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重金属污染土壤的植物修复技术探究引言重金属污染土壤是环境污染领域的重要问题之一，它不仅危害人类健康，还对生态系统造成严重影响。
在重金属污染土壤的修复过程中，植物修复技术成为了研究和应用的热点。
本文将探讨重金属污染土壤的植物修复技术，包括植物对重金属的吸收和富集机制、适用于植物修复的植物种类、提高植物修复效率的技术手段以及未来的发展方向。
一、植物对重金属的吸收和富集机制植物对重金属的吸收和富集是植物修复技术的核心内容。
一般来说，植物对重金属的吸收主要依赖于土壤中的重金属浓度和植物根系的吸收能力。
植物根系通过活跃吸收和转运系统，吸收土壤中的重金属物质，并将其转运到植物的地上部分。
在植物体内，重金属通过根系-茎叶-果实的转运途径积累和富集。
植物体内的重金属主要富集在叶片和根部，而果实、种子和茎内的重金属含量较低。
通过调控植物对重金属的吸收和富集机制，可以有效地修复重金属污染土壤。
二、适用于植物修复的植物种类在植物修复技术中，选择适合于修复重金属污染土壤的植物种类是非常重要的。
目前，已有许多植物种类被广泛应用于重金属污染土壤的修复工作中。
比较常见的植物包括拟南芥、亚麻、烟草、苜蓿、蓖麻等。
这些植物种类不仅在重金属的吸收和富集能力方面具有优势，而且对不同类型的重金属有不同的富集能力。
在实际应用中，可以根据土壤中的重金属种类和浓度选择适合的植物种类来进行修复工作。
三、提高植物修复效率的技术手段为了提高植物修复技术的效率，研究人员不断探索和应用各种技术手段。
土壤改良技术可以改善土壤的理化性质，提高植物的生长环境。
土壤修复剂可以通过稀释土壤中的重金属离子浓度，降低重金属对植物的毒性作用。
生物合成技术可以通过编辑植物基因，提高植物对重金属的吸收和富集能力。
利用微生物修复技术可以增加土壤中的有机质含量，促进植物的生长和修复效果。
综合运用这些技术手段，可以有效提高植物修复技术的效率和应用范围。
四、未来的发展方向随着植物修复技术的不断发展，未来的研究方向主要包括以下几个方面。
木本植物修复土壤重金属污染的研究进展随着工业化进程的加速和人类活动的不断增加，环境问题也逐渐成为了全球共同关注的焦点。
土壤重金属污染是环境问题中的重要一环，因其侵害了农业生产，危害了公共卫生，引起了人们的高度关注。
本文旨在对木本植物修复土壤重金属污染的研究进展进行概述。
一、木本植物的修复机制木本植物是土壤重金属修复中的优良植物，对减轻重金属的污染具有良好的修复性能。
木本植物修复土壤重金属的机制一方面是通过吸附、富集、转移、沉积等物理化学过程，来移除土壤中的重金属，另一方面是通过根系分泌物刺激微生物活动，降低土壤重金属的毒性，进而提高土壤的生物活性。
1. 吸附根据植物吸附重金属的途径，可分为根、茎和叶吸附。
植物的根系是吸附重金属的主要途径，根内的细胞壁和细胞膜可以吸附大量的重金属离子。
植物的茎和叶对重金属的吸附较弱，但有些金属如镉、铬等可以在植物的茎和叶内积累高浓度，形成节点。
2. 富集植物对土壤中重金属的富集性是与植物生长状态、根系活跃度、土壤物理化学性质、环境因素、种类生态等因素有关。
一般而言，至少在一部分木本植物中，根、茎和叶均能积累一些重金属离子。
有些植物能够富集特定的重金属元素，如快生长的钴树、铬树和锰树大量吸收和积累镉、铬、镉等金属离子。
3. 转移植物修复土壤重金属的转移作用，是指重金属自生物的根部自下而上的分配过程。
在植物分娩过程中，重金属会从根向叶逐渐向上转移，且含量逐渐降低。
每个植物种都有其独立的转移特点，但此过程通常需要大量时间。
4. 沉积沉积是指重金属积累到植物组织中，从而减少重金属在土壤中的指数。
大部分固体部位的污染物可存在于地表，也可存在于植物和土壤之间。
通过沉积作用，重金属元素从根到根部深度加固，从而减轻环境中的污染物浓度。
5. 微生物活性植物根系分泌物包括有机酸、酶、植物生长调节素等，这些物质可使土壤中微生物生长活性增强，从而提高土壤的生物有效性。
有效微生物可以利用根系分泌物中的有机物质而转化重金属形态，使重金属离子向高氧氧化态过渡，从而降低它们在土壤中的毒性。
木本植物修复土壤重金属污染的研究进展引言随着工业化进程的不断加速，土壤重金属污染已经成为全球环境问题的重要组成部分。
重金属污染对土壤的生态系统及人类健康造成了严重危害。
如何有效修复土壤中的重金属污染成为了当前环境科学研究的一个重要课题。
而木本植物因其在土壤修复中的独特优势，近年来受到了广泛关注。
本文将针对木本植物修复土壤重金属污染的研究进展进行综述，以期为相关研究和实践提供参考。
一、木本植物修复土壤重金属污染的优势1. 植物吸附和富积重金属物质的能力与其他修复技术相比，植物通过根系吸收土壤中的重金属物质，并富积在体内，是一种经济、高效的修复方法。
木本植物的长势旺盛，根系系统发达，可有效促进土壤中重金属的吸收和富积。
2. 促进土壤微生物的活性通过植物根系分泌的物质，木本植物可促进土壤微生物的活性，从而改善土壤的通气性和保水性。
这些有益的微生物对于降解污染物质具有重要作用，有助于修复土壤重金属污染。
3. 减少土壤侵蚀和风化木本植物的树干和根系可以有效地防止土壤侵蚀和风化，保护土壤结构和肥力，有利于提高土壤对重金属污染的抵抗力。
4. 促进土壤生态系统的恢复木本植物能够促进土壤生态系统的复原和恢复，调节土壤中的营养物质和微生物群落的平衡，从而提高土壤的修复能力。
二、木本植物修复土壤重金属污染的研究进展1. 木本植物的筛选及适应性研究近年来，研究人员对不同种类的木本植物在修复土壤重金属污染中的适应性和生长特性进行了深入研究。
针对不同重金属元素的污染情况，选择具有高吸附能力和适应性的木本植物是修复工程的关键。
一些对镉、铅等重金属元素有较高耐受性的植物种类，如紫杉、柳树等，被广泛研究和应用于土壤修复工程中。
2. 木本植物对重金属元素的富积和转运机制研究发现，木本植物对重金属元素的富积和转运机制是基于以下几种方式：一是通过根系对土壤中的重金属元素进行吸附和富积；二是通过根系吸收重金属元素，并将其转运至地上部分，进而储存在植物体内。
重金属污染土壤修复研究进展重金属污染土壤是由于各种人类活动，如采矿、工业排放和农业使用含重金属的肥料等导致的。
重金属污染土壤不仅对农田生产和生物多样性造成威胁，还可能对人类健康产生潜在的危害。
研究重金属污染土壤修复技术变得越来越重要。
本文将介绍重金属污染土壤修复的研究进展。
一种常见的重金属污染土壤修复技术是土壤重金属的植物吸收。
植物对不同重金属的吸收和积累能力不同，因此可以利用植物对重金属的选择性吸收来清除土壤中的重金属污染。
一些研究表明，高丛菜、草莓等植物对镉、铅等污染物具有较强的吸收能力。
研究者通过控制植物的生长条件、调节土壤中的pH值等手段，可以提高植物对重金属的吸收效率。
另一种常见的修复技术是土壤的生物修复。
生物修复是利用微生物、植物等生物体的作用来去除土壤中的重金属。
微生物对一些重金属具有生物还原、生物氧化和生物浸出等能力，可以将重金属从土壤中转化为无毒或低毒形式。
植物根系分泌的有机酸能够溶解土壤中的重金属，从而降低土壤中的重金属浓度。
还有一些物理修复技术也被用于重金属污染土壤的修复。
电动修复技术通过施加电场，运用重金属的电动浓集和电迁移特性，将重金属移出土壤。
离子交换和渗析技术利用土壤与修复剂之间的化学反应，将重金属与修复剂结合，使其从土壤中脱附出来。
重金属污染土壤的修复是一个复杂的问题，需要综合运用不同的修复技术。
未来的研究可以进一步探索多种修复技术的组合应用，以提高修复效果。
还需要加强对修复过程中的生态风险评估和环境监测，以确保修复工作的可行性和安全性。
2021植物修复是治理土壤重金属污染的可行技术研究范文 摘要：植物修复是治理土壤重金属污染的1种绿色可行技术,由于该方法成本低、安全, 使其成为国内外研究土壤重金属污染的热点。
该文主要对铜、锌、铅、镉、砷5种重金属的超富集植物进行分类介绍, 提出超富集植物的局限性及其强化措施, 将该方法与新技术结合使用, 以期达到土壤重金属污染治理的最大化。
关键词：植物修复;超富集植物; 能源植物; 强化措施; 转基因植物; 随着我国经济快速发展,环境问题日益突出, 土壤重金属污染成为迫切需要解决的世界难题。
《全国土壤污染状况调查公报》显示, 我国土壤重金属污染中Cd的污染最为严重, 点位超标率 (指土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例) 达到7%, Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni 7种无机污染物点位超标率分别为1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%[1]。
中国受Cd、As、Pb等重金属污染的耕地面积近2×105km2, 约占耕地总面积的1/5, 每年因重金属而减产的粮食达1.0×107t[2]。
土壤重金属污染具有滞后性、不可逆转性和隐蔽性, 而且重金属不能降解, 难以治理。
生物修复技术具有绿色、经济、环保、成本低、不破坏土壤生态环境和无二次污染等一系列优势, 越来越受到国内外研究人员的重视。
其中, 植物修复技术成为近年来土壤重金属污染修复研究的热点[3]。
植物修复技术利用植物修复和消除由有机毒物和无机废弃物造成的土壤环境污染[4], 这一技术最早可追溯到300年前利用植物处理污染水源, 1983年由美国科学家Chaney等人首次提出了这一概念[5]。
目前已有成功实施案例, 陈同斌等在湖南郴州市建立第1个植物修复示范工程, 并先后在云南省红河州和广西河池市等地开展产业化示范工作[6]。
1超富集植物 重金属超富集植物具有以下3个重要特征:第一,超富集植物地上部分的重金属含量是同等生境条件下其它普通植物含量的100倍以上;第二, 在重金属污染地生长旺盛, 生物量大, 能正常完成生活史, 一般不会发生重金属毒害现象;第三, 由于不同重金属在地壳中的丰度以及在土壤和植物中的背景值存在较大差异, 因此对不同重金属, 其超富集植物富集质量分数界限也有所不同[7]。
土壤重金属污染与修复措施研究进展学生姓名：王继宇学号： 201172136班级：作物(zyxw)S111学院：农学院课程：环境生态学指导教师：周建利二○一二年六月土壤重金属污染与修复措施研究进展摘要：本文首先综述了国内外土壤重金属污染的现状，揭示了目前土壤重金属污染问题日益严重，然后论述了土壤重金属污染的内涵、污染物的来源，以及土壤重金属污染的特点和危害，最后阐述了土壤重金属污染的修复措施。
关键字：土壤污染重金属来源特点修复措施近年来随着社会经济的快速发展，土壤中重金属含量不断增加，土壤重金属污染已成为普遍的环境问题，越来越受到人们的关注。
据统计，1980年我国工业三污染耕地面积266.7万公顷，1988年增加到666.7万公顷，1992年增加到1000万公顷。
目前，全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近2000万公顷，约耕地面积的1/5。
我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1000万吨，被重金属污染的粮食多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元[1]。
据农业部环监测系统近年的调查，我国24个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展快地区的320个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60.6万公顷，占调查总面积的20%。
其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤其是Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出。
当前我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染，其中Cd污染较普遍，污染面积近1000万公顷，其次是Pb、Zn、Cu、Hg等。
有许多地方粮食、蔬菜水果等食物中Cd、Cr、As、Pb等重金属含量超标和接近临界值。
据粗略统计，过去50年中，排放到全球环境中的Cd达到2.2万吨、Cu 93.9万吨、Pb78.3万吨、Zn13.5 万吨。
其中有相当部分进入了土壤，对土壤造成严重污染[2]。
1、土壤重金属污染的内涵重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。
土壤重金属污染的现状及植物修复研究进展《环境生物技术》结课论文学院：生命科学学院专业：生物工程年级：三年级姓名：郑洪胜学号：0809030311教师：白宁宁2011-6-22土壤重金属污染的现状及植物修复研究进展【摘要】：本文在评述了金属污染物来源和分布的基础上,概括了植物修复的核心——超积累植物的研究现状，并分析了它的优缺点及技术发展方向，旨在为重金属污染土壤的有效修复提供科学的依据。
【关键词】：重金属污染土壤植物修复超积累植物土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物质基础之一。
污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一定程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响。
重金属是土壤重要污染物之一。
重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。
砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。
环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。
目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。
土壤中进入的重金属不能被土壤微生物所分解，而易于积累，转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。
重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程。
许多重金属物质一旦进入土壤造成污染, 光靠土壤本身的自净功能需要数百年时间才能降解或者转化。
某些重金属土壤污染靠土壤稀释、自净化作用是无法消除的。
土壤污染一旦发生, 仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复, 必须靠人工主动修复方法才能解决问题。
治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。
（一）土壤重金属污染现状土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。
我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，我国土壤重金属污染问题日益严重，对生态环境和人类健康造成了巨大威胁。
植物吸取修复技术作为一种绿色、环保的修复方法，近年来在我国受到了广泛关注。
本文旨在综述我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的研究进展，包括植物修复技术的原理、应用现状、存在问题以及未来发展趋势等方面。
通过总结国内外相关研究成果，以期为我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的发展提供理论支持和实践指导。
在文章的结构上，本文将首先介绍土壤重金属污染的危害和植物吸取修复技术的基本原理，阐述植物修复技术在重金属污染土壤治理中的重要性和可行性。
接着，将重点综述近年来我国在植物修复技术方面的研究进展，包括不同植物对重金属的吸收和转运机制、重金属超富集植物的筛选与培育、植物修复技术的优化与应用等方面。
还将对植物修复技术在实际应用中存在的问题和挑战进行分析，并提出相应的解决策略和建议。
本文将展望植物修复技术的发展前景，探讨未来研究方向和应用前景，以期为我国土壤重金属污染治理提供新的思路和方法。
通过本文的综述，希望能够为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考，推动我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的研究和应用取得更大的进展。
二、土壤重金属污染及其影响随着我国工业化、城市化进程的加速，土壤重金属污染问题日益严重。
重金属，如铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）和砷（As）等，因其不易降解、生物毒性大、可在食物链中累积等特点，已成为我国环境保护和生态修复的重点关注对象。
这些重金属主要来源于工业废水、废气、固体废弃物的排放，以及农药、化肥的滥用等。
土壤重金属污染对生态环境和人类健康产生了严重影响。
一方面，重金属在土壤中积累会破坏土壤结构，降低土壤肥力，影响农作物的正常生长和产量。
另一方面，重金属可通过食物链进入人体，长期积累会对人体健康造成危害，如损害神经系统、肾脏、肝脏等器官，甚至引发癌症等严重疾病。
《土壤—植物系统中稀土重金属复合污染的交互作用研究》篇一土壤-植物系统中稀土重金属复合污染的交互作用研究一、引言随着工业化和城市化的快速发展，稀土元素（REEs）和重金属（HMs）的污染问题逐渐凸显，尤其是它们在土壤-植物系统中的复合污染现象引起了广泛关注。
土壤作为生态系统的基石，其污染直接影响着植物的生长与发育，进而影响整个生态系统的平衡。
稀土元素因其独特的物理化学性质，常被用于多种工业领域，而重金属污染则主要来源于工业排放、农业活动等。
本文旨在研究土壤-植物系统中稀土重金属复合污染的交互作用，为环境保护和生态修复提供理论支持。
二、研究背景与意义近年来，稀土元素和重金属在土壤中的积累已成为一个全球性的环境问题。
这些元素在土壤中的存在形态、迁移转化及其对植物生长的影响是当前环境科学研究的热点。
特别是稀土重金属复合污染的情况下，它们之间的交互作用对土壤性质、植物生长及生态系统的影响更为复杂。
因此，深入研究土壤-植物系统中稀土重金属复合污染的交互作用具有重要的科学价值和实践意义。
三、研究方法与数据来源本研究采用野外实地调查与室内实验相结合的方法。
首先，我们在具有代表性的地区进行土壤和植物样品的采集，分析土壤中稀土元素和重金属的含量及分布。
随后，通过室内实验，模拟不同浓度的稀土重金属复合污染条件，观察其对植物生长的影响，并分析其交互作用机制。
数据来源主要包括实验室分析数据、文献资料及网络公开数据。
四、稀土重金属在土壤中的存在形态与交互作用1. 存在形态：稀土元素和重金属在土壤中的存在形态受土壤类型、pH值、氧化还原条件等多种因素影响。
一般来说，它们主要以离子态、络合态及吸附态等形式存在。
2. 交互作用：稀土元素与重金属之间存在竞争吸附、络合反应等交互作用。
在复合污染条件下，这些交互作用可能加剧或缓解稀土元素和重金属的生物有效性，进而影响植物的生长。
五、稀土重金属复合污染对植物生长的影响1. 生长抑制：高浓度的稀土元素和重金属会抑制植物的生长，表现为植株矮小、叶片黄化等症状。
木本植物修复土壤重金属污染的研究进展随着工业化进程的加快，重金属污染土壤的面积逐年增长，严重威胁着人类健康和生态环境的稳定性。
目前，吸附、沉淀、络合、还原、氧化等传统的土壤修复技术已得到广泛应用，但这些技术面临着周期长、成本高、效率低等问题，从而导致当前研究重点转向了更加有效、快速和低成本的新型土壤修复技术，尤其是利用植物进行土壤修复的技术研究受到了越来越多的关注。
一、植物与重金属之间的相互关系1.重金属对植物的影响大量的研究表明，重金属对植物的生长和发育、代谢和免疫等方面都有着不同程度的影响。
其中，镉污染是最为普遍和严重的重金属污染类型之一，可以被吸收到根部并积累在植物的各个器官中，如叶片、茎、根等，从而导致植物生长受到抑制、代谢受到干扰、产量减少等。
2.植物对重金属的吸收和积累木本植物对重金属的生物吸收能力比较强，多数物种可以把污染土壤中的重金属吸附到自己的器官中，并随生长逐渐向根、茎、叶传输和积累，之后通过根或叶的脱落、树皮褪落等方式将其排放到环境中。
此外，木本植物气孔带来的局部酸化作用也有利于重金属的转化和吸收。
1.土壤修复机制木本植物修复土壤重金属污染的机制可以通过植物的吸收、积累、耐受和转化等过程进行整体解析。
植物吸收重金属通过植物根系吸收，随后在根部被固定、转化和酸化，然后从母体传输出去。
植物积累重金属的位置和速率取决于物种、生理状态和重金属浓度。
植物耐受重金属是指植物的生长和代谢受到了明显的影响，但它们能够通过生理变化来适应环境。
植物转化重金属的机制常常通过离子吸附、络合、螯合等途径实现。
2.适宜物种的筛选根据被修复土壤重金属污染的种类和浓度，选择适宜的修复植物非常重要，这可以最大限度地提高修复的效率。
目前，经过实践证明，泡桐、五代柳、银杏、广玉兰、竹子等木本植物拥有较强的重金属吸收和积累能力，其修复效果得到了广泛认可。
3.处理方法和技术目前，主流的木本植物修复技术包括：单一植物修复、混合植物修复、耐重金属物种混播修复等。
土壤重金属污染植物修复研究进展摘要：植物修复是一项新兴的绿色环保重金属污染物修复技术。
本文在概述我国土壤重金属污染物的种类和污染现状的基础上，阐述了植物修复类型与机理、植物修复影响因素、植物修复的限制因素，并提出提高修复效率的手段，最后对重金属污染物植物修复进行了展望。
关键词: 重金属；土壤污染；植物修复土壤是人类及众多生物赖以生存发展的物质基础之一。
污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响[1]。
在经济全球化的大背景下，工业化和城镇化迅速发展，土壤污染日益严重[2]。
重金属是土壤重要污染物之一，它在土壤中迁移转化，易于被植物或微生物吸收利用，继而通过食物链进入人体，引起各种生理功能改变，导致各种急慢性疾病，如慢性中毒、致癌和致畸等。
同其他种类的污染物相比，重金属污染具有隐蔽性、毒性大、长期性和不可逆转性等特点[3]。
如何防治土壤重金属污染已成为我国乃至全球的研究焦点。
物理、化学及生物的方法都可用于修复重金属污染土壤，但是植物修复长期以来被公认为是净化水土资源的一种绿色环保的方法[4]，它是一种能让土壤免受扰动、绿色、生态友好的生态修复技术。
近年来，对重金属植物修复技术的研究，特别是耐重金属和超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用、以及根际物理化学特性研究方面已经取得了重要进展[1]。
鉴于土壤重金属污染严重以及植物修复技术的重大意义，本文将从我国土壤重金属污染现状、植物修复技术以及植物修复技术的限制性因素三个方面进行综述，以期为该领域的深层次研究提供参考。
1我国土壤重金属污染物来源及污染现状1. 1土壤重金属污染物种类及来源重金属是指密度在 4. 0 以上的60 种元素或密度在 5. 0 以上的45 种元素，通常可以分为以下 3 类：(1) 具有生物毒性的金属汞( Hg) 、镉( Cd) 、铅( Pb) 、铬( Cr) 、铜( Cu) 、锌( Zn) 、钴( Co) 、镍( Ni) 、锡( Sn) 、钒( V) 以及类金属砷( As) 、硒( Se) 等；贵重金属如( Au) 、银( Ag) 、铂( Pt) 、钯( Pd) 、钌( Ｒu)等; ( 3) 放射性金属铀( U) 、钍( Th) 、镭( Ｒa) 、镅( Am) 等[5]。
重金属污染物来源广泛，我国重金属污染物主要来及采矿、冶炼、金属加工等工业排放的三废和农业上化肥和农药残留。
我国主要重金属污染物来源详见表1。
表 1 我国主要土壤重金属污染物及来源Tab.1 Main heavy metal pollutant and its resources 主要污染物来源汞Hg 采矿业，化工业，电子工业，仪表制造业，冶金工业镉Cd 冶金业，电镀业和颜料、涂料工业铬Cr 铁路工业、耐火材料工业，电镀工业，皮革工业和染料、颜料等工业铅Pb 农业砷As 采矿业和冶金业镍Ni 电镀业，采矿、冶金、石油化工、纺织、印刷业等银Ag 电镀业和照相业铜Cu 采矿业及冶金业锌Zn 采矿业，冶金业，造纸业，机械制造业等1.2我国重金属污染现状2014年4月17日，环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》指出，我国耕地土壤环境质量堪忧[6]。
调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。
我国受重金属污染耕地面积逐年增长，1980年污染耕地面积266.7万公顷，1988年增加到666.7万公顷，1992年增加到1000万公顷[7]。
重金属已成为土壤中长期存在的“毒瘤”，据不完全统计，我国每年因土壤金属污染而损失的粮食产量达1000万吨，直接经济损失达2000多亿元人民币。
中国环境监测总站的资料显示，我国土壤重金属污染中最严重的是镉污染、汞污染、血铅污染和砷污染。
近年来发生的重金属污染事件很多，2006年湖南湘江株洲镉污染；2007年太湖、巢湖、滇池爆发蓝藻危机；2009年、2010年多地曝出的血铅超标事件；2012年初广西龙江镉污染；2014广西大新县重金属污染等。
经统计，我国24个省(市) 城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320 个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60.6 万公顷。
重金属通过土壤影响食品安全性，进而影响人类的生命安全，如何高效快速地修复重金属污染土壤成为了我国农业可持续发展急需解决的问题。
2植物修复2.1植物修复产生与发展“植物修复”(Phytoremediation)是指将某种对污染元素具有特殊吸富的植物种植在该元素污染的土壤上,并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。
1583年意大利植物学家Cesalpino首次发现在意大利托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特殊植物，这是有关超富集植物(Hyperaccumulator)[8]的最早报道。
1977年，Brooks提出了超富集植物的概念( hyperaccumulator)[9]。
1983年，Chaney首次提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染物的思想。
以后的研究证明这些植物是一些地方性的物种[10]，其区域分布与土壤中某些重金属含量呈明显的相关性[11,12]。
2.2植物修复类型与机理2.2.1植物修复污染土壤的途径和调控机制根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取(phytoextraction)、植物挥发(phytovolatilization)和植物稳定(phytostabilization)三种类型(表2）。
（1）植物提取是指利用一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物从土壤中吸取重金属，将其转移、贮存到地上部并通过收获植物地上部而去除土壤中污染物的一种方法[13]。
该方法适合于从污染的土壤中去除如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V或土壤中过量的营养物质如NH4、NO3等[14]。
通过连续种植超积累植物即可将土壤中的重金属降到可接受的水平。
比如，芥菜能够从土壤中吸收Pb、Cu和Ni等重金属物质并将其转移到地上部分，吸收重金属物质的量通常能够达到自身干重的1-9%[15]。
植物提取土壤污染物的过程和机制由4部分组成：①土壤中重金属污染物的释放，不同形态的土壤重金属污染物相互作用和转换后达到平衡状态，转换为容易被植物根系吸收的重金属污染物；②根系对重金属污染离子的吸收；③引起重金属污染的离子从根向地上部运输；④植物地上部累积重金属污染离子。
植物提取法不仅能够有效降低土壤中重金属污染物的含量，而且能够实现金属物质的回收利用，因此被认为是最经济有效的植物修复手段。
（2）植物挥发是利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的某些重金属转化为挥发形态，或者植物将某些重金属吸收到体内后将其转化为气态物质释放到环境空气中。
研究表明，花椰菜能够吸收土壤中的Se并将其以甲基硒酸盐的形式挥发[16]，故能够有效减少土壤中Se的含量。
然而这种方法只是改变了污染物存在的介质，释放到大气中的污染物将产生二次污染问题，仍会对人体造成伤害，故对环境安全存在一定风险。
（3）植物稳定是通过耐重金属植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金属，以降低其生物有效性和移动性，达到固定、隔绝、阻止重金属进入食物链的途径和可能性，减少对环境和人类健康危害。
试验证明，Agrostis tenuis和Festuca rubra能够稳定土壤中的Pb和Zn，但在稳定过程中，土壤中重金属的含量并没有减少，只是存在形态发生改变。
当环境条件发生变化时，土壤中重金属可能会重新获得生物有效性。
因此，这种方法不能彻底解决土壤中重金属污染问题。
表 2 重金属污染土壤的植物修复技术比较Tab.2 Comparison of different phytoremediation approaches植物修复技术类型优点缺点植物稳定降低金属流动性，从而降低生物可利用性不能彻底去除土壤中重金属离子植物挥发无须对植物进行产后处理重金属转移到空气中，造成二次污染植物提取能够积累高浓度的重金属元素，实现金属的回收利用地上部分处理问题2.2.2超累积植物对污染物的富集及解毒机理（1）活化。
土壤中重金属污染物主要难溶态形式存在，故需要将其转化为可吸收态才能被植物吸收。
超累积植物主要通过3种形式对土壤重金属污染物进行活化：①通过根系分泌的酸性物质强化植物根系对重金属污染元素的活化和吸收；②植物根系直接分泌污染物结合蛋白等与重金属污染物螯合；③植物通过体内污染物还原酶将高价重金属污染离子还原，增大重金属污染物在土壤中的溶解性，便于植物根系对其吸收[17]。
（2）解毒。
重金属污染物对植物的毒害作用主要表现为两个方面：①重金属污染物离子能与酶活性中或蛋白质中的巯基结合，使细胞代谢紊乱。
②重金属污染物会干扰细胞中物质的运输，并通过氧化还原反应而使细胞发生氧化损伤。
超累积植物的解毒机制即通过细胞壁将重金属污染物沉淀，从而降低重金属污染物对植物体的生理毒性。
重金属污染物主要与植体内各种蛋白结合而产生毒性，而超累积植物根系能够分泌较普通植物多的有机酸类物质并与重金属离子形成螯合物，降低重金属的毒性。
也有一些研究表明，超累积植物通过液泡的房室化作用起到对重金属的解毒效果[18]。
表3某些植物种对重金属的超富集状况及其来源[20]Tab.1 Some plant hyperaccumulators of heavy metals and references重金属元素Heavy metals 植物种Plants叶片中重金属Cont.inleaves(mg/kg)发现地点Locationfound文献来源ReferencesZn 遏蓝菜属(Thlaspi calaminare) 39600 德国Reeves &Brooks(1983)Cd 遏蓝菜属(Thlaspi caerulescens) 1800 宾西法尼亚Li,etal.(1977)Cu Aeollanthus biformifolius 13700 扎伊尔) Brooks,et al.(1978）Ni 叶下珠属(Phyllanthus serpentinus) 38100 新喀里多尼亚Kersten,etal.(1979)Co Haumaniastrum robertii 10200 扎伊尔Brooks(1977)Se 黄芪属(Astragalus racemosus) 14900 怀俄明Beath,et al.(1937)Mn 串珠藤属(Alyxia rubricaulis) 11500 新喀里多尼亚Brooks,etal.(1981)金属在植物中的超积累是一种复杂的现象，因为超积累植物的金属吸收、转移和耐受分别受不同的基因控制，很难找到只耐受或只积累重金属的植物[19]。
