土壤重金属污染作物体内分布特征和富集能力研究_周振民

中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价一、本文概述《中国农田土壤重金属空间分布特征及污染评价》一文旨在全面解析中国农田土壤中重金属元素的分布特征，评估其污染状况，并探讨可能的环境影响。

重金属，如铅、汞、铬、砷等，因其对环境和生物的毒害作用，一直是环境科学研究的热点。

农田土壤作为农业生产的基础，其重金属含量不仅影响农作物的生长和品质，还直接关系到人类的食物安全和生态环境健康。

本文首先对中国农田土壤重金属的空间分布特征进行了详细分析，包括不同区域、不同土壤类型中重金属的含量及其变化趋势。

在此基础上，结合国内外相关标准和实际情况，对农田土壤重金属污染进行了评价，包括污染程度、污染范围、污染来源等方面的内容。

文章还探讨了重金属污染对农田生态系统、农产品质量以及人类健康可能产生的影响。

通过本文的研究，可以为我国农田土壤重金属污染防治提供科学依据，促进农业可持续发展和生态环境保护。

对于保障我国食品安全和人类健康也具有重要的现实意义。

二、文献综述重金属污染问题一直是全球环境保护领域关注的热点问题，尤其是在农田土壤污染方面，由于其直接关系到食品安全和人类健康，因此受到了广泛的研究和关注。

中国作为世界上人口最多、农业生产最发达的国家之一，农田土壤重金属污染问题尤为突出。

因此，近年来，中国学者针对农田土壤重金属污染问题进行了大量的研究，取得了一系列重要成果。

关于农田土壤重金属的空间分布特征，许多学者利用地理信息系统（GIS）和地统计学方法，对中国不同地区农田土壤重金属含量进行了详细的分析和描述。

这些研究表明，中国农田土壤重金属含量存在明显的地域性差异，其中南方地区由于工业化和城市化程度较高，农田土壤重金属污染较为严重。

农田土壤重金属的空间分布还受到土壤类型、土地利用方式、气候等多种因素的影响。

在农田土壤重金属污染评价方面，国内外学者已经建立了多种评价方法和指标体系。

其中，常用的评价方法包括单因子指数法、内梅罗综合污染指数法、地质累积指数法等。

生态环境学报 2010, 19(6): 1452-1458 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：青年教师及海外留学归国人员研究资助项目(65010441)；国家“863”项目(2006AA06Z386)作者简介：刘维涛(1979年生)，男，讲师，博士，主要从事重金属污染修复及农业食品安全等相关研究。

E-mail: lwt@ *通讯作者：周启星(1963年生)，男，教授，博士，博士生导师。

E-mail: zhouqx@.c 收稿日期：2010-04-26重金属污染预防品种的筛选与培育刘维涛1,2，周启星1,2*1. 南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津 300071；2. 中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室，辽宁 沈阳 110016摘要：植物吸收和累积重金属不仅存在显著植物种间差异，同时存在显著植物种内差异，从而为筛选和培育重金属污染预防品种(PSCs)提供了可能。

文章综述了植物吸收和积累重金属的种间差异和种内差异、植物积累重金属品种差异的机理以及重金属污染预防品种的筛选和培育等研究进展，并对未来该领域的研究进行了展望。

关键词：重金属；污染预防品种；品种差异；吸收和分布；筛选和培育中图分类号：X171.5 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2010）06-1452-07随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，特别是矿山开采、冶炼、电镀和制革等行业的蓬勃发展，含重金属的农药化肥的不合理使用，土壤环境重金属污染日益严重，并且通过食物链对人体和动物产生危害[1-4]。

有报道表明：我国受Cd 、As 、Pb 等重金属污染的耕地面积近2000万hm 2，约占总耕地面积的1/5；其中，工业“三废”污染耕地1000万hm 2，受污水灌溉污染的农田面积330万hm 2；我国每年因重金属污染而减产粮食超过1000万t ，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万t ，由此造成的经济损失合计至少为200亿元[5]。

植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制研究植物在生长过程中需要从土壤中吸收各种营养元素，并且会因为肥料的使用而造成土壤的营养不平衡。

除了常见的营养元素外，一些重金属元素也会被植物吸收进入其体内。

虽然重金属元素对植物的生长发育和健康可能会有不良影响，但实际上植物还可以通过吸收和富集重金属元素来提高其适应环境的能力。

本文将介绍植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制的研究现状。

1. 重金属元素的来源和影响重金属元素是指密度大于4g/cm3的金属元素，如铜、镉、铅、汞等，通常出现在土壤、矿物和煤炭等中。

它们的富集和污染往往是由于工业化和人类活动所引起。

由于它们的毒性作用，人类和生态系统的健康也可能会受到影响。

2. 植物对重金属元素的吸收能力植物通过根系吸收土壤中的水分和营养元素，同时也会吸收土壤中的重金属元素。

但不同的植物吸收重金属元素的能力不同。

一些植物如伞形科植物等，其根系有着很强的吸收能力，可以在重金属污染的环境中快速生长。

而一些其他的植物如莴苣、油菜等则对重金属元素的吸收能力较弱。

这些差异是由于其遗传表达和表观遗传机制所导致的。

3. 植物对重金属元素的富集机制如果植物吸收到的重金属元素超过了其生理需求，则会开始对其进行富集和转运。

这是通过植物整个生长过程中的多个阶段来实现的。

在吸收入植物体内后，重金属元素首先会被分配到细胞壁中，并且在此处进行固定和吸附，从而减轻其对细胞内部的毒性作用。

随后，重金属元素会进入到根系，然后转移到上部部分，例如干、叶、花等组织中。

这一过程主要是与植物本身的代谢活动和生理功能相关的。

最终，通过凋零和腐烂等过程，重金属元素会被回收到土壤中。

4. 植物对土壤中重金属元素的修复作用随着工业和农业的发展，土壤污染越来越严重。

由于植物具有吸收和富集重金属元素的能力，因此植物修复技术已经被广泛应用于土壤修复。

例如，通过种植具有强吸收和积累能力的植物，来清除或减轻土壤中重金属元素的污染。

《湖北某矿业城市某区土壤重金属污染状况调查及形态分析研究》一、引言随着工业化的快速发展，矿业城市在推动地方经济的同时，也带来了土壤重金属污染的问题。

湖北作为我国重要的矿产资源区，其某矿业城市某区的土壤重金属污染问题亟待关注与解决。

本研究以该区域为研究对象，通过对土壤中重金属的污染状况进行深入调查和形态分析，旨在了解该区域土壤重金属污染的现状及成因，为后续的污染治理和环境保护提供科学依据。

二、研究区域与方法1. 研究区域介绍本研究选取湖北某矿业城市某区作为研究对象，该区域因长期开采矿产资源，导致土壤重金属污染问题严重。

2. 研究方法（1）污染状况调查：通过采集土壤样品，利用化学分析方法检测土壤中重金属的含量。

（2）形态分析：运用先进的分离技术和分析手段，研究土壤中重金属的形态分布及迁移转化规律。

（3）数据统计分析：采用统计软件对检测数据进行处理和分析，评价土壤重金属的污染程度及来源。

三、土壤重金属污染状况调查结果1. 重金属含量检测通过对采集的土壤样品进行化学分析，发现该区域土壤中重金属含量普遍较高，尤其是铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）等元素的含量超过了国家土壤环境质量标准。

2. 污染程度评价根据检测结果，结合相关评价标准，发现该区域土壤重金属污染程度属于中度至重度污染，部分区域存在重度污染。

四、土壤重金属形态分析1. 形态分布特征该区域土壤中重金属主要以残渣态和可交换态为主，其中可交换态的重金属具有较强的生物可利用性和环境风险性。

2. 迁移转化规律通过形态分析发现，土壤中重金属的迁移转化受pH值、有机质含量、氧化还原电位等因素的影响，其中pH值的改变对重金属的迁移转化影响最为显著。

五、讨论与原因分析1. 污染来源该区域土壤重金属污染的主要来源为矿山开采、冶炼等工业活动以及周边地区的农业活动。

其中，矿山开采过程中产生的废渣、废水等未经有效处理直接排放到环境中，是造成土壤重金属污染的主要原因。

2. 影响因素除了工业活动外，土壤类型、气候条件、人类活动等也是影响土壤重金属污染的重要因素。

资源与环境化 工 设 计 通 讯Resources and EnvironmentChemical Engineering Design Communications·216·第46卷第2期2020年2月1 土壤重金属污染现状、简介及危害1.1 土壤重金属污染简介土壤重金属污染是指重金属或其化合物通过各种途径进入土壤造成的污染，分为自然和人为两种污染类型。

重金属污染涉及工业、农业、人类生产生活等许多方面，其中，重金属是对土壤环境影响比较大的重要污染物类型。

从矿山开采到成为工业品的各个阶段，污水灌溉、农药化肥的使用都增加了土壤中重金属的负荷。

1.2 土壤重金属污染现状随着工业、农业以及城市污染的加剧，重金属污染日益严重。

目前，土壤的重金属污染普遍存在于世界各个国家中。

2014年发布的全国土壤污染调查公报中显示，全国土壤总超标率为16.1%，而重金属污染占有较大比重。

环境监测总站的资料显示，我国重金属污染中，最严重的是Cr 、Hg 、Pb 和As 四种重金属污染，其中，镉和砷污染的比重最大，约占被污染耕地的40%[1]。

1.3 土壤重金属污染的危害1.3.1 对土壤肥力的影响重金属在土壤中大量积累会导致土壤性质发生变化，从而影响了土壤营养元素的供应和物理特性。

1.3.2 对植物的危害重金属可以影响植物对营养成分的吸收和利用，引起养分缺乏；也可以在植物体内富集，扰乱代谢，使细胞生长发育停止。

重金属对植物的毒害作用大小与植物种类、环境条件等因素有关。

1.3.3 对微生物和酶的危害重金属可以影响微生物的群落结构、种群增长特征以及生理生化和遗传特征。

重金属也会影响酶的活性，对土壤中不同酶进行研究发现：与N 、P 、S 等循环有关的酶受重金属胁迫作用显著，与碳循环有关的酶受胁迫影响较小。

1.3.4 对人体健康的危害土壤重金属污染导致的结果是影响人和其他生物的健康，土壤重金属污染是逐年积累的，具有隐蔽性，当发现污染时，往往危害已经达到很严重的程度。

植物修复重金属污染土壤的技术进展严群;周娜娜【摘要】土壤重金属污染的危害日趋普遍和严重，使用传统的物理、化学修复方法成本高，对环境扰动大，利用以阳光为能源的植物去修复被重金属污染的土壤是一种有应用前景的技术。

为了了解植物修复的应用现状与进展，对近年来国内外在这方面的研究工作进行了综述，介绍了常用于修复重金属污染土壤的几类植物，并对这些植物及它们的不同部位对不同重金属的累积效果和影响修复效果的因素作了概括，并介绍了如何提高植物的修复效率。

对累积了重金属的植物目前的处理方法也做了介绍，当前对植物的处理方法做的研究较少，还有待更多的探索研究。

植物修复具有成本低、利于土壤生态系统的保持等优点，但也有其不足之处。

为了更好地修复被重金属污染的土壤，还需要对植物修复做进一步的研究与改进。

【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】6页(P60-65)【关键词】重金属污染土壤;植物修复;效果;影响;植物处理;进展【作者】严群;周娜娜【作者单位】江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州 341000;江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州 341000【正文语种】中文【中图分类】X53随着中国经济的快速发展，也伴随着日益严重的环境污染问题.由于矿山开采、金属冶炼等的发展使得大量含重金属的污染物通过各种途径进入土壤系统，污染元素在土壤中一般只能发生形态的转变和迁移，难以降解，对人类赖以生存的环境造成了严重的危害.用传统的物理法（如客土）、化学法（如加改良剂、淋洗法）等治理被重金属污染的土壤不仅成本昂贵，而且对环境扰动大，会破坏土壤结构和土著微生物，并有可能造成二次污染.而采用植物修复能在不破坏土壤生态环境，保持土壤结构和微生物活性的情况下通过植物的根系直接将大量的重金属元素吸收，待植物成熟后，收获植物地上部分，以达到修复被重金属污染的土壤的目的.植物修复，即利用植物对重金属的忍耐和超量积累能力并结合共生的微生物体系来实现对重金属污染环境的修复，是一种新兴的绿色技术.土壤重金属污染日趋普遍，必须对重金属污染土壤进行修复，植物修复是一种很有潜力的方法.以植物根系为中心聚集了大量的生命物质及其分泌物，形成的极为独特的“生态修复单元”——根际圈[1]，是土壤重金属污染植物修复的主要场所.根际圈通过植物根及其分泌物质和微生物、土壤动物的新陈代谢活动对污染物产生吸收、吸附、降解等一系列活动，它对土壤重金属污染植物修复起到很重要的作用.超富集（积累）植物能超量吸收和积累重金属，即使在外界重金属浓度很低时，其体内重金属的含量仍比普通植物高10倍甚至上百倍，因而常用于植物修复.用植物修复被重金属污染的土壤是指通过超富集植物（hyperaccumulator）及其共存微生物体系吸收、挥发、根滤、降解、稳定重金属，再经过植物的积累、吸收、转运去除土壤中有害重金属污染物，是一种低成本、更有效的绿色技术.植物修复技术可分以下4类：植物提取、植物根际过滤、植物稳定和植物挥发.不同种类的植物修复重金属污染土壤时所起的作用不同，有的是植物提取，有的是植物稳定，有的是植物挥发.目前植物挥发多只用于可挥发性重金属（Hg 和 Se）[2].经学者实验得知[3－19]，不同种类植物对同一种重金属的累积量不同，同一种植物对不同重金属的累积量不同，同一植物不同部位对重金属的累积量不同，植物在未被污染土壤和污染土壤中对重金属的累积量不同.目前学者研究发现可用于重金属污染土壤修复的植物主要有以下几种，并得出它们在一定条件下的累积量. （1）能源植物.近年的相关研究表明，多年生高大禾草柳枝稷[3-5]、荻[6-8]、芦竹[6，9-10]、杂交狼尾草[11，12]是 4种应用前景广阔的草本能源植物.它们生长迅速，生物质产量高，适应性广，抗逆性强，可以在边际土地上开展规模化种植与应用.在一定条件下，柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草的生物质产量较高，分别为23.23 t/hm2、28.22 t/hm2、47.08 t/hm2、59.22 t/hm2.杂交狼尾草对砷、汞、铜、铅、镉的绝对富集量分别为23.12 g/hm2、0.35 g/hm2、1132.62 g/hm2、95.18 g/hm2、6.07 g/hm2，芦竹对铬的绝对富集量达到1333.37 g/hm2.草本能源植物对重金属污染土壤具有一定的修复潜力，且不受重金属轻度污染的明显负面影响，因此其重金属绝对富集量可观.并以杂交狼尾草最大，芦竹、荻、柳枝稷次之[14].（2）羽扇豆（White lupin plant）的植物稳定作用：用于镉和砷的植物稳定[15].而鱼腥草、西芹、黑麦草、大花月见草、早熟禾、羽衣甘蓝、曼陀罗等对土壤Cd 有较强的富集作用[16].（3）耕作植物和非耕作植物.学者对两种耕作植物甘蓝和玉米，两种非耕作植物酸模和毛蕊花实验发现，在一定条件下，对于重金属铬，毛蕊花的累积量最大，甘蓝的累积量最小；甘蓝根部(69±9 μg/g)对铬的积累量比地上部分（(1.3±0.6–4.9±2 μg/g)）大的多；边叶（4.9±2.7 μg/g）比内叶（1.3±0.6 μg/g）的积累量要大[17].（4）原生植物.目前研究发现，以下12种原生植物可以在重金属含量较高的土壤中种植，比其它高敏感植物表现出更高的重金属耐力[18].有菊科的矢车菊属植物虎尾草（Centaurea virgata Lam.Asteraceae）；豆科的紫云英属植物verus L.(Astragalus verus L.Fabaceae)；藜科的香藜属植物（Chenopodium botrys L.Chenopodiaceae）；禾本科的针茅属植物半枝莲（Stipa barbata Desf.Poaceae）；唇形科新塔花属的唇形草(Ziziphora clinopodioides miaceae)；菊科的刺头菊属植物bijarensisRech.F.(Cousinia bijarensis Rech.F.Asteraceae)；菊科的蓟属植物congestum Fisch.和 C.A.(Cirsium congestum Fisch.and C.A.Asteraceae)；菊科的雀苣属植物山黄麻 (Scariola orientalis (Boiss.)Sojak.Asteraceae)；菊科的刺头菊属植物sp.(Cousinia sp.Asteraceae)；菊科的Chondrila芥菜（Chondrila junceaL.Asteraceae）；禾本科臭草属的新疆齿缘草(Melica jacquemontii Dence. Ex Jacqem.Poaceae)；Schorophulariaceae的毛蕊属植物speciosum Schard.(Verbas cumspeciosum Schard.Schorophulariaceae).学者通过实验发现，这些植物对铁、锌、铜、锰的累积量各不相同，不同部位的累积量也相异.在一定条件下，对于重金属污染土壤，分枝和根研究，C.Botrys对Cu 的累积量，根与枝各为183 μg/g和150 μg/g，对 Mn 的累积量各为 177.3μg/g 和1288 μg/g，这比其它植物累积量更高；V.Speciosum对Fe的累积量，地上部分与地下部分各为15343 μg/g和9226.3 μg/g，比其植物要高；S.orientalis地下部分对锌的累积量(1208.3 μg/g)比其它植物要高，S.Barbata地上部分对锌的累积量(329.3 μg/g)比其他植物高.A.Verus和 C.virgata地上部分对Mn的累积量不高，尽管它们根部的Mn浓度在不断升高.这几种植物对铁、锌、铜、锰的累积符合Fe﹥Zn﹥Cu﹥Mn 的顺序，除了C.botrys、Z.Clinopodioides、Cousinia SP.和 M.jacquemontii，它们的累积顺序是 Fe﹥Zn﹥Cu﹥Mn，而 S.orientalis和 S.barbata符合 Fe﹥Mn﹥Cu﹥Zn.（5）有学者通过实验研究发现，R.acetosella 对As有很好的吸取量，可以达到3104 μg/g；Cd、 Cr和Cu主要累积于植物根部.D.Thapsi和 J.Montana对Cd的累积可达到100 μg/g，其地上部分对Cd也有很好的累积作用，可达到40μg/g;A.Album和H.Mollis的根部对Cr有很好的累积作用，可达到100 μg/g；A.Album,C.Echinatus 和 D.Thapsi的地上部分对Cr有很好的累积作用，可达到10 μg/g，是普通植物的两倍.对于Cu，A.Album根部的累积量大（427 μg/g）；D.thapsi对 Cu 累积量也较大（根部为95 μg/g，地上部分为193 μg/g）；C.Telephiifolia对Cu的累积根部和地上部分大约都可为140 μg/g.对于 Zn，A.Album 的根部（2320 μg/g）和 D.thapsi地上部分（1230 μg/g）有很好的累积作用,D.thapsi和 J.Montana对Zn表现出有效的迁移.对于Pb和As，这几种植物Arrhenatherum album、Corrigiola telephiifolia、Cynosorus echinatus、Digitalis thapsi、Holcus mollis、Jasione Montana、Plantago lanceolata、Rumex acetosella、Thymus zygis、Trisetum ovatum 都有累积作用，A.Album根部对Pb的累积量可达480 μg/g，C.Telephiifolia 和 D.Thapsi地上部分对 Pb 的累积量可达200 μg/g；对于As，C.Telephiifolia的累积量最大，其根部和地上部分各为1350 μg/g 和2110 μg/g；R.Acetosella 和 A.Album根部对 As的累积量约为1000 μg/g.C.Telephiifolia和 D.thapsi表现出对重金属元素从根部到地上部分有较好的迁移[19].(6)转基因植物.由于目前植物修复存在修复周期长，生长缓慢，发现的可用于修复重金属污染土壤的植物种类不多，以及对植物的处理等方面的问题，促使人们研究转基因植物，使得转基因技术得到发展.目前，研究发现的方法有在植物体内嵌入多重基因（在新陈代谢第一阶段：细胞色素P450 s；新陈代谢第二阶段：GSH,GT等），在植物系统内完成外源性物质的降解.还可以在植物降解外源性物质的不同阶段加入多重基因，并加入细菌的ACC脱氨酶，解决了重金属积累在植物根部不转运到地上部分而影响植物修复的问题[20].Karenlampi等[21]将动物体内的MTs转入超积累植物拟南芥Arabidopsis thaliana中，结果，拟南芥对Cu的吸收能力提高了37倍.植物对重金属的累积效果与许多因素有关，主要有重金属浓度、pH、电导率、营养物质状况、迁移速率(TF)，有的还与土壤中磷、铅等微量元素及生物活性有关[18].在用植物修复重金属污染土壤过程中，为了使植物有效地吸取并累积或稳定土壤中的重金属，应该适当地控制和调节可控因素，使修复效果达到最优.（1）土壤因素.重金属进入土壤后，很快就会通过一系列的物理、化学以及生物过程与矿物质或有机物结合，土壤释放（解吸）重金属的能力以及重金属从土壤团粒转移到植物根部的过程，这两个过程决定了金属的植物可利用性.这两个过程取决于下列几个因素.土壤黏粒含量：黏土矿物具有特殊的表面，并带有负电，具有很高的阳离子交换量，可以通过离子交换来吸附土壤溶液中的重金属离子，从而降低重金属的有效性.土壤pH值：不同植物修复重金属污染土壤时，都有其适宜的pH范围，应控制好pH范围，使修复效果更优.如铜在土壤pH为5～7时，活性最小；而当pH＞7.5时，铜的溶出量反而增大，这可能是由于形成了铜的羟基络合物而增大了溶解度的缘故.化肥中含有的氨离子或施加土壤酸化剂可以维持土壤的微酸性环境，有可能增加土壤中重金属的植物可利用性并提高植物的吸收.土壤中的有机质：土壤中的有机质通过对重金属的吸附、络合和改变土壤的氧化还原条件，其分解过程中形成各种有机酸可与土壤中重金属反应而形成难溶性化合物（如褐藻酸、油酸等），从而影响了重金属的形态、迁移以及生物有效性.（2）植物因素.不同的超积累植物所积累的重金属类型及积累量都不同，如十字花科的庭荠属和李禾氏[22]植物积累Ni效果明显，高山萤属类超积累Cu、Co等效果明显.蜈蚣草[23]对 As的积累效果明显.根据不同污染环境的土壤选择不同的超积累植株类型，有一些特殊的环境甚至需要人为进行养护，而且一些植物只针对部分重金属进行吸附，一旦体内积累过多其他种类的重金属就会严重阻碍植株的生长，出现重金属中毒.目前国内外研究发现，即使是同一类重金属超富集植物，品种不同，器官不同，积累同一重金属量也不同.陈同斌等报道了蜈蚣草能大量富集As的研究结果，同时分析了该植物不同器官对重金属的富集量，发现蜈蚣草不同器官组织中As的含量为羽片﹥叶柄﹥根系.说明As在该植物体中容易向上运输和富集，显示出蜈蚣草对As有极强的耐性和独特的富集能力.植物在不同生长期吸收积累重金属的能力也不同.莫争等[24]通过实验研究，发现水稻分蘖期重金属在叶片、茎干部和根部的积累量达到最大，随着时间的延长，在根部积累的重金属会愈来愈少；在茎干部积累的重金属在拔节期降至最小，随后含量又稍微上升；叶片上的重金属含量在拔节期迅速下降，随后趋于稳定.国外学者通过研究发现植物的根系发育也会影响其对重金属的吸收.他们对Zn、Cd超积累植物遏蓝菜根系的分布特性和伸长规律做了实验研究，结果表明：遏蓝菜具有较发达的根系和稠密的根毛，能主动向土壤中的Cd、Zn富集区伸展，通过根毛直接接触土壤颗粒获取重金属，在高Zn土壤上，根系密集分布，在整个生长期间茎基部有大量的不定根繁殖.要提高效率，从两方面入手.就植物而言，关键在于植物的种类特性和生长状况.选择合适的植物，在这些植物中选择或培育对目标污染物吸收量大，且不影响自身生长的；从植物生长环境入手，提供适宜植物生长的其他环境条件，或者施加利于植物吸收重金属污染物的辅助物质，或者适当安排不同的作物搭配，以优化对重金属的吸收.目前己发现的超积累植物尽管能耐受、富集高浓度重金属，但鉴于超富集植物生物量普遍较低，生长缓慢，受pH、盐度、污染物浓度及其他毒性物质等因素的限制，植物修复效率有限，因而当务之急，必须解决植物富集重金属的机制及影响植物富集过程的外环境诱导，从而提高修复效率.可通过以下几种方式来强化植物修复，提高修复效率.（1）调节土壤pH值.植物修复重金属污染土壤时，都有其适宜的pH范围，调节好pH值不但可以提高金属的溶解度还可以降低土壤对金属的吸附，这样便大大地提高了土壤溶液中金属的浓度，增加了土壤中金属的植物可利用性并提高植物的吸收.Blaylock和Huang[25]通过实验研究，结果表明：添加EDTA、pH为7的土壤和pH为7.5的对照土壤相比，后者植物地上部分Pb的含量比前者要高出2000 mg/kg.（2）施加辅助剂.Blaylock和 Huang[25]做了实验研究，在土壤中添加络合剂对于增加Pb的溶解度和增强植物吸收的影响效果.研究结果表明：土壤中施加EGTA、EDTA、CDTA、DTPA和柠檬酸等络合剂后，植物地上部分Pb的含量超过了10000 mg/kg.这是因为络合剂使得土壤中可溶性Pb的浓度增大，增加了土壤中Pb的植物可利用性并强化了Pb从根部分到地上部分的转运.施加营养剂（磷肥、氮肥等）可以促进植物的生长发育，提高植物的生物量，同时还可以释放被土壤粘粒、有机质等吸附的重金属，从而提高植物修复效率.将味精废液与柠檬酸、EDTA、KCl按照1∶10∶2∶3 的比例配成混合添加剂施用,可以促使东南景天多富集68%的锌与48%的镉[26].学者通过实验发现东南景天是超累积镉最强的植物，而且超累积镉的植物很少.它对锌的累积效果也很好，与镉的量有关，两种重金属相互影响[27].（3）转基因技术.如在植物体内引入汞离子还原酶的半合成基因或导入金属硫蛋白基因以及其他与重金属耐性有关的基因，可以增加转基因植物对重金属的耐受性，最后规模种植这些超富集植物来回收土壤中的重金属元素[28].转基因植物在修复被重金属污染的土壤方面有显著效果，能有效地提高植物对金属的耐性以及富集能力.但目前该技术多处于实验研究阶段，还未能广泛投入于实际应用中.（4）植物综合修复.单一的修复技术往往很难达到修复目标，即使达到目标持续时间也不长，而开发复合修复模式能更有效地修复污染土壤[29].目前投入研究与应用的有植物-微生物联合修复、动物-植物联合修复等[30].根际微生物的新陈代谢活动不仅能促进植物生长，提高生物量，还能产生某些分泌物，活化重金属，使其成为可吸收态；同时刺激植物对重金属的转运，增强向地上部分转运的能力[31].植物-微生物联合修复是植物修复研究节能环保的新领域.但目前研究多处于实验阶段，距实际应用尚有一定距离.另外，添加适量N、P等微量元素、调节氧化还原电位、与电动力联合[32]等也能在一定程度上提高植物修复的效率.在选取植物时，优先选取可以将重金属积累在地上部分（茎、枝、叶）的植物，这样就可以在植物成长到一定阶段时，将地上部分收割，并采用焚烧处理含重金属植物，一来可以收集灰烬富集回收重金属，二来可以将焚烧产生的热量进行利用[18].另一种就是通过技术使其中的重金属再萃取出来，相当于将富集重金属能力的植物视作一个铁矿或锡矿等的重金属矿.也可以用酸分解植物中的重金属，制备试剂用.如可以用酸将重金属解析出来，含有重金属的酸溶液又可以作湿法冶金的原料.中南大学已研究出用“水热”法提取这些植物中的重金属[33]，并将收获物生物质转化为生物油；实现重金属富集、超富集植物收获物的减量化和能量利用，达到植物收获物中各有价金属的资源化和生物能源化利用.利用植物修复后，植物及其所含的重金属如何处理依然是一个难题，还需要做更深入的研究.植物修复较之传统的物理、化学处理方式，有其独特的优点.首先，植物是以阳光为能源，节省人力物力，投资成本低，适合大规模的应用；其次，利用植物修复有利于土壤生态系统的保持，不会出现类似化学治理导致的土壤pH变化，或者土壤板结等二次污染；再次，植物修复有美学价值，对环境基本没有破坏作用，易被公众所接受.然而在大规模地利用植物修复之前还存在一些不足之处需要解决：①大多数超积累植物根系较浅，对于深层污染的修复有困难，生长缓慢，修复周期比其他物理、化学技术长；②植物物种和生长受到地理气候及地质条件的限制；③污染物会通过落叶重新回到土壤中去，也有可能通过食物链为人或动物误食并重新返回土壤中.收集超积累植物，对它们进行培育，为将来的实验、研究和开发提供大量的样品，对超积累植物的筛选与培育是非常必要的[34].要对积累了重金属的植物进行合适处理，防止人类和动物误食.总体而言，植物修复技术是利大于弊，科学工作者应努力尝试采取各种措施来弥补其不足，使植物修复技术早日大规模应用于工程实践中.在植物修复过程中，介于国内外植物种类的差别，我们应结合我国的实际情况，优先选取本国内的植物进行研究并用于修复.【相关文献】[1]Mulln 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关于土壤中重金属污染的研究【摘要】本文综述了土壤中重金属污染的研究现状及相关内容。

在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。

在详细讨论了重金属污染的来源、土壤中重金属的迁移与转化、重金属污染对生态环境的影响、重金属污染的监测方法和治理技术。

在展望了未来对土壤中重金属污染的研究方向和总结了本文的主要观点。

本文旨在为进一步研究土壤中重金属污染提供参考，希望能推动相关领域的发展，保护生态环境和人类健康。

【关键词】关键词：土壤、重金属污染、迁移与转化、生态环境、监测方法、治理技术、展望、未来研究方向、总结。

1. 引言1.1 研究背景重金属污染是指土壤中重金属元素（如铅、镉、汞等）超过环境容忍度而对生态环境和人类健康造成危害的现象。

随着工业化和城市化进程的加快，重金属污染已成为全球环境问题中的重要内容之一。

重金属污染不仅会直接影响土壤质量，影响作物生长和食品安全，还会通过食物链进入人体，对人体健康造成潜在威胁。

近年来，随着人们对环境保护意识的增强，重金属污染的研究也逐渐受到重视。

了解重金属污染的来源、迁移规律、影响和治理技术对于有效预防和治理土壤中的重金属污染至关重要。

当前，国内外学者围绕土壤中重金属污染展开了大量的研究工作，取得了丰硕的研究成果，但仍有很多问题有待深入探讨和解决。

开展本研究，深入研究土壤中重金属污染的来源、迁移与转化规律、影响及治理技术，具有重要的现实意义和深远的社会影响。

1.2 研究目的研究目的是为了深入了解土壤中重金属污染的现状和影响，探索其来源、迁移与转化规律，揭示这种污染对生态环境的潜在危害。

通过研究重金属污染的监测方法和治理技术，为有效防治土壤重金属污染提供科学依据和技术支持。

通过对土壤中重金属污染的研究展望和未来研究方向的探讨，为我国土壤环境保护和可持续发展提供战略性建议和指导，促进土壤生态环境的改善和生态文明建设。

研究的目的在于为解决土壤重金属污染问题提供理论支撑和实践指导，促进土壤环境的健康发展和生态安全保障。

土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤重金属是指土壤中的铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）、汞（Hg）等元素，它们在土壤中的富集和分布对土壤质量和生态环境产生重要影响。

重金属的存在来源主要有天然源和人为源两个方面。

天然源包括岩石风化、土壤堆积等过程，人为源则包括工业、农业、交通等活动所排放的废水、废气和废固体等。

土壤重金属的富集和分布具有一定的特征。

土壤中重金属元素的分布是不均匀的，存在着空间上的差异。

重金属元素的富集主要集中在工业和城市地区，这是因为这些地区的工业废气和废水中含有大量的重金属元素，通过排放进入土壤中。

土壤重金属的分布还受到地形和土壤类型等因素的影响。

重金属元素在坡地和山区的分布比平原区域更为集中，而黄土和砂质土等土壤类型对重金属元素的吸附能力较差，容易导致重金属的富集。

不同的重金属元素在土壤中的分布也存在差异，这与其在土壤中的迁移和转化过程有关。

土壤重金属对生态环境的影响主要表现在以下几个方面。

重金属的富集可能会对土壤微生物和植物造成毒害作用，影响土壤的肥力和生态功能。

重金属元素可以通过食物链的传递进入人体，在一定浓度下对人体健康产生危害。

重金属元素的富集还可能引发土壤污染，造成土壤的长期不可恢复性破坏，对生态系统产生负面影响。

为了评价土壤重金属的生态风险，需要进行定量和定性的风险评价。

定量评价包括重金属的潜在生态危害性评估和生态风险指数的计算等，其目的是确定重金属对生态系统的危害程度和潜在风险。

定性评价则通过现场调查、实验研究和模型模拟等方法，综合考虑土壤环境因子、生物多样性和人类活动等因素，对土壤重金属的风险进行综合评价。

土壤重金属的分布特征与土壤类型、地形和污染源的分布有关，其对生态环境的影响主要表现为土壤毒性、食物链传递和土壤污染等方面。

在评价土壤重金属的生态风险时，需要进行定量和定性的评估，以确定其对生态系统和人类健康的潜在风险。

植物对重金属污染的吸收和富集机制研究植物是我们生态系统中的主要组成部分，它们不仅可以提供氧气和食物，还能够吸收和分解环境中的有害物质。

然而，随着人类活动的增加，重金属污染成为了一个严重的环境问题。

这些重金属会富集在土壤和水体中，并进入到植物体内，对植物生长和生理功能产生负面影响。

因此，研究植物对重金属污染的吸收和富集机制对于环境保护和生态修复具有重要意义。

1. 重金属污染的来源和影响重金属污染是指人类活动中产生的一类有毒有害物质，如铅、汞、镉等，它们会进入大气、土壤和水体中，引起严重的环境问题。

重金属对于植物的生理和生态功能具有毒害作用，如抑制植物的光合作用、干扰植物的营养吸收等，导致植物生长受限甚至死亡。

2. 植物对重金属的吸收植物对重金属的吸收主要通过根系进行。

根系的根尖、毛根和根冠等部分是植物吸收重金属的主要部位。

吸附在根表面的重金属离子经过细胞壁的渗透作用进入到细胞内部，并通过细胞间隙、根轴和根的细胞壁等路径向上运输。

植物吸收重金属的能力与其根系特征、根系分泌物、根毛密度等因素密切相关。

3. 植物对重金属的富集植物对重金属的富集是指植物体内的重金属含量高于周围环境的现象。

植物对重金属的富集能力因植物的生理和营养需求而异。

一些植物可以积累大量的重金属，被称为“超富集植物”；而一些植物则对重金属较为敏感，无法有效地富集重金属。

4. 植物对重金属的转运和转化植物通过根系吸收的重金属大多数会转运到地上部分，如叶片、茎和果实等。

在各个植物器官中，重金属可以以游离态、配合物态和结合态存在。

植物可以通过调节根系和地上部分之间的重金属转运，实现对重金属的分配和转化。

此外，一些植物还能够通过内部化学反应将重金属转化为无毒或相对无毒的形态，以减轻其对植物的毒性影响。

5. 植物对重金属的耐受和解毒重金属对植物的毒性作用主要表现为抑制植物的生长和生理功能。

为了应对重金属的毒害，植物会产生一系列的耐受和解毒机制。

重要农作物对重金属的富集作用浅析摘要食品安全永远是国之大计，根据国内外文献报道，对多种重要的农作物富集土壤重金属的特点和富集能力进行了总结，并分析了土壤环境对作物富集重金属的影响，结果表明:农作物富集土壤重金属与作物种类、品种、部位有关，同一作物对不同重金属富集能力存在差异，利用各种作物富集重金属的特点可指导合理开展生态农业种植区划、调整农业产业结构，为筛选低富集重金属作物品种以及区域土壤环境保护提供科学依据。

同时也对食品的安全作出了一定的贡献。

关键词农作物重金属富集土壤污染农作物包括粮食作物、经济作物（作物、蔬菜作物、嗜好作物）、饲料作物，药用作物等。

农作物中重金属含量是表征其质量的重要指标。

国内外对有关蔬菜和粮食等农作物中重金属含量及其健康风险等问题进行了大量的研究。

长期食用受重金属污染的农产品会严重影响人体健康。

农作物对重金属元素的富集并不仅仅是无选择地叠加作用，研究表明：作物的不同种类及同一品种的不同部位对重金属元素的富集大不相同。

1.农作物对土壤重金属的富集特点1.1不同农作物对重金属富集能力存在差异不同的作物种类对重金属的富集存在差异。

根据作物富集重金属能力的强弱，可将作物分为低积累型、中等积累型和高积累型。

以作物对镉的积累量来区分，豆科（大豆、豌豆）属于低积累型作物，禾本科（水稻、大麦、小麦、玉米、高粱等）属于中等积累型，十字花科（油菜、萝卜、芜箐等）、茄科（番茄、茄子）、菊科（莴苣）等属于高积累型作物。

一般来说，蔬菜富集重金属的能力较禾谷类强。

一些蔬菜不但可以嗜吸收某种重金属，而且还具备有特殊富集能力的器官，用来储存污染物，如砷在胡萝卜根中的富集，汞在菜豆荚中的富集, 铅、镉在卜根中的富集，锡在萝卜叶片中富集等。

根据蔬菜的食用部位分为叶菜类、根茎类、花果类等，以叶菜类富集重金属能力最大，其次是根茎类，鲜豆类及茄果类富集能力较低。

在常见蔬菜中, 芹菜的砷富集能力最高; 蕹菜、茼蒿、芥菜等蔬菜的砷富集系数次之，菜苔、生菜、菠菜、蒜、葱、黄秋葵、豇豆、苋菜、茄子的砷富集能力稍低，富集能力最低的为甜菜根、豌豆、花椰菜、韭菜、甜菜、南瓜、红薯、冬瓜、番茄、四季豆、大白菜、胡萝卜、洋葱、萝卜、辣椒、甘蓝、芋头、土豆等。

土壤重金属污染特征与状况调查分析目录一、内容概述 (3)1. 研究背景与意义 (3)2. 国内外研究现状概述 (4)二、土壤重金属污染特征分析 (5)1. 重金属元素种类分布 (7)1.1 主要重金属元素含量水平 (9)1.2 重金属元素间相关性分析 (9)2. 重金属污染程度评价 (11)2.1 土壤污染指数计算与划分 (12)2.2 污染等级划分标准 (13)3. 重金属污染空间分布规律 (13)3.1 空间分布图示方法 (15)3.2 空间分布影响因素分析 (16)三、土壤重金属污染状况调查 (16)1. 调查区域选择与布点方案 (17)2. 样品采集与处理方法 (18)3. 数据获取与质量控制 (19)3.1 数据来源渠道与筛选 (20)3.2 数据质量评估方法 (21)四、土壤重金属污染成因分析 (22)1. 自然因素影响 (22)1.1 地理环境特征 (24)1.2 气候条件变化 (24)2. 人为因素影响 (26)2.1 工业污染源排放 (27)2.2 农业活动投入 (28)2.3 生活污水排放 (29)五、土壤重金属污染治理与修复建议 (30)1. 治理与修复目标与原则 (31)2. 治理与修复技术选择 (32)2.1 物理修复技术 (33)2.2 化学修复技术 (35)2.3 生物修复技术 (37)3. 治理与修复效果评估方法 (38)六、结论与展望 (39)1. 研究成果总结 (40)2. 存在问题与不足 (41)3. 后续研究方向与展望 (42)一、内容概述土壤重金属污染是指由于人类活动导致土壤中重金属元素含量超过其自然背景值，进而对生态环境和人体健康产生不利影响的现象。

随着工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染问题日益凸显，已成为全球性的环境难题。

本次调查分析旨在全面掌握某地区土壤重金属污染的特征与状况，为政府制定科学合理的防治措施提供决策依据。

研究内容包括但不限于：土壤样品的采集与测试，重金属元素的含量与分布规律，污染源的调查与分析，以及污染程度与生态风险评价等。

土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤中重金属元素是指相对密度大于4.5g/cm3的金属元素，其中包括镉、铬、铅、汞、铜、锌等元素。

它们对生态环境和人类健康具有较大的危害性，因此对土壤中重金属的分布特征及生态风险评价显得十分重要。

本文将通过对土壤中重金属的来源、分布特征及生态风险评价进行系统性分析，旨在为土壤环境保护提供科学依据和参考。

一、土壤中重金属的来源1. 工业排放工业生产过程中，会产生大量的废水和废气，其中含有大量的重金属污染物。

这些废水和废气在未经处理的情况下直接排放到土壤中，会导致土壤中重金属元素的积累。

2. 农药和化肥使用过量或过于频繁的农药和化肥会导致土壤中重金属的累积，尤其是含有镉、铅等元素的农药和化肥更容易引起土壤重金属的污染。

3. 人类活动人类的日常生活和生产活动也会造成土壤中重金属的污染，如燃煤、焚烧垃圾、废水排放等。

1. 地域分布差异土壤中重金属的含量在不同地域之间存在较大的差异，一般来说，工业发达地区和城市周边地区的土壤重金属含量较高，而农村地区和远离工业区的地区的土壤重金属含量相对较低。

2. 垂直分布差异土壤中重金属的含量随着土壤深度的增加而逐渐减少，表层土壤中的重金属含量明显高于深层土壤中的含量。

3. 形态分布差异土壤中的重金属存在不同的形态，包括可交换态、结合态和残渣态等。

其中可交换态和结合态的重金属对植物和土壤微生物具有较大的毒害性，是造成土壤污染的主要形态。

1. 毒性评价对土壤中重金属元素的毒性进行评价是十分必要的，通过对重金属元素的生物毒性和植物毒性进行研究，可以评估土壤中重金属的潜在毒害性。

2. 污染程度评价对土壤中重金属的污染程度进行评价，可以根据土壤中重金属的含量和环境质量标准进行比较，判断土壤是否受到了重金属的污染。

3. 生态风险评估通过对土壤中重金属的分布特征、生物毒性和污染程度进行综合评估，可以对土壤中重金属的生态风险进行评估，为土壤污染防治提供科学依据。

土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤中的重金属分布特征及其对环境和生态系统的风险评价一直是环境科学研究的重要内容之一。

重金属在自然界中普遍存在，但过量的重金属含量会对生态环境造成严重影响。

1. 重金属的分布特征：重金属的分布主要受到土壤来源、土壤性质、人类活动等因素的影响。

一般来说，重金属在土壤中的分布具有以下特征：- 垂直分布：重金属通常以深度渐减的趋势存在于土壤中，表层土壤中的重金属含量较高，随着深度增加逐渐降低。

- 水平分布：重金属的分布通常呈现高度异质性，后果受到土地利用和人类活动的影响很大。

- 空间变异：重金属在不同的土壤质地、土壤类型和地理区域之间存在显著的空间变异。

2. 重金属的生态风险评价：重金属的生态风险评价是评估重金属对生态系统和人体健康的潜在影响。

常用的评价方法包括生物有效性评估、污染程度评价和生态风险指数评价等。

- 生物有效性评估：通过测定土壤中重金属的可溶态、交换态和胶结态等形态，评估重金属的生物有效性。

生物有效性高的重金属更容易吸收到植物体内，对生态系统产生潜在影响。

- 污染程度评价：通过测定土壤中重金属的浓度与环境质量标准相比较，判断土壤的污染程度。

超过环境质量标准的土壤被认为是污染土壤，可能对生态系统和人体健康造成潜在威胁。

- 生态风险指数评价：综合考虑重金属的毒性效应和环境因子的影响，建立生态风险评价模型，评估重金属对生态系统的风险程度。

3. 影响土壤重金属分布和生态风险的因素：- 土壤来源：土壤中重金属含量与土壤来源密切相关，沉积土壤通常含有更高的重金属含量。

- 土壤性质：土壤质地、有机质含量、pH值等因素都会影响重金属在土壤中的分布和迁移行为。

- 人类活动：冶炼、工矿企业排放、农药和化肥使用等人类活动都会导致土壤中重金属超标。

- 植物吸收：植物对重金属有不同的吸收和累积能力，不同植物对重金属的吸收程度也不同，其中有些植物可以通过吸收重金属净化土壤。

了解土壤中重金属的分布特征以及对生态系统和人体健康的风险评价是保护环境、维护人类健康的重要内容。

尾矿库土壤-植物系统中的重金属赋存规律
陈明全;周广柱;李寅明;张坤
【期刊名称】《山东科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(029)003
【摘要】根据铜矿尾矿库区实际情况,采用Tessier形态分析方法,对所采集的10个土壤样品进行了赋存形态和总量分析,并对优势植物盐肤木、狼尾蒿中的重金属含量进行了测定.分析结果表明:土壤中重金属向植物体内的转移过程与重金属的种类、化学有效态以及土壤和植物的种类特性有关,并且重金属在土壤中的含量和植物的不同部位之间存在一定的线性关系;同时,通过植物实验分析为该地区土壤中重金属的污染治理提供了依据.
【总页数】5页(P64-68)
【作者】陈明全;周广柱;李寅明;张坤
【作者单位】山东科技大学,化学与环境工程学院,山东,青岛,266510;山东科技大学,化学与环境工程学院,山东,青岛,266510;山东科技大学,化学与环境工程学院,山东,青岛,266510;山东科技大学,化学与环境工程学院,山东,青岛,266510
【正文语种】中文
【中图分类】X171.4
【相关文献】
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4.铜尾矿库区土壤与植物中重金属形态分析 [J], 王友保;张莉;沈章军;李晶;刘登义
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