下载文档原格式
水稻对重金属镉和铅的吸收和运转及栽培环境的影响研究一、本文概述本文旨在深入研究水稻对重金属镉（Cd）和铅（Pb）的吸收和运转机制，以及栽培环境对这些过程的影响。
水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生长环境中的重金属污染问题日益引起人们的关注。
镉和铅是两种常见的重金属污染物，它们在水稻田中的积累和转运对水稻的生长、产量和品质产生显著影响，同时也对人类健康构成潜在威胁。
因此，探究水稻对这两种重金属的吸收、转运机制以及环境因子对这些过程的影响，对于保障水稻安全生产、降低重金属污染风险具有重要的理论和实践意义。
本文将从水稻对重金属镉和铅的吸收和转运机制入手，分析水稻根部对重金属的吸收、茎部对重金属的转运以及籽粒对重金属的积累等过程。
本文还将探讨土壤pH、土壤有机质、灌溉水质等栽培环境因素对水稻重金属吸收和转运的影响。
通过综合分析这些因素，本文旨在为减少水稻对重金属的吸收和积累提供理论依据，为水稻安全生产和重金属污染防治提供科学指导。
二、水稻对重金属镉和铅的吸收机制水稻作为一种重要的粮食作物，其对环境中重金属的吸收和转运机制一直是环境科学和农业科学研究的重要课题。
特别是镉（Cd）和铅（Pb）这两种常见的重金属，由于其在环境中的广泛存在和潜在的生态风险，对水稻生长和产量构成严重威胁。
因此，研究水稻对重金属镉和铅的吸收机制，对于理解重金属在水稻体内的分布、积累和转运规律，以及优化水稻种植技术和降低重金属污染风险具有重要的理论和实践意义。
重金属镉和铅在水稻体内的吸收主要发生在根部。
根系通过主动运输或被动扩散的方式，将土壤中的重金属离子吸收进入根细胞。
其中，主动运输通常涉及到特定的转运蛋白，这些转运蛋白能够识别并转运重金属离子。
被动扩散则是指重金属离子顺浓度梯度进入根细胞，这一过程通常不需要额外的能量供应。
吸收进入根细胞的重金属离子，一部分会被细胞内的螯合剂（如谷胱甘肽、植物螯合肽等）结合，形成稳定的络合物，从而降低其对细胞的毒性。
生物修复技术在重金属污染土壤中的应用近年来，随着中国工业的快速发展和城市化进程的加速，重金属污染成为普遍存在的环境问题。
重金属污染对人类健康、生态环境和经济社会发展带来了重大危害。
因此，寻求有效的污染治理技术是当务之急。
其中，生物修复技术成为了一种备受关注的环境治理技术之一。
一、重金属污染的成因与危害重金属污染主要来源于化肥、农药、工业废料等排放物的直接排放、积累和迁移过程。
随着这些排放物的积累，重金属元素会被吸附在土壤粒子表面，形成一种累积效应。
同时，重金属元素在土壤中具有较长的半衰期，质量很难被分解和清除，而且也会形成一种链式反应，使污染范围不断扩大，不断形成一个污染链。
重金属在农田中，可以通过作物的吸收和集中而进入人类的食物链，使人体受到长期的危害，比如肾衰竭、癌症等等。
二、生物修复技术的优势与传统的化学、物理治理技术相比，生物修复技术具有多种优势。
首先，生物修复技术可以直接利用天然的生物资源，使治理手段更加环保、易行、显著、持久、经济，并且不会产生二次污染。
其次，生物修复技术可以改善土壤质量，提高其生境功能和生产潜力，促进农业可持续发展。
最后，生物修复技术与污染源相互作用，瞄准污染源的治理效果明显，优化治理效果。
三、生物修复技术的分类生物修复技术主要有二种分类：一是生物化学修复技术，其主要方式是微生物在修复过程中代谢产生的物质，与持久性有毒物质发生作用并将其有毒能力消减，从而达到清除污染的目的；二是植物修复技术，利用植物在修复过程中，通过生物累积、生物去除和转化等方式来梳理土壤中的重金属元素，达到清除污染的目的。
四、植物修复技术的应用植物修复技术是指使用特定的植物来净化土地或水域，目的是清除土壤或水域中的污染物。
植物修复技术的应用具有一定优势，一方面，它不会破坏土壤原有的微生物群落和土壤结构；另一方面，它还能保持原始植被的特性，使得生态系统的可持续性和稳定性得以维护。
目前，植物修复技术具有以下主要的应用方式：（一）植物吸收植物吸收是指植物根系吸收土壤中的重金属元素，通过根系管束和根毛活动，将其吸附到植物体内，并将其往上推升到枝叶中进行积累。
土壤重金属污染的植物处理技术土壤是人类赖以生存的最基本的物质基础。
然而，随着人口的不断增长，由于工业三废和农用化学品以及矿区的污染, 有相当数量农田的土壤质量日趋下降。
其中，受重金属污染的土壤面积有逐年增加之势。
土壤重金属污染可经水、大气、植物等介质最终危害人体健康。
更为严重的是这种污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点。
因此，寻求缓解或解决此类污染的办法成了全球关注的棘手问题。
治理土壤重金属污染的途径主要有两种:一是改变重金属在土壤中的存在形态,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属,以使其存留浓度接近或达到背景值。
当前，修复重金属污染土壤的方法主要有物理法、化学法和生物法。
物理法和化学法往往需要改变土壤的原有结构，破坏土壤生态，花费大量的人力和财力，并且有可能会造成“二次污染”。
而作为生物法典范的植物修复技术具有不可替代的优势，治理过程对原来的土壤扰动较少，能够逐渐减少甚至清除其中的重金属，且成本低廉，是真正“绿色安全”且能够标本兼治的方法土壤受重金属污染的状况在世界上越发成为重要的环境议题。
尤其在我国，自2009年以来，中国连续发生了30多起重特大重金属污染事件。
据报道，中国受污染的耕地面积达2000万公顷，约占耕地总面积的五分之一，造成直接经济损失达100多亿元。
传统重金属污染土壤的修复技术包括化学吸脱附、客土法(从外地运载乾净土壤加入受污染土壤达到降低污染物的浓度)、现地淋洗土壤法以及现地电熔法等也存在著许多难以克服的缺陷，包括资金耗费与化学药剂的问题等。
近年来，一种运用植物来去除有毒重金属的新型态植物修复技术给这一问题提供了另外的一套思考路径。
该技术在国外也被认为是一种低成本而有效的"绿色"技术。
植物修复技术分为四类：1植物提取，即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。
综合实验：土壤对重金属的吸附性质土壤中的重金属污染主要来自于工业废水、农药、污泥和大气降尘等。
过量的重金属可引起植物的生理功能紊乱、营养失调。
由于重金属不能被土壤中的微生物所降解，因此可在土壤中不断地积累，并为植物所富集并通过食物链危害人体健康。
重金属在土壤中的迁移转化主要包括吸附作用、配合作用、沉淀溶解作用和氧化还原作用，其中又以吸附作用最为重要。
铜是植物生长所必不可少的微量营养元素，但含量过多也会造成植物中毒。
土壤的铜污染主要是来自于铜矿开采和冶炼过程。
进入到土壤中的铜会被土壤中的粘土矿物微粒和有机质所吸附，这种吸附能力的大小将影响着铜在土壤中的迁移转化。
因此，研究土壤对铜的吸附作用对于正确评价土壤中铜的环境生态效应具有重要意义。
一、实验目的1.了解土壤对铜吸附作用的机理及影响因素。
2.学会建立吸附等温线的方法。
二、实验原理不同土壤对铜的吸附能力不同，在不同的条件下同一种土壤对铜的吸附能力也有很大差别。
而对吸附影响比较大的两种因素是土壤的组成和pH值。
为此，本实验通过向土壤中添加一定数量的腐殖质和调节待吸附铜溶液的pH值，分别测定上述两种因素对土壤吸附铜的影响。
土壤对铜的吸附可采用Freundlich吸附等温式来描述。
即：nQ/1KC式中：Q—土壤对铜的吸附量（mg/g）；C—吸附达平衡时溶液中铜的浓度（mg/L）；K，n—经验常数，其数值与离子种类、吸附剂性质及温度等有关。
将Freundlich 吸附等温式两边取对数，可得：C nK Q lg 1lg lg += 以Q lg 对C lg 作图可求得常数K 和n ，将K ，n 代入Freundlich 吸附等温式，便可确定该条件下的Freundlich 吸附等温式方程，由此可确定吸附量Q 和平衡浓度C 之间的函数关系。
三、仪器和试剂1.仪器（1）原子吸收分光光度计。
（2）恒温振荡器。
（3）离心机。
（4）酸度计。
（5）复合pH 玻璃电极。
（6）容量瓶：50mL ，250mL ，500mL 。
土壤重金属污染对植物的影响一、背景介绍土壤是所有生物的生存基础，但是，现代工业、农业、采矿等活动都会排放大量的重金属污染物，导致土壤污染。
土壤重金属污染已经成为全球性的环境问题，对生态系统和人类健康产生严重影响。
在其中，植物在土壤重金属污染环境下的生长状况及其对人类的食品安全也引起了广泛的关注。
二、土壤重金属对植物的影响1. 植物叶片受损土壤中过量的重金属会影响植物的光合作用，因此会引起植物叶片变黄、枯萎等症状，降低了植物的光能利用效率。
2. 植物生长受影响土壤中高浓度的重金属会影响植物的吸收和利用营养元素的能力，导致植物叶片数量减少、根系变化和茎膨胀度减少。
3. 植物表现出异常现象在重金属污染环境中，植物体内生长的不正常现象会更加明显，表现出花瓣颜色变化等异常现象。
4. 可能对食品安全产生威胁植物在生长过程中会吸收土壤中的重金属。
如果植物受到重金属污染，那么就有可能导致植物中长期受污染，积累重金属，并随着人类食用而进入人体。
这会对人类健康产生潜在危害。
三、植物对土壤重金属的吸收和修复1. 植物吸收有些重金属后能够进行修复植物通过吸收土壤中的重金属，可以将重金属吸收到植物体内，通过根瘤菌共生等途径，将被吸收的重金属转化为不可溶性的矿物层或与其他有机物结合，这种现象被称为“植物修复”。
2. 植物对不同重金属的吸收程度不同不同的植物对重金属的吸收和离子平衡有不同的耐受性。
耐受性强的植物能够在污染环境下存活或继续生长，并对土壤污染具有抵抗力。
3. 重金属对植物生态系统的影响有可能是可逆的经过适当的处理和管控，重金属污染土壤环境下的植物生态系统的恢复是有可能的。
通过选择适当的植物种类、改变前期处理/肥料模式、修复等方法可以缓解土壤重金属污染对生态环境的影响。
四、防范和治理土壤重金属污染1. 加速处理和修复污染土壤采用修复技术和生物浸出技术等方法清除污染土壤中的重金属，达到环保排放标准。
2. 通过合理的土壤管理控制重金属污染通过合理的农业管理，例如控制耕种次数、使用有机肥料、控制施肥量等，减少重金属的积累。
重金属污染对植物生长和土壤质量的影响及其修复对策随着工业的发展、城市的扩大以及人口的增加，环境污染已经成为一个越来越严重的问题。
其中，重金属污染是一种较为严重的污染，不仅对人类健康造成威胁，同时也会对生态环境带来重大影响。
本文将重点讨论重金属污染对植物生长和土壤质量的影响及其修复对策。
一、重金属污染对植物生长的影响重金属对植物生长的影响是多方面的。
一方面，重金属可能滞留在植物的根系和叶片中，使得植物无法吸取和利用必需的营养元素。
例如，镉会与铁结合形成不溶性的络合物，影响植物吸收铁，导致植物缺铁性质，从而妨碍植物正常的生长和发育。
另一方面，重金属污染还可能破坏植物的生理和代谢过程，引起植物的毒性反应。
例如，铜和锌的高浓度可能导致植物的氧化还原状态失衡，从而破坏细胞膜结构和蛋白质，使植物失去正常的代谢活动，最终导致植物死亡。
二、重金属污染对土壤质量的影响重金属污染不仅对植物生长造成危害，同时还会对土壤质量造成不利影响。
重金属的长期积累可能导致土壤酸化、生物降解能力下降、土壤水分利用率下降等问题的出现。
重金属污染还可能导致土壤微生物群落的变化，从而影响土壤有机质的分解、氮循环和磷循环等生态过程。
此外，重金属对土壤微生物和土壤动物的生理和生态效应也会对土壤生态系统功能带来威胁。
三、重金属修复的对策为了解决重金属污染对植物生长和土壤质量的影响，需要采取有效的修复对策。
目前常见的重金属修复技术包括生物修复、化学修复和物理修复等。
生物修复指的是通过植物、微生物或动物等进行修复，属于自然修复的范畴。
化学修复则是借助化学技术进行修复，例如利用石灰、活性炭等材料进行中和、吸附重金属。
物理修复则是通过物理力学的方法进行修复，例如土壤深耕、覆盖、加压反渗透、土壤电化学修复等。
不同的修复技术有着不同的优劣势，因此应根据具体情况进行综合考虑。
四、结论综上所述，重金属污染对植物生长和土壤质量的影响是不可忽视的。
为了保护生态环境和人类健康，需要采取有效的重金属修复对策。
文章编号:10002694X (2009)0520859207植物修复技术在土壤重金属污染中应用的研究进展 收稿日期:2008210207;改回日期:2008210223 基金项目:国家“973”项目(2009CB421306);国家自然科学基金项目(40671195,40771004);国家科技支撑计划林业项目(2006BAD26B08203)和国家科技支撑计划项目(2007BAD46B08)共同资助 作者简介:刘小宁,男(1984—),河南安阳人,在读研究生,研究方向为植物生理生态及干旱环境变化。
Email :liuxn___601@ 3通讯作者:马剑英(Email :jyma @ )刘小宁1,马剑英13,张慧文2,崔永琴1,段争虎1(1.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站,甘肃兰州730000;2.兰州大学西部环境教育部重点实验室,甘肃兰州730000)摘 要: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。
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。
重点涉及了其中的植物提取和植物稳定两种修复类型,当它们与其他诸如稳定同位素标记技术、基因工程技术等相结合时,可以提高植物的修复效果。
而超积累植物由于其独有的生理特性非常适用于大规模应用。
最后探讨了植物修复技术在土壤污染治理中的一些不足、发展趋势和研究重点。
关键词:植物修复;重金属;土壤;超积累植物;基因工程中图分类号:X53文献标识码:A 土壤是人类赖以生存发展所必需的生产资料,也是人类社会最基本、最重要的自然资源之一。
随着各国工业化的深入和人类不合理活动的加剧,多种含重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤中相应重金属的富集。
重金属镉在植物体内的转运途径及其调控机制一、本文概述镉（Cadmium，Cd）是一种有毒的重金属元素，广泛存在于环境中，对生态系统和人类健康构成严重威胁。
植物作为生态系统的重要组成部分，常常成为重金属污染的主要受害者。
然而，植物也具有一定的耐受和积累镉的能力，其内部转运途径和调控机制的研究对于理解植物对重金属的响应和抗性机制具有重要意义。
本文旨在探讨重金属镉在植物体内的转运途径及其调控机制，以期为植物重金属污染修复和农业生态安全提供理论支持和实践指导。
文章将首先介绍镉污染的现状及其对植物的影响，阐述研究镉在植物体内转运途径和调控机制的重要性和紧迫性。
随后，将综述镉在植物体内的吸收、转运和积累过程，包括镉离子进入植物细胞的方式、在细胞内的转运途径以及最终在植物体内的分布情况。
在此基础上，文章将深入探讨镉转运的调控机制，包括与镉转运相关的基因、蛋白及其相互作用，以及环境因子对镉转运的影响。
文章将总结当前研究的不足和未来的研究方向，以期为植物重金属污染修复和农业生态安全提供有益参考。
二、重金属镉在植物体内的吸收与转运重金属镉（Cd）作为一种有毒的非必需元素，在环境中的广泛存在对植物生长和生态系统健康构成了严重威胁。
植物对镉的吸收与转运是一个复杂的过程，涉及多个生理和分子机制。
镉进入植物体的主要途径是通过根系。
植物根部细胞通过质膜上的转运蛋白主动或被动地吸收土壤中的镉离子。
这些转运蛋白通常对多种金属离子具有广泛的底物特异性，因此它们也可能参与其他金属离子的转运。
镉离子进入细胞后，可以与细胞内的有机分子（如蛋白质、核酸和磷脂）结合，形成稳定的复合物，从而改变这些分子的结构和功能。
一旦镉离子被根部细胞吸收，它们就可以通过质膜上的转运蛋白进入细胞的液泡中，或者通过木质部被运输到地上部分。
木质部是植物体内的主要输导组织，负责将水分和溶解在水中的营养物质从根部输送到地上部分。
在木质部汁液中，镉离子通常与有机酸、氨基酸或其他小分子结合，形成可溶性的复合物，从而被运输到植物的茎、叶和果实等部位。
植物修复土壤重金属污染综述1前言1.1 土壤重金属污染的现状与危害土壤是人类获取食物和其他再生资源的物质基础1，是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。
世界面临的粮食、资源和环境问题与土壤密切相关2。
然而近年来，由于工农业的发展，土壤环境污染日严重。
含重金属污染的农田灌溉，农药和化肥的施用，工业污泥和垃圾农用，大气中的污染物沉降，采矿冶炼，电子、制革和染料等工业产生的三废及汽车尾气排放等等都使土壤中的重金属急剧增加，已远远超过土壤的自净能力。
土壤的重金属污染使得土壤肥力退化、作物产量与品质降低、恶化水环境，并能通过重金属在作物的可食部位过量积累后再通过食物链严重地威胁着人类的健康3.1.2污染土壤的植物修复途径环境的重金属污染是一个全球性的难题4。
自然净化过程十分漫长，一般需要成千上万年的时间。
在人类不断探索寻求治理环境中重金属污染的进程中，经历了传统的方法包括客土法，淋溶法等物理方法以及生物还原法，络合浸提法等化学方法，然而这些方法不仅成本昂贵，需要特殊的仪器和专业人员，而且对大面积的污染无可奈何，更不能从根本上解决问题;人们不得不寻找新途径，而对环境保护的日益重视又催生着成本低廉，方便可行的新方法的产生，在这种形势下，植物修复应运而生。
植物修复是指在不破坏土壤生态环境的情况下，利用自然生长的植物根系从土壤中提取有害物质并大部分转移至地上部。
人们发现植物吸收重金属元素具有很强的选择性，有些植物甚至显示超积累功能，即对某些重金属元素的吸收超过一般植物的100倍以上，其中超积累植物积累的Co、Ni、Cr、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上，积累的Mn、Zn一般在1%以上。
超积累植物像一个太阳能驱动泵将土壤中的过量元素不断地泵到植物体内，使得植物修复重金属污染土壤成为可能。
与传统的物理化学方法治理土壤污染的技术相比，植物修复具有无可比拟的优点:(1)成本低廉，利用自然植物，通过传统的农业种植方法即可。
重金属在土壤一植物体系中的迁移及其机制(1)土壤一植物体系土壤‘植物体系具有转化储存太阳能为生物化学能的功能，一而微量重金属是土壤中植物生长酶的催化剂；微量重金属又是一个强的“活过滤器”，当有机体密度高时，生命活力旺盛，可以经过化学降解和生物代谢过程分解许多污染物；一微量重金属可以促进土壤中许多物质的生物化学转化，但土壤受重金属污染负荷超过它所承受的容量时，生物产量会受到影响。
因此，土壤一植物系统通过一系列物理化学或生物代谢过程对污染物举行吸附、交换、沉淀或降解作用，使污染物分解或去毒，从而净化和庇护了环境。
(2)污染物由土壤向植物体系中的迁移土壤中污染物通过植物根系根毛细胞的作用堆积于植物的茎、叶和果实部分。
迁移方式：污染物由土壤通过植物体生物膜的方式迁移，可分为被动转移和主动转移两类。
(3）影响重金属在土壤一植物体系中转移的因素①植物种类、生长发育期。
②土壤的酸碱性和腐殖质的含量。
如在冲积土壤、腐殖质火山灰土壤中加入Cu、Zn、Cd、Hg、Pb等元素后，观看对水稻生长的影响：Cd造成水稻严峻的生育障碍；Pb几乎无影响。
在冲积土壤中，其障碍大小挨次为Cd Zn Cu Hg Pb；在腐殖质火山灰土壤中则为Cd Hg Zn Cu Pb。
③土壤的理化性质。
a.土壤质地； b.土壤中有机质含量； c.pH普通来说，土壤pH越低，土壤中的重金属向生物体内迁移的数量越大； d．土壤的氧化还原电位土壤Eh值的变幻可以挺直影响到重金属元素的价态变幻，并可导致其化合物溶解性的变幻。
④重金属的种类、浓度及存在形态。
如CdSO4、Cd3(PO4)2和CdS三种不同形态的福在土壤中，试验发觉对水稻生长的抑制与镐的榕解度有关。
⑤重金属在植物体内的迁移能力。
(4)典型重金属在土壤的堆积和迁移转化①镉(Cd)镉对生物体和人体是非必须的元素，它在生物圈的存在，经常给生物体带来有害的效应，是一种污染元素。
a．来源地壳中福平均量为0.15mg/kg，未污染土壤中Cd主要来源于其成土母质，我国土壤的背景值为0.017~0.33mg/kg,受污染土壤中Cd主要来源于冶炼厂、电镀厂、涂料第1页共3页。
土壤中铁氧化物对重金属的微生物吸附原理及现状分析马垚（扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州225100）土壤中铁氧化物对重金属元素及某些阴离子有富集作用，同时决定这些元素在土壤中的迁移、存在形态及其对植物的有效性，常见于水稻根际的铁膜主要由铁氧化物组成。
土壤中氧化铁一般由微生物介导产生，铁氧化细菌（Fe(II)-oxidizing bacteria ，FeOB ）就是典型代表。
我国对于嗜中性微好氧铁氧化菌的研究还很少，虽然它们作用较大，但因其较难培养且生长速度缓慢，给研究造成一定困难。
试验采用扬州水稻土为样品，测定其pH 、游离铁含量、有机质含量等理化性质，并且利用半固态梯度管法和单菌落稀释转接法对铁氧化细菌FeOB 进行稀释培养计数、分离和纯化，对分离方法作部分探讨。
结果表明，水稻根内外每1g 干土可培养铁氧化菌为1.5×107细胞，高通量测序结果显示根内外细菌群落组成接近，而处理间有所差异。
水稻；铁氧化菌；重金属；培养球化学屏障。
湿地植物根系具有通气的结构，能将氧气输送到根系周围的土壤中，形成氧化还原电位差，氧气和Fe 2+浓度梯度，为微氧FeOB 提供良好的生活环境[13]。
FeOB 氧化铁，形成的氧化物吸附在植物的根际周围。
这些氧化物被称为铁膜[3]。
微生物氧化亚铁是水稻土的一种常见现象，是水稻土生物地球化学过程的中心环节。
因此，在日益严重的农田重金属污染中，使用微生物氧化铁钝化镉是一个不错的选择。
4目前铁氧化菌培养研究面临的问题微生物处理环境污染具有传统方法无可比拟的优点，如无二次污染、运行能耗低、操作方便。
铁氧化细菌（FeOB ）对重金属污染的自然环境有显著影响。
铁氧化物细菌在许多元素的生物地球化学循环中也起着重要作用。
国内对嗜中性微氧铁氧化菌的研究较少。
探讨FeOB 修复有机/无机污染物的能力，研究FeOB 的电子输运和生长机理，以及新物种的分离和筛选有待进一步探索。
首先，在铁氧化物细菌的研究中，铁氧化物细菌的生物量低、生长速度慢是2个主要问题。
土壤对重金属的吸附-回复土壤对重金属的吸附是指土壤颗粒表面吸附重金属离子的过程，是土壤对环境中重金属污染的重要防止和治理方式之一。
本文将逐步回答土壤对重金属的吸附过程、影响因素、吸附机制以及提高土壤对重金属吸附能力的方法。
一、土壤对重金属的吸附过程土壤对重金属的吸附过程是一个动态平衡过程。
一方面，土壤中的各种成分如有机质、粘粒、孔隙等具有较大的表面积和表面活性，能够吸附大量的重金属离子。
另一方面，重金属离子在土壤中通过水解、配位等化学反应形成各种离子态和络合物，从而被土壤吸附。
二、影响土壤对重金属吸附的因素1. pH值：土壤pH值是影响土壤对重金属吸附的重要因素。
一般来说，土壤的pH值越低，其对重金属的吸附能力越强，因为在酸性条件下，重金属离子更容易与土壤颗粒表面的负电荷区域发生吸附反应。
2. 有机质含量：土壤有机质含量高的地区，其对重金属的吸附能力较弱。
这是因为有机质中的功能基团能够与重金属形成胶体或络合物，从而减少重金属离子与土壤颗粒间的相互作用。
3. 孔隙度：土壤孔隙度越大，其吸附重金属的能力越强。
这是因为孔隙度的增大能够提供更多的吸附位置，从而增加重金属与土壤颗粒的接触机会。
4. 重金属浓度：重金属离子浓度越高，其在土壤中的吸附量越大。
但当重金属浓度超过一定范围时，由于土壤吸附位点饱和，进而导致重金属向土壤颗粒孔隙中扩散和迁移。
三、土壤对重金属的吸附机制1. 离子交换：土壤中的可交换性阳离子如钠(Na+)、钙(Ca2+)等能够与重金属离子发生交换反应，从而使重金属被土壤颗粒吸附。
2. 静电吸附：土壤颗粒表面具有一定数量的负电荷，而重金属离子通常带有正电荷，因此重金属离子能够通过静电作用与土壤颗粒发生吸附。
3. 配位反应：重金属离子与土壤颗粒表面的氧、氮、硫等功能基团发生配位反应，形成络合物或胶体颗粒，从而吸附重金属。
四、提高土壤对重金属吸附能力的方法1. 改善土壤质地：增加土壤的有机质含量，改善土壤颗粒的结构，提高土壤的孔隙度，从而增加土壤对重金属的吸附能力。
重金属对植物生长的毒害效应及解决方案植物是地球上最为重要的生物资源之一，对维持生态平衡和人类的生存有着重要的作用。
然而，随着工业化的发展和人类活动的不断增加，环境中重金属的含量逐渐增多，给植物生长带来了巨大的威胁。
本文将从重金属对植物生长的毒害效应、重金属来源和解决方案三个方面进行探讨。
首先，重金属对植物生长的毒害效应不容忽视。
重金属如铅、汞、镉等具有强毒性，在植物体内难以分解，并通过植物根系进入植物体内，对植物的正常生理功能产生影响。
重金属主要通过以下方式影响植物生长：（1）抑制植物光合作用：重金属能够堵塞叶片中的气孔，降低二氧化碳的吸收速率，从而影响植物的光合作用和生长速度。
（2）干扰植物的酶活性：重金属通过与酶结合，抑制酶的活性，干扰植物的正常生理代谢过程，导致植物生长受阻。
（3）破坏植物的细胞结构：重金属能够引起细胞膜的损伤，促使细胞内的离子渗漏，破坏植物细胞的结构和功能。
其次，重金属污染的来源多种多样。
重金属来源主要包括两个方面：自然因素和人为因素。
自然因素指地壳中存在的重金属元素，在自然界循环过程中释放到环境中，例如地震、火山喷发等。
人为因素则是由于人类活动产生的重金属污染，如冶炼、电镀、废水排放等。
尤其是工业化程度较高的地区，重金属污染的程度更加严重。
针对重金属对植物生长的毒害效应，现有的解决方案主要包括以下几个方面：（1）重金属污染的防治：通过减少重金属的排放，严格控制工业废水的排放标准，对有害物质进行处理和回收利用，减少重金属进入环境的量。
（2）土壤修复技术：采用物理、化学或生物等方法对受重金属污染的土壤进行修复，如土壤剥离、化学材料修复和微生物修复等。
（3）植物修复技术：一些植物具有重金属的富集能力，可以通过植物修复的方式减少重金属的污染。
这些植物称为重金属超富集植物，如拟南芥、大豆等。
（4）健康饮食和环境教育：培养健康的饮食习惯，选择优质的农产品，减少重金属摄入。
加强环境教育，提高公众的环保意识和责任感。
浅谈植物对土壤中重金属的吸附 摘要：针对中国土壤中重金属污染加剧的趋势，为提高人们对土壤重金属污染的认识，和人们对土壤中重金属污染的重视，特简要介绍相关情况。本文从土壤重金属污染现状概况、植物对土壤重金属的吸收、影响植物吸收土壤中重金属的因素三个方面介绍。并对植物修复土壤中重金属污染的理论提出展望。
关键词 土壤；重金属；植物；吸收 Introduction to Plant for the Adsorption of
Heavy Metals in Soil
Abstract：With the soil pollution of heavy metals getting worse and worse,In order to improve people's knowledge on the soil heavy metal pollution,and the importance of heavy metal pollution in soil,so introduce something about heany metal pollution.This studies about soil heavy metal pollution status、the absorption of heavy metals from soil、the factors affecting plant absorption of heavy metals in soil. The prospect of the theory of phytoremediation of heavy metal pollution in soil is also proposed.
Key words:soil;heavy metal;plant;absorption 引言 土壤是环境要素的重要组成部分，它不仅是农业生产的基础，而且还是人类环境的重要组成部分。它处于自然环境的中心位置，承担着环境中大约90%的来自各方面的污染物。然而，局部地球化学作用或者人为活动的强烈作用，尤其是近年来由于城市和工业的迅速发展，工业废弃物、城市固体废弃物、农业灌溉水污染、肥料和农药的施用，和城市污水处理厂污泥及大气污染的沉降，污染已从城市向周围蔓延。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中的重金属含量过高，并造成生态环境恶化的现象，土壤中的一些重金属元素在低浓度时，对植物而言是必须元素，但有些重金属元素在过量时就会对植物物产生毒害作用，如锌、铜、铬、镍、镉、汞、砷、铅等。 在我国，土壤重金属污染主要来自采矿、冶炼、电镀、化工、电子、制革、染料等工业生产 的三废以及污灌、农药、化肥的不合理施用等。重金属在土壤中积累到一定限度就会对土壤一植物系统产生毒害，并可能通过接触食物链直接或间接地对人体健康产生严重危害。 第 2 页 共 2 页
1 土壤中重金属污染概况 1.1 土壤重金属污染现状 近几十年来，随着工业、城市污染的加剧和农用化学品使用的增加，土壤污染日趋严重，成为我国突出的环境问题之一。因为重金属具有污染物的多元性、隐蔽性、一定程度上的长距离传输性和污染后果的严重性[1]，因此土壤-植物系统污染研究的主要污染物是重金属。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-植物系统迁移累积，进而影响农产品安全乃至人体健康。 据不完全调查，目前全国受污染的耕地约有0.1亿hm2，污水灌溉污染耕地约216.7万hm2，固体废弃物堆存占地和毁田约13.3万hm2，合计约占耕地总面积的1/10以上。据估算，全国每年因重金属污染的粮食达1 200万t，造成的直接经济损失超过200亿元，并对人体健康形成危害[2]。 1.2 土壤中重金属污染形态 植物从土壤中吸收的重金属量与土壤中的重金属总量有一定关系，但土壤中的重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标［3］。研究表明，石灰性污灌土壤0-20cm土层中，Pb、Cd主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在，其次是有机结合态，交换态和吸附态较少；Pb的吸附态大于交换态；而Cd则相反［4］。影响Pb、Cd形态分布的主要因素有pH值、有机质含量、腐殖酸组成和碳酸钙含量等。在某地污灌区土壤分析中，用污染区与对照区比较表明，长期污灌的土壤中铬的平均含量为82.0mg/kg，最高检出值为96.8mg/kg，而对照区耕层土，壤铬的平均含量为74.4mg/kg，经检验，污染区与非污灌区的土壤铬含量差异显著，说明土层已遭受污灌污染［5］。20-40cm土层中铬的含量虽有累积，但差异并不显著，而下层土壤则无明显累积。这是因为土壤有机质对Cr（Ⅵ）的还原作用很明显，随灌溉水进入土壤的Cr（Ⅵ）可被有机质迅速还原为Cr（Ⅲ［6］，而粘土矿物对Cr（Ⅲ）有强烈的吸附和固定作用，在土壤中不易移动，也较难被植物吸收，这是铬只在表层和耕作层中累积的主要原因。而对于汞来说，它的有效形态主要与土壤的硫、氯化物及有机肥料含量有关。在砷污染的土壤中，主要以水溶性砷和钙砷为主，铝砷和铁砷最低［7］。E.A.Woofson等指出，大多数土壤以铁砷为主，若活性铁含量低而钙、铝含量高时，则以钙砷或铝砷为主。 1.3 重金属污染物在土壤中的分布 土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、代换或络合、生物作用的结果，大部分被固定在耕作层中，一般很少迁移至46cm以下的土层，但砷在土壤中的动态行为与铜、铅、镉等有所不同，在含有大量铁、铝组分的酸性(PH5.3-6.8)红壤中，砷酸根可与之生成难溶盐类而富集于30-40cm耕作层中。还有研究表明，金属污染物主要累积在土壤耕作层，而且其可给态含量较高，分别占全量的60.1%，30%，38%和2.2%［8］。灌溉污水中的汞呈溶解态和络合态，迸入土壤后95%被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附或固定。它一般累积在土壤表层，在剖面上分布自上而下递减［9］。 2 植物对土壤重金属的吸收和积累 生长在被重金属污染的土壤中的植物，其体内必然会发生重金属累积。维诺格拉多夫指 第 3 页 共 3 页
出，植物累积化学元素的情况至少可以分为两种类型:(l)由于某区环境中元素含量高，该区全部有机体中该化学元素的含量均高；(2)某种有机体(经常是某一个属)能特别聚集某种化学元素。即在同一土壤上有的植物能选择吸收累积这些元素，有的植物能选择吸收那些元素。如所有生长在含铜土壤中的植物，含铜量都显著增高。同是生长在酸性土壤条件下的植物，石松科植物和野牡丹科植物等富积大量的铝，有的含量高达1%以上(占干物质)，而酸性土壤中的其它植物含量只有0.05%左右。 植物吸收重金属并将其转移和累积到地上部，要经过一系列的生理生化过程，如根际土壤金属离子的活化，金属离子的跨膜转运，通过木质部、韧皮部向地上部的长途运输，重金属离子在细胞内的分配和区室化等。现代分子生物学与生物技术的发展，使人们从分子水平上阐明植物对金属离子的吸收、累积和解毒机制成为可能。 同时，以富集和超富集植物为主体的生态修复技术在土壤重金属污染治理中发挥着重要作用。 2.1 不同种类的植物对重金属的吸收效应 同一种类的植物对不同的重金属元素的吸收富集能力不同，不同种类的植物对同一种重金属元素的吸收富集能力也不同［10-14］。周根娣等人［15］对上海市农畜产品的调查结果表明，叶类蔬菜较其他类别的蔬菜污染严重。GZurera-cosano等人［16］研究发现蔬菜品种中间重金属含量呈极显著差异(P<0.01)。王丽凤等人［17］调查结果表明，沈阳市蔬菜中重金属含量大小顺序为:叶类菜＞根茎菜＞瓜果类，与冯恭衍等人［18］的研究结果相一致。章金鸿等人［19］对深圳福田树林中三种植物的研究表明不同种类植物对土壤中Cu、Pb、Zn、Cd四种元素的富集能力的大小依次为桐花树秋＞茄＞白骨树。王勇军等人［20］对深圳福田树林中的另外三种植物的研究表明它们对土壤中5种重金属元素富集能力的大小依次为海桑＞无瓣海桑＞秋茄。刘秀梅等人[21]在温室盆栽条件下对生长于污泥中的几种耐铜性植物体内重金属的含量做了研究，结果表明5种植物对Cu的吸收顺序是:遏蓝菜＞羽叶鬼针草＞酸模＞紫首稽＞印度芥茉。王新等人[22]利用田间小区实验的方法，研究了玉米、水稻、大豆、小麦不同作物对重金属的吸收及重金属在作物体内迁移、积累、分配的规律。研究表明作物种类不同，对重金属吸收、积累的特性也不都是一样的，水稻根系吸收重金属的量较多，占整个作物体吸收量的58%-99%；玉米茎叶吸收重金属的量比其它作物多，占整个作物体吸收量的20%-48%；小麦、大豆籽实吸收重金属的量较多，尤其是Cu、Zn二元素，其吸收占整个作物体吸收的13.8%-68.72%；玉米籽实吸收的量最少，尤其是As元素，仅占0.91%-3.18%。重金属在作物体内的分配规律为根＞茎叶＞籽实。重金属由土壤迁移到作物体内并由作物带走输出的量极少，少于1%，而仍有90%残留于土壤中。 2.2 植物的不同部位及不同生长期对重金属的吸收效应不同 有关重金属在植物各器官的分布，国内外进行了大量的研究。植物体的不同部位，对重金属元素积累的状况不一样，通常是植物的地下部分大大地高于地上部分［23］。如水稻根与地上部分中的铜、汞、砷等相差约巧一20倍，茎叶与糙米比较相差几倍到几十倍，植物茎的灰分中镉含量大约比叶的灰分中的含量高2倍［24］。阜康站资料显示，根部污染物占总吸收量比 第 4 页 共 4 页
例随作物而异，水稻为55%-61%，小麦为50%-53%，大豆为28%-29%。沈阳及鹰潭站水稻根部积累的Pb、As可达土壤含量的89%-97%［25］，Cu居中，占80%左右，Cd、Zn在根部所占比例较小，仅占土壤含量的30%-20%。镉和锌在小麦、玉米、水稻各器官的残留累积量中以根最高，茎叶居中，籽粒中的含量远远低于根系中的含量［26-31］。根对Cd和Zn的吸收量分别占总吸收量的70%-80%，58%-68%，籽实分别占1%-10%，9%-25%。水稻和小麦各器官对铅和砷吸收富集的特点与锅相似：根>茎叶>籽粒。资料表明，根对Pb、AS的吸收量分别占总吸收量的98%和88%-98%，籽实占0.01%-0.3%，0.02%-0.3%［32-34］。但水田作物吸收累积的砷的含量比旱地作物(花生)高。小麦各器官对汞的吸收也呈现根>茎叶>籽粒的规律，其比率为30:3:1［35］。Cu元素的富集情况与Zn相似，它的迁移能力居中。在同等污染物浓度下，作物种类不同，其所吸收重金属量也有差异。小麦、大豆易吸收土壤中的重金属，并向地上部迁移，籽实中重金属含量明显比其它作物体内的含量多。而玉米茎叶吸收重金属的能力较强，向作物籽实的迁移能力较弱。水稻吸收重金属大部分累积在根部。作物吸收重金属所表现出的差异主要是由于不同作物其生理特性及遗传差异所致［36］。如锅在西红柿、茄子等的根和茎叶中的累积量不尽相同，不同器官差异较小，但仍表现为果实部分累积量较低的规律。而白菜等叶菜类，叶中的含量低于根中含量。如菠菜的茎叶与根中的Cd含量之比为1:171［37］；萝卜等根菜类，其块根含Cd低于叶子，如用100mg/kg Cd溶液处理小白菜时，根中为58.70mg/kg，叶中为52.33mg/kg；而用此溶液处理萝卜时，根中为24.03mg/kg，叶中为29.84mg/kg［38-41］。还有研究表明，污灌区与清洁区黄瓜中的Cd含量基本相同，萝卜对Cd的富集能力较弱，而白菜对Cd的富集能力较强。总体表现为:黄瓜与西红柿:叶>茎>根>果，白菜:根>地上部，萝卜:地上部>根［42］。 在植物的不同生长期内，植物及其各部分对重金属的吸收效应也是不同的。莫争等人［43］研究外源可溶性重金属进入土壤环境后在水稻植株不同部位的分布及其含量随时间的变化，表明在水稻生长季节，重金属在水稻不同部位的累积分布依次是Cd、Cr>Zn、Cu>Pb。重金属在水稻植株不同部位的积累分布是:根部>根基茎>主茎>穗>籽实>叶部。水稻分粟期重金属在根部、茎部和叶片的积累量达到最大，随时间的延长，在根部积累的重金属越来越少；在茎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。杨志强等人[44]在研究“无公害”西瓜中重金属的残留中表明重金属的残留量迁移规律为:根>茎、叶>皮、瓤。韩爱民等人[45]根据“淮安市绿色食品基地调查以及相关研究”课题资料，分析了水稻中重金属含量与土壤质量的关系，结果表明，重金属含量在水稻中的分布是:根>茎叶>籽粒；在糙米中检出的重金属铜和铬的含量与土壤中铜和铬的含量显著相关，铅、锌、锰的含量与土壤中铅、锌、锰的含量相关关系不显著。 2.3 植物体内重金属的分布及其结合形态 重金属在植物体内的分布总是尽可能避免损伤功能相对重要的组织、细胞和细胞器，而表现出选择性的分配。在组织水平上，重金属主要分布在表皮细胞、亚表皮细胞和表皮毛状体中；在细胞水平，重金属主要分布在质外体和液泡。这种选择性分配也因植物种类和重金属类型的不同表现出一定的差异。在耐性植物海州香薷细胞中，铜除主要分布于细胞壁内侧、
