镉胁迫对三种花卉种子萌发的影响
摘要:采用浓度分别为0?2?4?8?16?32?64 mg/L的镉溶液对3种花卉(大牵牛花?茶花凤仙?五彩香茉莉)种子进行胁迫处理,测定镉胁迫对花卉种子的发芽势?发芽率?发芽指数等发芽指标的影响?结果表明,在镉胁迫处理下,3种花卉的种子发芽指标都随着镉溶液浓度的增加呈现先升高后降低的变化趋势,其中浓度为8 mg/L 的镉溶液能促进茶花凤仙和五彩香茉莉种子的萌发,而浓度为16 mg/L的镉溶液能促进大牵牛花种子的萌发?不同浓度的镉溶液胁迫对大牵牛花种子的影响较小,说明大牵牛花种子在萌发阶段的抗镉胁迫能力较强?
关键词:镉;胁迫;花卉;种子萌发
镉(Cadmium,Cd)作为一种生物非必需的重金属元素,因具有高毒性而被认定是最重要的重金属污染物之一?随着大工业的迅猛发展,环境污染日益严重,重金属污染尤其是镉污染已成为当今污染面积最广?危害最严重的环境重金属污染问题之一[1,2]?有关镉污染对植物造成的危害已引起人们的高度重视,这一领域的研究也日趋活跃[3-5]?种子萌发是植物生活期的起点和感知外界环境变化的最初生命阶段,是评价植物对重金属镉耐受性高低的重要阶段[6]?试验采用不同质量浓度的镉溶液对大牵牛花[Ipomoea nil(L.)Roth.]?茶花凤仙(Impatiens balsamena L.)?五彩香茉莉(Mirabilis jalapa L.)3种花卉的种子进行处理,从种子的发芽势?发芽率?发芽指数方面研究了镉胁迫对这3种花卉种子萌发的影响,该研究将为选育耐镉胁迫花卉和对已污染土壤进行花卉种类的选择种植提供理论依据?
1材料与方法
试验选用的大牵牛花?茶花凤仙?五彩香茉莉花卉种子由北京市丰台区花乡新发地种业市场花仙子园艺公司提供,CdCl2为天津市博迪化工有限公司产品?
采用纸上发芽[7]的方式?将CdCl2配成质量浓度分别为2?4?8?16?32?64 mg/L 的镉溶液,以去离子水做对照,对3种花卉的种子进行处理?选取饱满程度一致的花卉种子,先用10%的NaClO溶液消毒5~6 min后,再用去离子水洗涤种子3次,然后用不同浓度的镉溶液浸种 2 d,取出浸泡过的种子,放入铺有棉花和单层滤纸的培养皿内,每个培养皿中放30粒,每种花卉每个处理重复3次?然后放入25 ℃的温室中光照培养,每天用相应浓度的镉溶液补充蒸发的水分,观察并记录发芽的种子数?当种子开始萌发后,每日观察种子的萌发情况,并按以下公式计算发芽指标[8]?
发芽势=前4 d正常发芽的种子数/供试种子数×100%;
发芽率=前7 d正常发芽的种子数/供试种子数×100%;
发芽指数=Σ(Gt/Dt);
式中,Gt为t时间内的发芽数,Dt为相应的发芽天数?
重金属对几种微生物的胁迫生理毒性研究 我们生活的世界是一个微生物世界，人类就生活在微生物海洋里，其中土壤和水体是微生物种类和数量比较多的两个生活环境，随着社会的进步，工农业的发展，各种生产和生活废弃物的排放，人类生活的环境受到各种废弃物的严重污染，这些污染给环境带来了严重的影响，同时也影响了环境中的各种生物，微生物也不例外，微生物以其独有的特征成为环境污染监测中一个重要指标，如水体中生物监测的对象就主要是细菌。 一般情况下，环境中重金属的存在会对动、植物和微生物造成一定的毒害作用, 但是各种生物对重金属的敏感性有很大的差别。微生物作为一类低等的单细胞的生物，外界环境对它作用具有均一性特征，更容易受到外界环境的影响，所以，微生物对各种污染物的敏感性是比较强的。很多研究表明，微生物在受到重金属胁迫后，往往会在区系组成、生理生化、遗传等方面对重金属作出响应，根据以上指标的变化特点，分析不同重金属在不同浓度梯度下对几类典型微生物造成的影响，为环境中重金属污染状况进行评价提供理论依据，并为环境重金属污染的生物修复提供理论指导。 外界环境中存在的微生物主要有三大类：细菌(根据革兰氏染色可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌)、真菌和放线菌，它们在结构、组成、形态和大小等方面都有各自的特征: 革兰氏阳性菌：有细胞壁，构成的主要成分是肽聚糖，肽聚糖层较厚，细胞壁的其他成分是磷壁酸；细胞膜的构成与高等生物一样，成分是磷脂和蛋白质分子；细胞内有一核区，其成分有DNA、RNA和支架蛋白。 革兰氏阴性菌：与革兰氏阳性菌细胞壁的共有成分是肽聚糖，但是，革兰氏阴性菌肽聚糖层较薄，在其细胞壁外有有一层结构复杂的外膜，其主要成分是脂蛋白、脂多糖、孔蛋白等，其他结构成分与革兰氏阳性菌相同。 链霉菌：是放线菌中的一个大属，在土壤中分布广，种类多，属于原核微生物中的革兰氏阳性菌，结构为杆状或丝状。 酵母菌：是真核微生物中的一个大类群，它的特点是细胞中含有细胞核，细胞个体较大，细胞壁的成分多以几丁质为主。综上所述，环境中四类微生物在受到外源性重金属胁迫后，在生理生化、形态、生长、遗传等方面都会表现出不同的变化，这些变化可以为环境被外源性重金属污染后在微生物方面响应提供一定的参考，从一定程度上反映重金属对环境的污染程度。 目前，大多数的研究多集中于用一种重金属不同的浓度梯度在盆栽或实验室条件下对土壤典型微生物进行胁迫培养，通过测定土壤中微生物生物学指标、土壤酶活性及给所培养的植物带来的生理生化、基因等方面的变化，分析重金属对土壤典型微生物及植物的影响，而重金属对土壤中三类微生物群体水平上的影响及三类典型微生物对不同重金属的响应机理还少见报道。 本课题选择四种典型的微生物（革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酿酒酵母菌、链
自噬现象的观测 高玲1,2*，张卫娜2,4*，陈文利2,3 1.青岛农业大学生命科学学院，山东青岛266109； 2.华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室，广州510631； 3.华南师范大学生命科学学院，广东省植物发育生物工程重点实验室，广州510631； 4.广东省农业科学院，广州510640 收稿日期：2011-03-23；接受日期：2011-04-29 基金项目：教育部长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0829)，广东省科技攻关项目(2007A020300008-6)， 华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室开放课题基金项目 通讯作者：陈文利，电话：(020)85211436-8512，E-mail ：chenwl@https://www.doczj.com/doc/af2559892.html, *并列第一作者 摘要：镉离子(Cd 2+)具有强植物毒性，可抑制植物生长，甚至导致植物死亡。为了研究重金属镉 对拟南芥的毒害作用，采用叶绿素荧光技术、流式细胞技术、激光共聚焦技术及半定量RT-PCR 技术，检测光合参数的变化、活性氧(reactive oxygen species ，ROS)的累积、自噬的发生，以及 病原相关蛋白（pathogenesis-related protein ，PR ）基因表达的变化。实验结果显示，随着 50μmol/L CdCl 2处理时间的延长，ROS 和Cd 2+在细胞中大量积累。而在镉胁迫的初期，会观察 到自噬的发生及PR 基因表达的变化。说明植物受到外界Cd 2+作用的初期，会通过自噬及增强 PR 基因表达来抵抗外界胁迫。但随着处理时间的延长，植物细胞内累积了大量的ROS 和Cd 2+， 当植物不足以通过自噬途径抵抗胁迫时，就会导致生长受阻，最终对光合系统造成损伤。 关键词：镉；活性氧；自噬；叶绿素荧光；流式细胞技术 中图分类号：Q945，Q947 DOI ：10.3724/SP.J.1260.2011.00676 引言 近年来，工业、矿业生产中产生的大量重金属被释放到环境中，镉(Cd )即是其中之 一。大量研究表明，镉是环境中的主要重金属污染源，是对植物毒性最强的元素之一。镉 毒害同其它逆境一样，主要伤害机制之一是影响植物体内活性氧(reactive oxygen species ， ROS )和自由基的代谢平衡，引起ROS 和自由基的积累，产生膜脂过氧化作用，导致植物 的中毒甚至死亡[1]。植物体内的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ，SOD )和过氧化氧 酶(catalase ，CAT )等保护酶对ROS 及自由基的清除能力，是决定其逆境抗性的重要因素 之一[2]。镉胁迫成为各种生物面临的一种新挑战。植物和藻类细胞虽然可以耐受一定量的镉 胁迫[3]，但过量的镉会直接或间接地抑制植物体的生理过程，如呼吸作用、光合作用和氮代 生物物理学报2011年8月第27卷第8期:ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol.27No.8Aug.2011:676-686 676-686 676
土壤镉污染的来源与危害 摘要：由于镉在工业上具有广泛的用途，因此人类的生产活动向环境中排放大量镉。含镉的污染物通过各种途径进入土壤, 使农作物产量和质量下降, 并且通过食物链危害人类的健康。本文概述了土壤镉污染的来源和对植物、人体的危害。 关键词：土壤镉污染；来源；危害 Sources and damage of Cadmium pollution in soil Abstract: As Cadmium has a wide range of uses in industry, the production activities of human beings emit large quantities of Cadmium to the environment. Cadmium pollutants enter the soil through a variety of ways, so the production and quality of crops decline, and Cadmium harm human health through the food chain. This article provides an overview of the sources and damage to plants and human bodies of cadmium pollution in soil. Key words: Cadmium pollution in soil; source; damage 20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染。在所有重金属污染中,以镉污染最为严重。我国有关农田土壤镉污染的调查工作是20世纪70 年代中期开始的, 但至今没有人能够给出一个全面明确的结论。1980 年中国农业环境报告, 我国农田土壤镉污染面积为9333 hm2 , 随后有人提出镉污染面积为13333 hm2 ,最近又有新的资料显示, 我国农田土壤镉污染面积已超过20×104 hm2 , 每年生产镉含量超标的农产品达146×108 kg 。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体的健康。 1 土壤中镉的来源 镉是一种稀有分散元素,未经污染的土壤中镉主要来源于成土的母质,一般在世界范围内土壤中镉的含量为0.01 ～ 2.00 mg/ kg ,中值含量为0.135 mg/ kg。土壤中镉的来源包括自然来源和人为来源。前者来源于岩石和土壤的本底值。后者主要是由于镉在电镀、颜料、塑料稳定剂、镍镉电池、电视显象管制造中的日益广泛应用。随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展, 大量的含镉废水排入河流, 它可以污染大气、水体和土壤。土壤镉的污染主要分布在重工业发达地区、公路铁路两侧, 农业发达的灌溉地区的污染也比较严重。土壤镉污染主要产生的途径有: 大气中镉的沉降, 农药、化肥和塑料薄膜使用, 污水灌溉, 污泥施肥, 含重金属废弃物的堆积, 金属矿山酸性废水污染等。 1.1 大气中镉的沉降 NOV 2012
水稻重金属镉污染研究综述 镉（Cadmium，Cd）是一种毒性极强的重金属元素，也是人体和植物非必需元素。Cd由于其在环境中具有很强的迁移转化特性及对人体的高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一（孙聪，2014）。镉通过食物链进入人体后，会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤，造成急性或慢性中毒，甚至癌变。镉过量会抑制植物的生长。水稻是中国第一大粮食作物，全国约有65%人口以稻米为主食，稻米的安全品质与人类健康密切相关，目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁（孟桂元，2015）。与其它重金属元素相比，镉（Cd）对水稻显示出更大的毒性，镉的活性较强，容易被水稻吸收和富集，可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉，重金属Cd通过灌溉在土壤中累积，且主要累积在0－20cm表层土壤（姜国辉，2012），经过根、茎、叶的吸收，最终迁移到稻米中，直接影响人类的健康。据不完全统计，我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2，每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg（杨双，2015），由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万t，受污染粮食多达1200多万t，经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内的某铀矿区，每年因污灌带入农田的镉达2-3kg/hm2，使近40km2的农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众的身体健康（贺慧，2014）。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究的热点之一（李启权，2014）。国内、外关于土壤Cd污染对水稻的生态风险进行了大量的研究，主要集中在不同水稻对Cd的富集机理、Cd 在土壤-水稻系统迁移转化的根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫的生理生化特征及Cd污染土壤的生态修复等。 1、不同水稻对Cd的富集机理 大量研究表明，由于遗传特性的不同，水稻对镉的吸收存在着很大差异，这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间，也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明，水稻糙米中的镉浓度与水稻类型有关，即籼型＞新株型＞粳型（李坤权，2003）。李正文等采用田间试验的方法，研究了江苏省目前栽种的57个水稻品种，揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻（李正文，2003）。徐燕玲等认为，在低污染水平土壤上，水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性，而水稻类型间Cd含量没有显著差异，因此按照水稻类型来筛选是不可行的，应针
藻类对重金属胁迫的生理响应与解毒机制 作者：黄鹤忠，学号：D05032，导师：梁建生 摘要：重金属是一类具有潜在危害的重要污染物，越来越多的重金属被排入水体，对水生生态环境构成严重威胁。藻类在长期响应重金属胁迫过程中，建立起一系列的适应机制。藻类通过控制重金属的吸收、富集、转运与解毒，使不同细胞组分中的重金属维持在正常浓度范围内。这些保护机制主要包括：藻细胞的某些胞外组分与重金属结合，从而减少重金属进入胞内；在重金属诱导下藻细胞可合成金属结合蛋白或多肽；重金属诱导藻细胞合成一些代谢物使其免受伤害或修复由重金属胁迫造成的损伤；藻细胞通过液泡区窒化作用使重金属远离代谢；藻细胞对重金属具有排斥与排出作用。 关键词：藻类，重金属，生理响应，解毒，机制 MECHANISMS FOR PHYSICAL RESPONSES AND DETOXIFICATION TO HEAVY METAL STRESS IN ALGAE Abstract: With the development of industry and agriculture, more and more heavy metals ale released into water bodies. Today, many heavy metals constitute a global environmental hazard. Heavy metals such as, copper, zinc and nickel are essential for many physiological processes yet can be toxic at higher levels. Other metals such as cadmium and lead are nonessential and potentially highly toxic. Algae possess a range of potential cellular mechanisms that may be involved in the detoxification of heavy metals and thus tolerance to metal stress. These include roles for tol1 follow in: for sequesteration of metals on extracellular components that reduce metal bioavailability; for chelation of metals in the cytosol by peptides and proteins; for sequestration of metals in polyphosphate bodies; for increasing the efflux or exclusion of metals; for producing stress proteins such as heat shock proteins that repair the stress damaged proteins; in addition, some heavy metals cause oxidative stress in algae, with the result that metal toxicity can be altered by synthesis of appropriate enzymes or metabolites counteracting metal- induced oxidative stress.In recent years，some attempts to engineer the production of metallothioneins(MTs) and phytochelatins(PCs) in algae to increase meta1 toleratice and/or accumulation have been reported. To date, however, it is mainly the model plant species that have been genetically engineered. The concept of phytoremediation of heavy metal contaminated water has been increasingly supported by research. Thus, studies on tolerance and detoxification mechanism of heavy metal in algae have numerous ecological and public health implications. Keywords：Algae, heavy metals, physical responses, detoxification, mechanisms 1 水体重金属污染的现状 随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，大量未经处理的城市垃圾、污染的土壤、工业和生活污水，以及大气沉降物不断排入水中，使水体悬浮物和沉积物中的重金属含量急剧升高。虽然河流和海域的沉降物对排入水中的金属类污染物有强烈的吸附作用，但是当水体pH值、Eh(氧化还原电位)等环境条件发生变化时，吸附的污染物又会释放出来，导致水环境重金属的进一步污染[1]。据
镉胁迫对三种花卉种子萌发的影响 摘要:采用浓度分别为0?2?4?8?16?32?64 mg/L的镉溶液对3种花卉(大牵牛花?茶花凤仙?五彩香茉莉)种子进行胁迫处理,测定镉胁迫对花卉种子的发芽势?发芽率?发芽指数等发芽指标的影响?结果表明,在镉胁迫处理下,3种花卉的种子发芽指标都随着镉溶液浓度的增加呈现先升高后降低的变化趋势,其中浓度为8 mg/L 的镉溶液能促进茶花凤仙和五彩香茉莉种子的萌发,而浓度为16 mg/L的镉溶液能促进大牵牛花种子的萌发?不同浓度的镉溶液胁迫对大牵牛花种子的影响较小,说明大牵牛花种子在萌发阶段的抗镉胁迫能力较强? 关键词:镉;胁迫;花卉;种子萌发 镉(Cadmium,Cd)作为一种生物非必需的重金属元素,因具有高毒性而被认定是最重要的重金属污染物之一?随着大工业的迅猛发展,环境污染日益严重,重金属污染尤其是镉污染已成为当今污染面积最广?危害最严重的环境重金属污染问题之一[1,2]?有关镉污染对植物造成的危害已引起人们的高度重视,这一领域的研究也日趋活跃[3-5]?种子萌发是植物生活期的起点和感知外界环境变化的最初生命阶段,是评价植物对重金属镉耐受性高低的重要阶段[6]?试验采用不同质量浓度的镉溶液对大牵牛花[Ipomoea nil(L.)Roth.]?茶花凤仙(Impatiens balsamena L.)?五彩香茉莉(Mirabilis jalapa L.)3种花卉的种子进行处理,从种子的发芽势?发芽率?发芽指数方面研究了镉胁迫对这3种花卉种子萌发的影响,该研究将为选育耐镉胁迫花卉和对已污染土壤进行花卉种类的选择种植提供理论依据? 1材料与方法 试验选用的大牵牛花?茶花凤仙?五彩香茉莉花卉种子由北京市丰台区花乡新发地种业市场花仙子园艺公司提供,CdCl2为天津市博迪化工有限公司产品? 采用纸上发芽[7]的方式?将CdCl2配成质量浓度分别为2?4?8?16?32?64 mg/L 的镉溶液,以去离子水做对照,对3种花卉的种子进行处理?选取饱满程度一致的花卉种子,先用10%的NaClO溶液消毒5~6 min后,再用去离子水洗涤种子3次,然后用不同浓度的镉溶液浸种 2 d,取出浸泡过的种子,放入铺有棉花和单层滤纸的培养皿内,每个培养皿中放30粒,每种花卉每个处理重复3次?然后放入25 ℃的温室中光照培养,每天用相应浓度的镉溶液补充蒸发的水分,观察并记录发芽的种子数?当种子开始萌发后,每日观察种子的萌发情况,并按以下公式计算发芽指标[8]? 发芽势=前4 d正常发芽的种子数/供试种子数×100%; 发芽率=前7 d正常发芽的种子数/供试种子数×100%; 发芽指数=Σ(Gt/Dt); 式中,Gt为t时间内的发芽数,Dt为相应的发芽天数?
31届 学校：天津市第十四中学 项目作者：薛剑刘心远刘佳缘指导教师：郝元元黄辉高虎
探究针对重金属污染的抵消方案 摘要：环境污染对人类的危害已成为全球关注的焦点问题之一，而重金属污染则由于其危害严重、作用时间长更是引起了人们的关注。本文以铬污染为例，探讨了茶多酚在抵消受重金属胁迫的玉米幼苗生长所产生的影响方面存在的潜在价值。采用水培方法，从玉米种子萌发长至二叶期受铬离子胁迫（0、10-5、10-4mM （单位？？？）重铬酸钾）。再将三个浓度下生长的二叶期的幼苗用水冲去培养液（即也去掉重金属作用），每个浓度的幼苗重新分为两组。对照组用清水继续培养，实验组用0.05%茶多酚水溶液继续培养。25天后测定各项指标。在一定浓度下，茶多酚会通过升高SOD(超氧化物歧化酶简称SOD)是一种能够催化超氧化物通过歧化反应转化为氧气和过氧化氢的酶,可以清除过量的自由基。它广泛存在于各类动物、植物、微生物中，是一种重要的抗氧化剂)和POD(过氧化物酶广泛存在于植物体中,是活性较高的一种酶.它与呼吸作用,光合作用及生长素的氧化等都有关系.在植物生长发育过程中它的活性不断发生变化.一般老化组织中活性较高过氧化物酶能催化过氧化氢氧化酚类,)活性来抵御铬胁迫，而铬浓度超过一定阈值茶多酚则失去该功能，因此在10-5M铬胁迫的根部和10-4M铬胁迫的茎叶，SOD和POD活性出现升高情况。铬胁迫时以及茶多酚修复时玉米的POD、SOD同工酶表达均发生明显的变化。利用伊文思蓝(evans blue)作为细胞活性染料, 检测了胁迫处理后以及茶多酚修复后的细胞活性。结果显示, 不同浓度铬的胁迫均造成了根和叶片细胞一定程度的伤害。而显微成像也充分表明茶多酚修复作用的有效性。 关键词：玉米，重金属铬胁迫，茶多酚，POD、SOD，APX，CAT ，同工酶，伊文思蓝，细胞活性。 随着工农业生产的发展，三废的排放，矿产的开发和利用、污水灌溉以及农药、除草剂和化肥的使用等严重地污染了土壤、水质和大气，导致环境恶化。各种工业(如冶炼、电镀、采矿等)废水和固体废弃物的渗出液直接排入水体，致使水体中重金属含量越来越高。铬被称为重金属“五毒”之一，过量铬可以直接或通过食物链危害人类健康，造成严重的致癌、致畸作用［1］。铬通过运输必需元素(Fe、S、P)的载体以主动运输形式被根部吸收并储存于细胞液泡中，限制了其进一步迁移［2］。当环境中重金属数量超过某一临界值时就会对植物产生一定的
作者简介 易泽夫（1973-），男，湖南长沙人，硕士，高级农艺师，从事 农产品质量安全管理工作。*通讯作者 收稿日期2014-04-11 镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，位于元素周期表中第二副族，也是《重金属污染综合防治“十二五”规划》重点监控与污染物排放量控制的5种重金属之一；具有生物迁移性强、极易被植物吸收和积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用[1]，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病[2]；据统计，我国每年生产的镉含量超标农产品和动物造成累积性毒害品达146万t [3]，镉污染的农田面积已超过28万hm 2，年产镉超标农产品达150万t [4]，我国市场上常见的市售大米约10%存在镉超标[5] ，对环境经济和人类的身体健康造成了极大的隐患。近年来湖南浏阳、云南曲靖以及广西河池地区先后发生的镉污染事件[6]造成了极大的影响，因此控制镉污染，加大对镉污染土壤修复力度已经势在必行，笔者对目前最新镉污染土壤修复的方法予以全面概述，着重于镉污染土壤的生物修复，旨在为后续的研究提供参考。 1农业生态修复 农业生态修复措施是指因地制宜选择耕作管理制度来 减轻重金属危害，主要包括农艺修复措施和生态修复措施。农艺修复措施一般是通过耕作制度的改变，辅以多种植物组合间作、轮作以及套作或者通过向镉污染土壤中加入能结合游离态的镉形成有机络合物的有机肥，从而达到有效减少土壤中镉的含量、降低植物对镉的吸收的目的，实现土壤中镉的迁移、吸收和降解 [7-8] 。我国在生态修复措施方面研 究较多，一般通过调节包括土壤水分等在内的生态因子来实现对污染物所处环境介质的调控[9]。农业生态修复措施既能保持土壤的肥力，又能促进自然生态循环和系统协调的运作，但存在着修复时间长、见效慢等不利因素。 2物理修复 镉污染土壤修复常用的物理方法有客土法、换土法、翻 土法、电动力修复法等；客土法、换土法、翻土法是常用的物理修复措施，通过对污染地土壤采取加入净土、移除旧土和深埋污土等方式来减少土壤中镉污染。汪雅各等[10]进行客土深度改良试验，使青菜体内镉等浓度平均下降50%~80%；目前英、美、荷、日等国家先后实现了此法的应用，但由于其投资成本大、易发生二次污染和降低土壤肥力而难以广泛推广[11] 。电动力修复主要是通过在污染土壤两侧施加直流电 压，使土壤中的污染物质在电场作用下富集到电极两端，从而去除污染土壤中的重金属，目前该技术己应用于Cu 、Cd 、 Pb 、Zn 、Cr 、Ni 等重金属污染土壤的修复。Karim et al [12]采用电 动和水动相结合的方法对重金属污染土壤修复100h 后，土壤中约97%污染物被成功去除。物理法修复镉污染土壤简单、快速，但并没有真正将镉污染从土壤中去除，具有潜在的危害性，加上此法需要大量的财力、人力和物力，不适宜于大面积的镉污染土壤治理。 3化学修复 化学修复是指通过向污染土壤中投入化学改良剂，对 重金属进行固定转换、溶解抽提和提取分离，从而减少污染土壤中的重金属含量，改变土壤环境条件；化学固定、淋洗和提取是镉污染土壤化学修复较常见的方法。周国华研究发现土壤中活动态镉与稳定态镉可以相互转化[13]。碱性改良剂[14-15]（石灰、钙镁磷肥等）、黏土矿物[16]（沸石、海泡石等）、拮抗物质[17-18]（硫酸锌、稀土镧等）和有机质[19-20]（泥炭、有机堆肥等）是较为常用的镉污染修复化学材料；除此之外，一些金属螯合剂和表面活性清洗剂目前也逐渐应用于镉污染土壤修复[21]。化学修复是在污染土壤基础上进行的，简单易行。但它只是改变了镉在土壤中存在的形态，并没有真正意义上去除镉污染，存在再度活化危害的可能性，不是一种永久性的修复措施。 4生物修复 生物修复是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改 良重金属污染。镉污染土壤修复一般有动物修复、植物修复和微生物修复。 4.1动物修复 土壤中的某些低等动物如蚯蚓、鼠类能吸收土壤中的 重金属，从而在一定程度上降低土壤中重金属含量[22]；目前该技术对重金属镉污染修复的研究仍局限在实验室阶段[23]，敬佩等[24]通过在重金属污染土壤中接种蚯蚓发现：蚯蚓对镉具有较强的富集能力，富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加。但受低等动物生长环境等因素制约，其修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。 4.2微生物修复 土壤中的某些微生物对重金属有吸收、沉淀、氧化还原 作用，可以减轻土壤中重金属的毒性；主要是通过改变土壤中重金属离子的活性，微生物细胞吸附富集重金属以及促进超富集植物对重金属的吸收来实现污染土壤的修复；江 镉污染土壤修复技术研究进展 易泽夫1 余杏2 吴景1，2* （1湖南省长沙市农产品质量监测中心，湖南长沙410003；2 湖南农业大学） 摘要简单描述了镉污染对粮食安全、生活环境和人体健康的危害；详细介绍了国内外包括农业生态修复、物理修复、化学修复和生物修复在内的镉污染土壤修复技术的概念、优势及制约因素；着重阐明了植物修复技术的研究现状和应用前景，为镉污染土壤修复提供参考和基础。 关键词镉污染；土壤修复；生物修复；研究进展中图分类号X53文献标识码A 文章编号1007-5739（2014）09-0251-03 资源与环境科学 现代农业科技２０14年第9期251
受重金属镉污染的土壤的修复方法 摘要：土壤的重金属镉污染已经成为不能忽视的危害人类健康的环境问题，本文论述了受重金属镉污染的土壤修复技术，包括物理修复，化学修复，生物修复及联合修复的方法 。 1.前言 镉(Cd)是使农田受污染最普遍、生物毒性最强的重金属元素，它在环境中的化学活性强、赋存形态多、移动性大、毒性持久，容易通过食物链的富集作用危及人类健康。因此，全面地了解土壤重金属镉污染现状、危害、赋存形态、迁移转化、有效性评价及治理方法对于采用新方法治理土壤镉污染，减弱其对作物的危害，实现土壤的可持续利用具有重要意义。 我国土壤重金属污染物超标情况，镉的点位超标率最高，正式被确定为中国土壤的首要污染物。从不同的土地利用类型上看，镉是耕地的首要污染物，是林地、草地和未利用地的第二污染物(环境保护部和国土资源部，2014)。多地农作物镉超标，不仅造成巨大的经济损失而且严重危害居民健康，土壤重金属镉污染治理迫在眉睫。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属引入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于环境背景值，造成生态环境恶化的现象(Adriano，2001)。工业生产中石油、矿物等的采、冶炼加工及运输等过程，农业生产中污水灌溉、农药、劣质化肥等的不合理使用，城市生活中污水、污泥和垃圾等未经处理乱排、偷排等行为是造成土壤重金属污染的主要原因。其中镉污染又是最常见的重金属污染，逐渐成为全球性的环境问题，据初步统计，自20世纪50年代日本出现骨痛病以来，五十多年里，全球排放到环境中的重金属镉达到2.2x104t(Singh et al.，2003)，其中82%-94%的镉进入土壤。2003年调显示，受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积2000多万公顷，约占总耕地面积的1/5(国家环境保护总局，2003)，其中镉污染耕地涉及11省25个地区(应兴华等，2010)。中国农业部调查结果显示，遭受重金属污染的土地而积占140万公顷污水灌区面积的64.8%，其中以Hg和Cd的污染面积最大(王海慧等，2009)。2010年，有色金属行业贡献了全国工业废水中超过80%的镉，2014年国际绿色和平发布的报告称，有色金属行业为镉米超标的重要原因，呼吁禁耕中重度污染的土壤（国际绿色和平，2014)。2005年至2013年，环境保护部与国土资源部展了首次全国土壤污染状况调查，调查面积约630万平方公里，2014年4月公布了全国土壤污染状况调查公报，