Hua2> (1 Tropical Crops Genetic Resources Institute, CATAS, Danzhou, Hainan 571737。 2 College of Agronomy, SCUTA, Danzhou, Hainan 571737> Abstr act Heavy metal contamination is extremely harmful in soil contamination. It is one of the research priorities in the world to control and remedy heavy metal contamination. Heavy metal contamination in soil and its phytoremediation are reviewed in this paper. At the same time, the definition of hyper-accumulated plants and the mechanism and measures of phytoremediation are described in detail. The perspectives in research and application of phytoremediation were expounded systematically. Keywords heavy metal contamination 。phytoremediation 。hyper-accumulator 热带农业科学CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE 2006 年 2 月第26 卷第 1 期Feb. 2006 Vol.26, No.1 ① 科技基础性工作和社会公益研究专项( 2004DI B3J073> 资助。
农业环境科学学报2005,24(增刊):330-335 J ournal of A gro-Env iron m ent Science 重金属超富集植物筛选研究进展 常青山,马祥庆 (福建农林大学林学院,福建 福州 350002) 摘要:综述超富集植物富集重金属的机制、重金属超富集植物筛选研究现状以及螯合诱导技术和基因技术在重金属超富集植物筛选中的应用,针对重金属污染植物修复技术和重金属超富集植物筛选研究中存在的问题,提出了今后应加强的研究工作。 关键词:重金属污染;植物修复技术;超富集植物;螯合诱导技术;基因技术 中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1672-2043(2005)增刊-0330-06 Advances i n t he R esearch of Selecting Hyperaccum ulator C HANG Q i ng-shan,MA X i ang-q i ng (Co llege of Forestry,F uji an A g ricu lt ure and F orestry U niversity,Fuzhou350002,Ch i na) Abstrac t:H eavy m eta l po lluti on has become a ser i ous prob le m wh ich is urgent to be so l ved in the w orld.Phytore m ediati on m ay offer a feasi b l e so l uti on to t h is prob l e m as it is safe and cheap co m pa red to traditi onal rem ed i ation techno logy.H ow ever, there are diffi culties i n extensi on of t h is techn i que for its disadvantage such as a lo w bio m ass producti on and so on.So it i s ur-gent t o look for t he suitable hyperaccumu l ato rs w it h h i gh b i omass i n t he field.I mprove m ent o f plants by genetic eng i neer i ng and app licati on o f che l a t o rs to so il a re also feas i ble and effecti ve approach to i ncrease e fficiency o f phy t o rem ed i ation.T he concept o f phy t o rem ed i ation and hype raccu mu l a t o r,the research advances in mechan i s m s of hyperaccu m l a tor,se l ec ti on o f hyperaccu m ula-tors,g ene techn i que and che l a te-enhanced phytore m diati on f o r hype raccumu l a t o rs selecti on are rev i ew ed.T he prob l ems and the fut ure study directi ons in the phyto remed i ation research field are put f o r w ard.In order to enhance bio m ass and accu m ulati on capacity o f hype raccu mu l a tor,it becom esm ore i m portant to i m prove the e ffect o f phy tore m ed iati on si nce so m e hyperaccu m ula-tors grow i ng slo w l y.G ene techno l ogy m ay br i ng the breakthrough for phyto re m ediation technique,som e adv ises on g ene tech-nology i n the future a re suggested i n th i s pape r. K eywords:heavy m etals po ll u ti on;phytore m ediati on;hyperaccu m ulator;che l ate-induced phyto remed i ation;g ene techno l ogy 0重金属污染由于其难降解性、易于积累且滞留时间长等特点而成为环境污染治理中的一个棘手难题,而且重金属污染可通过食物链危害人类健康,日本的水俣病(H g中毒)和骨痛病(Cd中毒)即是典型例证。目前基于机械物理或物理化学原理的传统重金属污染治理方法如土壤冲洗、热处理及电动修复等因成本高、效率低,而且会破坏土壤结构、导致 二次污染 等原因,难以大面积应用。 收稿日期:2005-02-04 基金项目:福建省科技厅重大科学基金资助项目(2003I004) 作者简介:常青山(1979 ),男,河南林州人,硕士,主要从事重金属污染修复方面的研究。 联系人:马庆祥,E-m a il:m xq@pub li c.fz. f.j cn 在这种背景下,对环境扰动少、成本低且能大面积推广应用的重金属污染植物修复技术应运而生。目前国内外众多学者对重金属污染植物修复技术进行了大量研究,特别是对重金属的超富集植物筛选及其富集机理进行了较深入研究。本文分别从植物修复技术的概念、重金属超富集植物的特征及其富集机制、螯合诱导技术和基因技术在重金属超富集植物筛选中的应用等方面综述了国内外的研究进展,并在此基础上归纳了当前研究中存在的问题,展望了今后发展趋势。 1重金属污染植物修复技术的概念 广义的植物修复技术包括利用植物修复土壤、空
土壤重金属污染的植物修复 【摘要】土壤重金属污染是急需解决的环境问题之一，植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。本文介绍了植物修复技术的概念、基本原理、研究现状以及优缺点，并展望了该领域今后的研究方向。 【关键词】植物修复；重金属；超积累植物；土壤 随着工业和农业的发展，重金属对土壤的污染越来越严重。土壤中重金属污染不仅直接影响作物的产量与品质，而且会通过食物链危及人类的健康和安全，如日本的痛骨病事件就是典型的例证。由于重金属污染物在土壤中难迁移，又不能被微生物降解，价态变化复杂，使得治理非常困难[1]。目前，常用的土壤污染修复方法有物理法、化学法和生物法(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等)[2]，大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。近年来出现的植物修复技术由于成本低、效果良好、环境友好等优点，正成为环境科学领域研究和开发的热点[3,4]。 1.植物修复技术及其机理 植物修复技术是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的[5]。根据机理不同分以下4种：植物萃取、植物稳定、植物挥发和植物转化。 植物萃取又称植物提取技术。重金属经植物根系吸收后，继而转移、贮存到植物茎叶，然后收割茎叶，从而达到去除土壤重金属元素的目的。植物萃取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物，要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点，并具备对多种重金属较强的富集能力(即超富集植物)[6]，植物萃取是目前研究最多且最有发展前景的植物修复方式，此技术的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。 植物稳定是耐性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用固定土壤中重金属的方式，包括了分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程，这些过程可降低重金属的生物有效性，防止其进入水体和食物链。然而植物稳定并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时的固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。 植物挥发是指利用植物去除土壤中的一些挥发性污染物的一种方法，即植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。植物挥发只限于挥发性的污染物(如Se，As和Hg等)，应用范围小，且此方法将污染物转移到大气中，对环境有一定的影响。 植物转化是指利用植物的根部及其它部位通过新陈代谢作用等生理过程将
题目：植物的叶片是否能够吸水姓名：罗平 学号：2012312196 专业：农学
摘要：本作业讨论植物细胞对某种离子的吸收表现出无休无止的现象，其实这种现象叫做超富集植物吸收富集重金属现象。通过本作业将简单了解超富集植物吸收富集重金属真的生理和分子生物学机制，可扩宽我们的知识面和提高对生物生理机制研究的兴趣。 关键词：超富集植物富集重金属知识面植物生理 一：什么是超富集植物吸收富集重金属现象 与普通植物相比 ,超富集植物在地上部富集大量重金属离子的情况下可以正常生长 ,这种现象叫做超富集植物吸收富集重金属现象。其富集重金属的机理已经成为当前植物逆境生理研究的热点领域 .尤其是近两年 ,随着分子生物学等现代技术手段的引入 ,关于重金属离子富集机理的研究取得了一定进展 .通过与酵母突变株功能互补克隆到了多条编码微量元素转运蛋白的全长cDNA ;也从分子水平上研究了谷胱甘肽、植物螯合素、金属硫蛋白、有机酸或氨基酸等含巯基物质与重金属富集之间的可能关系。 二：富集植物吸收富集重金属对照 植物名超累积、富集对象 Alyssum bertolonii(庭荠属) Ni 海州香薷，Elsholtzia harchowensisSun Cu 大叶井口边草As 蜈蚣草As 球果蔊菜Cd-As 菰和菖蒲Cd 滨蒿和艾蒿Cu 鸭跖草Cu 商陆Mn 东南景天Zn 香附子、狗牙根和菜蕨Mn 土荆芥Pb 羽叶鬼针草和酸模Pb 绿叶苋菜、裂叶荆芥、香根草、羽叶鬼针草、紫穗槐和苍耳Pb
三，超富集植物吸收富集重金属现象研究展望 ——《超富集植物吸收富集重金属的生理和分子生物学机制》3李文学陈同斌(中国科学院地理科学与资源研究所环境修复室,北京100101) 关于超富集植物富集重金属离子的研究虽然取得了一定进展,但至今对其分子和生理机制仍不是很清楚,研究人员的看法也存在明显的分歧.在把超富集植物用于实践的过程中,首先要研究清楚对超富集植物富集的生理基础,譬如重金属离子如何进入根细胞,在木质部如何被运输,在叶片中如何分布;其次要注意不同生理过程的联系,就吸收而言,它其实是根系吸收与体内再分配的有机结合,所以在利用基因工程方法增加重金属离子吸收量时,不仅要考虑到增加根系的吸收位点,提高转运蛋白底物的专一性,同时要注意细胞器,尤其是液泡膜上与重金属离子区室化相关膜蛋白的表达,只有这样,才会达到比较好的效果;最后要强调的是学科交叉与渗透,Dhankher等[6]将细菌中的砷酸盐还原酶ArsC基因和γ2谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ2ECS)在拟南芥的叶子中表达,这样运输到地上部的砷酸盐在砷酸盐还原酶的作用下转化成亚砷酸盐,γ2ECS表达可增加一些连接重金属(如亚砷酸盐)并解除其毒性的化合物,将这些复合物限制在叶子中,从而使植物能够积累并忍耐不断增加的As含量。 四：参考文献 [1] 张玉秀,张媛雅,孙涛,柴团耀. 植物重金属转运蛋白P1B-ATPase结构和功能研究进展[J]. 生物工程学报. 2010(06) [2] 李文学,陈同斌. 超富集植物吸收富集重金属的生理和分子生物学机制[J]. 应用生态学报. 2003(04) [3] 魏树和,周启星,任丽萍. 球果蔊菜对重金属的超富集特征[J]. 自然科学进展. 2008(04) [4] 周琼. 我国超富集·富集植物筛选研究进展[J]. 安徽农业科学. 2005 (05) [5] 刘秀梅,聂俊华,王庆仁. 植物修复重金属污染土壤的研究进展[J]. 甘肃农业大学学报. 2001(01) [6] 胡绵好,袁菊红,杨肖娥. 锰超富集植物及其富集机制的研究进展[J].土壤通报. 2010(01) [7] 武泰存,房蓓,王景安. 锌转运蛋白基因研究进展[J]. 西北植物学报. 2005(10) [8] 韦朝阳,陈同斌. 重金属超富集植物及植物修复技术研究进展[J]. 生态学报. 2001(07) [9] 黄泽春,陈同斌,雷梅,胡天斗,黄启飞. 砷超富集植物中砷化学形态及其转化的EXAFS研究[J]. 中国科学C辑. 2003(06)
立志当早，存高远 重金属污染土壤的植物修复 土壤是环境中特有的组成部分，是最宝贵的自然资源之一。在地球表面，土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽，是人类赖以生存的必要条件。然而，各种人为因素如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等，使土壤遭受不同程度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及食物链安全与人类自身健康。 我国城市与工业废水年排出镉、汞等重金属为2700 吨左右，且相当一部分污染物通过灌溉途径进入农牧业生产环境，污染了耕地。灌溉水源中的镉、汞、铜、锌等重金属一旦进入土壤，就会被农作物吸收，从而残留在农产品中。受污染的水源和农作物还会危及畜禽健康，使畜禽产品受到污染。 在造成环境污染的重金属中，危害最大的是汞、镉、铬、铅、砷等，毒性稍低的是镍、铜、锌、钴、锰、钛、钒、钼、铋等。汞进入人体后被转化为甲基汞，有很强的脂溶性，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用，在脑组织中积累，破坏神经功能，无法用药物治疗，严重时能造成死亡。镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中，不易排出，镉的慢性中毒主要使肾脏吸收功能不全，降低机体免疫力以及导致骨质疏松、软化，引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，如八大公害之一的骨痛病，有时还会引起心血管疾病等。铅对人体也是累积性毒物，铅能引起贫血、肾炎，破坏神经系统和影响骨骼等。砷是一种类金属，也是传统的剧毒物。 植物修复是一门新兴的环境治理技术。广义的植物修复就是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害
土壤重金属污染植物修复技术 摘要：重金属是全球环境最重要污染物之一，具备毒性强，不能为生物所分解，大多数也不能通过焚烧办法从土壤中去除；能通过活性氧等中介作用，导致植物氧化伤害，乃至死亡，并且能通过食物链在生物体内富集，进而危及人类身体健康等。本文概括了土壤重金属来源和危害，并阐述了植物修复技术研究方向和优缺陷以及将来发展趋势。 核心词：土壤重金属污染植物修复 土壤是自然界赋予人类宝贵资源，是人类赖以生存物质基本，也是人类环境重要构成某些，具备维持系统生态平衡自动调节功能（1）。但是随着工业发展和农业生产当代化，土壤重金属污染问题已成为全球各国共同面临棘手问题。从1973年Wagner KH，Siddiqi 初次刊登关于土壤重金属污染问题文献以来，到当前通过了三十近年研究历程。近十年来关于重金属在土壤、作物中迁移、富集及对重金属污染土壤治理和植物修复等问题引起了全世界学者高度注重和进一步研究（2~3）。 土壤重金属污染不会被微生物降解、迁移性小、很难被清除、易在土壤中富集，始终备受人们关注。土壤中重金属含量超过其环境容量时，一则对土壤中微生物起抑制毒害作用。使土壤生产力减少；二则其直接作用于植物，使植物生长、发育、繁殖受到影响。产量减少，产品质量下降；再则可先通过吸取富集于植物体内，然后通过食物链迁移至动物和人体内，严重威胁动物、人类生存健康。重金属不但以单一元素污染土壤，当各种重金属在土壤中共存时，它们之间还存在协同、拮抗作用，并且随着污水灌溉以及农药、化肥、污泥大量施用，进一步加剧了土壤复合污染（4）。因而，研究土壤重金属污染来源、形态、赋存形态及转化迁移规律，积极摸索更有效、经济污染测定技术和修复技术具备重要意义。 一.土壤重金属污染现状、来源和危害 1.1土壤重金属污染现状
2010年第10期（总第248期） 吉 林 农 业 JILIN AGRICULTURAL NO.10，2010 （CumulativetyNO.248） 0前言 随着现代工农业的迅速发展、城市的急剧扩大，自然环境中的重金属污染日益严重。重金属污染不仅导致土壤退化、农作物产量和品质降低，而且可能通过直接接触、食物链传递等途径危及人类的生命和健康。根据现存的技术包括用机械去除和化学修复方法去清除重金属污染的土壤较为困难，并且处理费用较为昂贵。近年来，对土壤扰动少、成本低且能大面积推广应用的重金属污染植物修复技术受到了越来越多的关注。 通常现在采用较多的是Baker在1983年提出的参考值为：植物叶片或地上部(干重)Cd含量达到100mg/kg,Co、Cu、Ni,、Pb 含量达到1000g/kg,Mn、Zn的含量要达到10000mg/kg。超富集植物对重金属的吸收机制也受到了广泛的关注，目前，在超富集植物的研究方面，着重对重金属的生态毒理和氮素代谢机制的研究，为了更好的利用超富集植物来修复受重金属污染的土壤，本文就超富集植物对重金属的生态毒理和氮素代谢机制影响作一个综述。1超富集植物对重金属的生态毒理机制 1.1细胞壁沉淀和细胞区室化作用 重金属离子进入植物体内时会有一部分沉淀在细胞壁上，从而阻止过多的重金属离子进入细胞原生质使其免受伤害。细胞内区室化作用与超富集植物耐受和超富集重金属密切相关。邓华在研究锰对短毛蓼亚细胞分布的结果表明：短毛蓼不同器官90%的以上的锰分布在细胞壁和可溶性部分。在组织和细胞水平，重金属在超富集植物内呈区室化分布。组织水平上，重金属大多积累在表皮细胞、亚表皮细胞和表皮毛中，一定程度上减轻叶片细胞结构及生理功能所受的伤害；至于细胞内，重金属贮存在液泡中，减少了重金属对细胞质及细胞器中各种生理代谢活动的伤害。 1.2植物体对重金属的螯合机制 目前在超富集植物体内发现的螯合重金属的物质有草酸、苹果酸、柠檬酸、组氨酸和谷胱甘肽(GSH)等小分子物质和重金属结合蛋白(MBP)大分子物质。GSH是含非蛋白硫基的小分子量多肽，它在抵御植物细胞受活性氧攻击过程中，参与调控细胞内的 氧化还原平衡和H 2O 2 的水平，所以它起着非常重要的作用。GSH 在植物螯合肽合成酶催化下，聚合成对重金属亲和力较强的植物螯合肽(PCs)，它是植物组织中富含-SH的多肽，通常PC在植物组织中的含量较低，但是在重金属的诱导下，PCs合成酶可以在半胱氨酸为底物的条件下合成植物络合素。并能与重金属离子螯合成无毒化合物，减轻重金属离子对植物的毒害。因此，植物诱导PCs的合成是其解毒机制之一。据吴灵琼等人报道，PCs能与重金属如Cd+在根部细胞内形成区室化以阻止重金属对根部的进一步损伤。刘可慧等人研究了小白菜通过植物体中非酶物质（SH、GSH、PCs）含量的增加来缓解重金属Cd引起的毒害。 1.3抗氧化酶系统激活保护作用 超富集植物在重金属胁迫下，可激活超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)组成的抗氧化酶系统，并有效的清除产生的过多的活性氧，从而减轻重金属对植物的毒害。闫研研究了李氏禾对重金属铬诱导的氧化胁迫实验中表明随着铬胁迫时间的延长，SOD、POD、CAT酶活呈现逐步升高的趋势。随着铬胁迫质量浓度的增加，MDA逐渐升高，膜透性增大，3种抗氧化酶先升后降。植物体内的抗氧化物酶(SOD、POD、CAT)在清除活性氧自由基方面起着重要的作用。SOD在抗氧化酶中处于核心地位，是重要的含Zn酶类，在供Zn不足的条件下，一般植物的正常生长会受到抑制，体内SOD或Cu/Zn-SOD活性会显着下降，而在过量供Zn的条件下，过量的Zn会破会细胞的结构，对植物产生毒素，使得SOD活性下降或短暂升高；它将02-歧化为H 2 O，同时催化Fenton反应产生更多的OH。一旦植物细胞中的保护酶系统的平衡遭到破坏，导致植物体内活性氧的产生和清除失衡，必将使植物的生理代谢紊乱加速植物体的衰老和死亡。 2重金属对超富集植物氮素代谢影响机制 重金属对植物的毒害作用归因于其对植物的光合作用、呼吸作用、矿物营养、植物的水分状态、氮素代谢以及诱导其受到氧化胁迫。氮素代谢对重金属的毒性的响应是很重要的，用Cd对植物进行处理后，植物会通过氮素代谢合成一组含N的代谢产物，氮素代谢影响了植物功能的所有水平，从代谢到资源分配，植物的生长和发育。 2.1重金属对植物无机N同化的影响 氮是许多植物体中所必须的矿物元素，占植物体干重的1.5-2%。在大多数的农业土壤中，硝酸盐是植物最重要的N的来源，氮素代谢受到各种植物中存在的重金属的影响。Ewa揭示了Ni不 仅抑制了小麦叶片木质部中NO 3 -的吸收和运输使NH 4 +的大量累积，而且也抑制了NR和NiR的活性从而对硝酸盐的同化产生了很大的影响。NR是氮同化的限速酶，对重金属的胁迫很敏感。在植物中，从硝酸盐同化为氨基酸涉及以下的反应：硝酸盐首先通过NR和 NiR还原为NH 4 +,这一步是N-NO 3 -转变为有机N的关键。铵的累积对细胞具有较大的毒性，需被快速的同化。于方明等人在研究Cd 对超富集植物圆锥南芥氮素代谢的过程中，发现随着Cd浓度的增加圆锥南芥植物体中的NH4+含量明显增加。 2.2重金属对植物有机N同化的影响 通常NH 4 +的同化过程有两条高效的调控途径：铵与α-酮戊 二酸在谷氨酸脱氢酶（GDH）的作用下合成谷氨酸；NH 4 +然后通过GS/GOGAT循环结合成谷氨酰胺和谷氨酸：在GS 的催化作用下， 重金属对超富集植物生态毒理和氮代谢影响机制研究进展 李 燕1，路艳艳2 （1. 广西师范大学环境与资源学院，广西 桂林 541003；2. 江苏省盐城市射阳县环境监测站，江苏 盐城 224300） 摘要：文章在简要总结重金属在超富集植物细胞壁沉淀、重金属螯合机制、抗氧化酶系统激活保护作用的基础上，概述了超富集植物对重金属的生态毒理机制，并且从重金属对植物体中有机N和无机N同化影响的两个方面对重金属对超富集植物氮素代谢影响的机制进行了简要综述。 关键词：超富集植物；生态毒理；氮素代谢；重金属 中图分类号：[S19] 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-10-0045-2 （下转第48页） JILIN AGRICULTURAL 45
土壤重金属污染的植物修复研究 院系:生命科技学院 专业：农学 班级：农学101 姓名：刘忠臣 学号：20100114103 完成日期：2012-12-29
目录 摘要 (3) 关键词 (3) 引言 (4) 第1章土壤重金属污染的植物修复概念及特点 (5) 1.1 植物修复法定义 (5) 1.2 植物修复技术的特点 (6) 第2章超积累植物及其概念 (6) 第3章重金属污染的植物修复机理 (7) 3.1 植物根系对重金属的吸收 (7) 3.2 重金属由根系向地上部的迁移 (8) 3.3 植物地上部重金属的积累 (8) 第4章提高植物对土壤重金属修复的措施 (9) 4.1 调节土壤pH (9) 4.2 添加螯合剂等添加剂，提高重金属的生物可利用率 (9) 4.3 施加植物营养，促进植物对重金属的吸收 (10) 第5章结论 (10) 参考文献 (10)
摘要：土壤重金属污染越来越严重，对环境安全和农业可持续发展构成了严重威胁。所以，对土壤重金属污染的修复刻不容缓，世界各地的科学家对此的研究也越来越深入。其中，土壤重金属污染的植物修复以其独特的优点越来越受关注。科学家对土壤重金属污染的植物修复技术研究也越来深入，其配套技术也越来越完善。本篇论文主要对土壤重金属污染的植物修复做完整的介绍，并对其技术特点及应用做了详细的描述。对土壤重金属有超积累现象的植物的寻找与培育是今后对土壤重金属污染的植物修复研究的重中之重。 关键词：重金属污染植物修复超积累植物
引言 土壤重金属以其特殊化学性质，对环境污染的持久性以及强烈的生物毒性，一直被世界各国环境科学工作者作为研究的重点。近几十年来，由于农药和化肥的大量使用、废水或污水灌溉、工业废渣与垃圾填埋渗漏和大气沉降等，造成土壤重金属污染日趋严重。土壤重金属污染，改变土壤化学组成，直接或间接地破坏土壤的生态结构，通过土壤—作物系统迁移积累，进而影响农产品安全乃至人体健康。据估算，我国重金属污染的土壤约3亿亩，占耕地总面积的1/6左右，每年因重金属污染的粮食高达数百万吨。土壤重金属污染问题以对我国环境安全和农业可持续发展构成严重威胁，亟须解决。 对于土壤重金属污染的修复方法主要有植物修复技术、工程措施、热解吸法、玻璃化技术、电动修复、电热修复/电磁法修复、土壤淋洗、土壤固化技术、有机质改良法、重金属拮抗作用、微生物修复技术、农业生态修复、联合修复技术。 本文主要研究植物修复技术。土壤重金属污染和防治一直是国际上的难点和热点研究课题。当前，主要的土壤修复技术包括工程治理、化学治理、农业治理和生物治理等四种措施，其中植物修复技术，因其具有效果好、投资省、费用低、二次污染小等优点，被誉为绿色修复技术，日益受到人们的重视，成为污染土壤修复研究的热点。 随着城市化、工业化的进程加速，土壤重金属污染不断加剧。重金属污染已成为全球面临的最大的环境问题，2011年全国环境保护工作会议中明确提出，重金属污染是“十一五”凸显的重大环境问题，国务院已经批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》，重金属污染综合防治列为环境保护的头等大事，力争到2015年，进一步优化涉重金属产业的结构，完善重金属污染防治体系、事故应急体系及环境与健康风险评估体系。可见，重金属污染的防治将是未来我国环境保护工作的重点。植物修复技术是重金属污染治理的重要手段。
重金属铅超富集植物的研究进展 毛海立,王 震,龙成梅,邹洪涛,钟才宁 (黔南民族师范学院化学与化工系,贵州都匀 558000) 摘 要:利用超富集植物修复重金属污染土壤是一种可靠经济安全的技术,对我国在铅超富集植物修复方面的研究进展进行分析和总结,指出目前研究中存在的问题和今后研究的方向。 关键词:铅;超富集植物;植物修复 中图分类号:X171 文献标识码:A 文章编号:1674-2389(2011)03-0050-05 A d v a n c e i n R e s e a r c h o f P b H y p e r a c c u m u l a t o r s M A OH a i l i,W A N GZ h e n,L O N GC h e n g m e i,Z O UH o n g t a o,Z H O N GC a i n i n g (D e p t.,o f C h e m i s t r y a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g,Q i a n N a n N o r m a l C o l l e g e f o r N a t i o n a l i t i e s,D u y u n558000,C h i n a) A b s t r a c t:T e c h n i c a l u s e o f h y p e r a c c u m u l a t o r s t o r e s t o r e t h e c o n t a m i n a t e dm i n e s o i l i s f e a s i b l e a n dr e l i a b l e c o m p a r e d w i t h t r a d i t i o n a l m e t h o d s. A d v a n c e s i n p h y t o r e m e d i a t i o n o f H y p e r a c c u m u l a t o r a r e a n a l y z e d a n d s u m m a r i z e d i nt h i s p a p e r,m e a n w h i l e t h e c u r r e n t s t a t u s a n d p r o s p e c t s a r e e l a b-o r a t e d. K e y w o r d s:l e a d;H y p e r a c c u m u l a t o r;p h y t o r e m e d i a t i o n 科技的进步带来了社会繁荣的同时,也伴随着人类对自然环境的开发利用程度的迅猛扩大。近几年来,人类活动如采矿、电镀、冶炼制革等许多工业排放的三废以及农田污灌,污泥农用和肥料的施用不断增加了环境中铅污染负荷,超出了环境自净能力,致使土壤、水体受到了不同程度的铅污染。据估计,目前中国受污染的耕地面积近2000万h m2,约占耕地面积的1/5,其中工业“三废”污染1000万h m2,农田污灌面积已达130多万h m2,每年因土地污染而减少的粮食产量高达1000万t,直接经济损失达100多亿元。[1] 铅是一种具柔和性的有毒物质,是一种不可降解的环境污染物,并通过进入食物链在生物体内累积,进而影响生物体正常生理代谢活动,危害动物及人体健康,更为严重的是这种污染具有隐蔽性,长期性和不可逆性的特点。铅对人体各种组织系统均有毒性危害,尤其是神经,造血系统受害最甚,对儿童的身体和智能更为严重。2003年4月以来,海口市妇幼保健院对全市6910名幼儿,8239名小学生进行了血铅含量调查,发现53.7%的幼儿和56.12%小学生的血铅含量超过100u g/L(W H O确定的铅中毒水平)。[2]影响人体血铅含量的铅主要来源于土壤和水体。被重金属污染土壤的治理一般有客土法,石灰改良法、化学淋洗法等。[3]这些方法在原理上多采用物理或化学的方法,在实际应用中存在某些局限,如因成本高,效率低,而且会破坏土壤结构,导致土壤营养流失,引起“二次污染”等原因,难以大面积应用。而超富集植物的发现和利用,为土壤修复开辟了新的途径。这种生物修复技术具有投资和维护成本低,操作简便,不造成二次污染,利用自然能源、安全、生态协调及美化环境等优点,被称之为绿色修复技术,越来越受到各国政府,科技界和企业界的高度重视和青睐,并广泛应用于土壤、水体、污泥的 基金项目:贵州省教育厅自然科学研究项目,黔教科(2008093)号。 收稿日期:2011-04-21 作者简介:毛海立(1975-),男,上海市人,黔南民族师范学院化学与化工系副教授,研究方向:分析化学。