硒缓解植物重金属胁迫和累积的机制

重金属超积累植物研究

重金属超积累植物研究 10化41 10234027 汪杉椿 摘要：土壤重金属污染是当前面临的一个重大环境问题，而土壤重金属污染的植物修复尤其是超积累植物的应用是治理污染土壤的重要手段之一。本文主要就重金属超累积植物的概念与选择标准，及其超累积的机理和在生态修复中的应用问题与前景进行综述。 关键词：重金属；超积累植物；植物修复 中国矿产资源蕴藏量丰富，分布遍及全国，随着铅锌矿的累年开发，矿渣、矿区废水不断污染周围农田。此外各种工业废水和废气的排放及农田污泥的施用都造成农田土壤的重金属污染。植物修复技术作为一种新兴的绿色生物技术，能在不破坏生态环境，保持土壤结构和微生物活性的状况下，通过植物的根系直接将污染元素吸收，从土壤中带走，从而修复被污染的土壤。 1 . 金属超累积植物 1.1重金属超累积植物的概念及选择标准 重金属超累积植物是指对重金属的吸收量较大，并能将其运移贮藏到地上部，且地上部重金属含量显著高于根部的植物，这类植物地上部的重金属含量是常规植物的10一500倍。 超累积植物吸收修复被重金属污染土壤的综合指标是净化率，即植物地上部吸收某种重金属的量与土壤中此种重金属总量的百分比。超累积植物一般对某种元素是专一的，但是某些植物也能同时超累积两种或多种植物。 理想的重金属超积累植物一般具有以下特征：(1)可以耐受高水平的重金属；(2)地上部超量积累某种或几种重金属时，不影响植物的正常生长，通常超出普通植物的100倍以上，比如超积累植物积累的Cd含量可达100Lg/g(干重)以上，Co、Ni、Cu、Pb达1 mg/g以上，而Mn、Zn达10 mg/g以上；(3)生长迅速；(4)生物量大；(5)根系发达。超积累植物可以用于环境污染的植物修复、

重金属超富集植物筛选研究进展

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

玉米对重金属的吸收

玉米对重金属的吸收积累 1立题依据 随着社会经济和工业化进程的进一步发展，人类对能矿资源的需求量也日益增大，而矿产资源的开发在对国民经济发展起重要推动作用的同时，也带来了比较严峻的环境问题。由于采矿废水和选矿废液的直接排放，废石和尾矿等固体废弃物的堆放和淋滤，使矿区土壤中富集大量的重金属，不仅导致矿区重金属污染(表层土壤、地表水、地下水)、土地退化、农作物减产和品质下降，而且已直接或间接危及到人体健康和矿产资源的可持续发展[1]。由此可见，修复和恢复矿区土地的生产力和生态系统健康对中国农业生产、环境保护、生态建设以及区域社会经济可持续发展均具有重要的现实意义。 随着人们对环境保护的日益重视，迫切大多数高等植物在重金属污染的环境中不能生存，但人们发现仍有一些植物在较高浓度的重金属污染环境中可以生长。鉴于超富集植物种类少，一般生物量低，生长缓慢，修复效率不高，专一性强等局限性[3]，在重金属污染地区选择生物量大且对重金属具有明显耐性的普通作物进行种植，既有利于对该地区的生态重建也在一定程度上促进了该地区经济的可持续发展。 2研究现状 2.1 矿区废弃地植物修复的研究进展 2.1.1 国外研究动态 美国早在20世纪30年代就开始了尾矿的植被恢复工作, 50年代, 许多国家都进行了大规模的矿业废弃地的生态恢复工作。其中，西欧、澳大利亚已形成了完整的尾矿废弃地的恢复体系和理论. 许多矿业废弃地已恢复成为游乐场、森林公园或野生动植物保护基地[5]。而自20世纪70年代以来，美国、英国、德国、日本等发达国家就开始研究重金属在土壤—植物中的迁移转化规律。 2.2 矿区污染土壤的绿色植物稳定和提取修复 2.2.1 植物修复技术及矿山废弃地植物修复的主要内涵 植物修复是利用植物对某种污染物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将污染物降解利用，对植物进行回收处理，达到去除污染与修复生态的目的[15]。 矿区土地的植物修复是指用绿色植物及其相关的微生物、土壤添加剂和农艺技术来去除、截留土壤中的污染物或是污染物无害化的过程及技术[16]。

土壤修复常用富集重金属的植物介绍

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

超积累植物吸收重金属机理的研究进展

超积累植物吸收重金属机理的研究进展① 孙　波　骆永明 (中国科学院南京土壤研究所　南京　210008) 摘　要 综述了近十年来研究超积累植物吸收和储藏重金属的机理以及影响超积累植物吸收重金属的根际环境因素的进展,以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 关键词 重金属;超积累植物;吸收;根际 重金属污染及其治理是当前环境科学研究中的一个重点。在农业生产中,除了由于开矿、冶炼等引起的重金属污染外,某些地区长期施用含重金属的污泥作为有机肥,也会导致土壤中重金属的积累,从而引起土壤质量的退化。目前对重金属的研究主要包括两个方面:重金属引起的各种退化过程、机理及重金属污染土壤的化学和生物学修复。在前一个方面,目前十分重视重金属对农业土壤微生物及微生物学过程毒性的研究,因为重金属污染在导致对生长的动植物产生毒性之前已经表现出对土壤生物学的影响。虽然这方面的实验室模拟研究数量较多,但只有长期的田间定位试验才能揭示重金属的长期积累效应,从而为保护土壤资源质量的立法提供重金属的安全负荷标准,G iller等〔1〕对此作了很好的综述。在后一个方面,80年代起对低成本的生物治理技术(phytoremediation)的研究日益增加,其中关于超积累植物(hyperac2 cumulator)对各种重金属的生物提取作用已有全面的综述〔2〕。超积累植物是指对重金属元素的吸收量超过一般植物100倍以上的植物,超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上,积累的Mn、Zn含量一般在1%以上〔3〕。目前已发现400多种超积累植物,因此利用超积累植物治理土壤重金属污染的现实可能性不断增加。而应用这种生物治理技术需要明确超积累植物吸收和储藏重金属的机理,以及各种根际条件对吸收重金属过程的影响,本文对近十年来国际上在这一领域研究进展进行了综述,以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 1　超积累植物吸收重金属的过程 1.1　根系吸收重金属的过程 超积累植物可以活化土壤中不溶态的重金属。根袋(rhizobag)试验表明〔4〕,土壤中可移动态Zn含量的下降占超积累植物T.caerulescens吸收Zn总量中的不到10%,说明T. caerulescens可以将土壤中的Zn从不溶态转化为可移动态。 植物的根系可以分泌质子,从而促进了植物对土壤中元素的活化和吸收。种植T. caerulescen和非超积累植物T.ochroleucum后,根际土壤中可移动态Zn含量均较非根际土壤 ①国家自然科学基金资助项目(49831042和49831070)

水生植物富集重金属(综述)

水生植物富集重金属的研究 摘要：水体重金属污染已经成为一个日益严重的环境问题，了解水体重金属污染原理、处理水体重金属，已经成为一个必须解决的课题。本文分析了重金属对水生植物的影响以及水生植物对重金属离子的富集和去除。综述了重金属的来源，在国内外的污染现状，以及具体的治理方法，分析了各种方法的优缺点。在所有的方法中，利用水生植物修复是最有潜力的。并重点讨论了常见重金属离子对水生植物的影响，包括重金属对水生植物伤害的作用机理、毒害途径及其影响水生植物吸收重金属的因素，统计了水生植物对重金属离子的耐受上限。 关键字：重金属水生植物富集植物修复 Accumulation of heavy metals of aquatic plants Abstract: The paper reviews the source of heavy metals，its pollution statusand control methods at home and abroad，and points out that the phytoremediation by water plants is the most potential method after analyzing advantages and disadvantages of all differ entcontrol methods. Analyses the influence of heavy metals in aquatic plants for heavy metalions and aquatic plants the enrichment and purify. The paper discusses the harmful mechanism and toxic paths to water plants，and the factors affecting absorption of heavy metals by water plants，and summarizes the maximum to lerant values of different water plants to hea y metalions. Keywords：heavy metals aquatic plants purify and enrichment phytoremediation; 重金属污染现已成为危害最大的水污染问题之一。由于重金属元素具有难降解、易积累、毒性大等特点，另外还能被生物富集吸收进入食物链危害人、畜、鸟等各种生命[1]，因此在水环境中重金属污染尤其受到人们关注。人类如果长期食用重金属含量超过一定值的水产品，会引发各种疾病，如臭名昭著的“公害病”-水俣病和骨痛病等就分别由汞和镉引起。因此，寻找高效的重金属富集植物仍然是重金属污染植物修复的关键。 1.重金属离子对水生植物的影响 1. 1 重金属对水生植物的伤害机理 重金属伤害水生植物主要的机理为自由基伤害理论。通常情况下，许多酶促反应和某些低分子化合物的自动氧化都会产生活性氧。水生植物在长期的进化过程中在体内形成了由SOD、CAT和POD酶组成的有效的清除活性氧的酶系统。它们在一定范围内及时清除机体内过多的活性氧，以维持自由基代谢的动态平衡，能维持水生植物体内活性氧自由基的较低水平，从而避免了活性氧对水生植物细胞的伤害。由于重金属能导致水生植物体内活性氧产生速率和膜脂过氧化产物明显上升，从而使水生植物体内活性氧自由基的产生速度超出了水生植物清除活性氧的能力，因而引起细胞损伤。这是重金属对水生植物产生毒害的一个重要机制[2]。而重金属对水生植物的影响作用主要表现在改变细胞的细微结构，抑制光合作用、呼吸作用和酶的活性，使核酸组成发生改变，细胞体积缩小和生长受到抑制等[3]。孔繁翔等人在研究中发现，不同浓度的锌等重金属对羊角月牙藻的生长进度、蛋白质含量、ATP水平等有明显的影响，其实验结果表明，金属离子在其所试验的范围内对其生长速率均有抑制作用[4]。1. 2 重金属对水生植物产生毒害的生物学途径 重金属对水生植物产生危害的途径可能有两种: 一是大量的重金属离子进入水生植物

重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制的研究进展

重金属胁迫下土壤微生物对植物促生机制的研究进展 摘要土壤微生物不仅可以有效改善土壤环境，还可以提高植物修复重金属的效率，在土壤重金属污染治理中具有广泛的应用前景。对重金属胁迫下土壤微生物对植物的促生机制和作用做了研究綜述。 关键词重金属污染;促生特性;促生菌（PGPR）;丛枝菌根真菌（AMF） 中图分类号S154.3 文献标识码A 文章编号0517-6611（2019）17-0025-03 Abstract Soil microorganisms can not only effectively improve the soil environment，but also improve the efficiency of phytoremediation of heavy metals，which has a broad application prospect in the treatment of soil heavy metal pollution. In this paper，the effects of soil microorganisms on plant growth under heavy metal stress were reviewed. Key words Heavy metals;Promoting properties;Growth promoting bacteria （PGPR）;Arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） 由于工业和农业的快速发展，土壤中重金属污染愈发严重，重金属因其隐蔽性、长期性、不可降解等特点成为环境治理的难点[1]。植物修复是一种绿色、环保、可持续的原位修复方式，被大力提倡应用到土壤重金属的修复中，但超富集植物或高富集植物通常具有生物量小、生长周期长等缺点，很难在短期内达到预期的修复效果[2]。 微生物广泛存在于土壤生态系统中，在能量流动、营养循环和物质转化等过程有着不可替代的作用[3]。其中一些具有重金属抗性的微生物（根际细菌和菌根真菌等），不仅可以促进植

重金属复合污染土壤的超积累植物修复技术

天津师范大学 本科毕业论文（设计）重金属污染土壤的超积累植物修复技术 学院：城市与环境科学学院 学生姓名：陈晓龙 学号：10508122 专业：资源环境与城乡规划管理 年级：2010级 完成日期：2014年4月8日 指导教师：梁培玉

重金属污染土壤的超积累植物修复技术 摘要：近年来，由于工农业的急速发展，导致环境问题日益严重。采矿、冶炼、汽车尾气的排放、工业废水的排放、农业化肥的使用，导致重金属囤积，严重污染土壤，对人类生活已造成了严重危害。重金属污染有别于其他污染，在土壤中重金属无法通过自身特性而降解。由于重金属具的易富集的特性，这导致其很难被降解在环境中。植物修复技术作为一种新兴的绿色技术被重视，并成为国内外研究的热点。本文就国内外目前研究植物修复技术的现状，重点探讨中国在植物修复技术上的发展和植物修复技术目前在国内重金属污染土壤中的应用。 关键词：重金属；土壤污染；超积累植物；植物修复技术； Technology of Hyperaccumulator for Phytoremediation of Soils Contaminated by Heavy Metals Abstract:In recent years, given the rapid development of industry and agriculture, led to increasingly serious environmental problems. Mining, metallurgy, automobile exhaust emissions and industrial wastewater discharges, agricultural fertilizers, leading to accumulation of heavy metals, heavily polluted soil, has caused serious harm to human life. Differ from other organic compound pollution of soil heavy metal pollution, cannot by itself the purification and physicochemical properties or biological degradation. Enrichment of heavy metals, it is difficult to degrade in the environment. Phytoremediation was developed in recent years for removal of heavy metal pollution in soil in green technology. Hyperaccumulators and phytoremediation of heavy metals has become one of the hot fields of academic research at home and abroad. This article on the current status of research on phytoremediation technology at home and abroad, focusing on China's development in this technology and application of phytoremediation in soil contaminated by heavy metals. Keywords:Heavy metal; Soil pollution; Hyperaccumulator; Phytoremediation technology

植物生长与环境胁迫主要生理机制讨论

植物生长与环境胁迫的主要生理机制的讨论 专业:中药资源与开发专业 讨论人员：1刘承凯学号：4002 2陈菲学号：4059 3李兰芬学号：4006 4黄芳学号：4051 5林婵春学号：4039 6景秀萍学号：4041 7涂小丽学号：4020 8 罗伟豪学号：4015 9鲜小龙学号：4057 10 李涛学号：4036 植物生长受到很多环境因素的影响，在经过外界环境的优胜劣汰以后，使它们身体里面有足够的机制来抵制外界胁迫。本文通过从水分，温度，盐，重金属，大气污染物，酸雨几个方面来阐述它们是如何应对这些生理胁迫的。 1.高温对植物的影响 温度是影响植物生理过程的重要生态因子，全球变化使得高温热害变得非常突出，成为限制植物分布、生长和生产力的一个主要环境因子。细胞膜作为联系植物细胞与外界环境的介质，它的组成、性质与细胞所处的环境息息相关，而外界环境对植物的胁迫危害首先在膜系统中表现出来。高温是改变生物膜结构和破坏其功能的一个重要的胁迫因子，所以细胞膜被认为是受热害影响的主要部位。高温胁迫改变了膜脂组成，破坏了内质网、高尔基体和线粒体等内膜系统的结构完整性，膜上离子载体的种类和作用发生改变，从而导致了膜的选择性吸收的丧失和电解质的渗漏[3,12]。Barger[13]认为细胞膜中饱和脂肪酸的含量越高，越不容易受到高温热害而发生破坏和液化，其抗热性也就越强。植物经过适当的高温锻炼之后，其细胞膜中的不饱和脂肪酸含量明显上升Sharkey[14]也认为通过改变类囊体膜脂质成分能够提高植物抵抗适度高温的能力。此外,也有研究发现，膜脂中亚油酸和棕榈酸含量与柑桔的抗热性呈正相关，亚麻酸含量、亚麻酸/亚油酸和亚麻酸/棕榈酸的比值均与其抗热性呈负相关[15]。因此，细胞膜不饱和脂肪酸的含量可以作为植物抗热性的指标之一。 植物叶片和根系是对高温热害非常敏感的器官[19,20]。而两者又是植物各项生理活动的主要功能器官，高温引起了相关功能器官的变化，进而影响了植物的光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、水分和矿质元素的吸收等生理活动。 叶片是植物进行光合作用的主要器官，叶绿素是其中最重要的细胞器。光合作用对温度变化非常敏感，其最敏感的部位是光系统Ⅱ，植物的净光合速率随着温度的升高而降低，这在西南桦[3]、樟树[21]、桑树[22]、美国紫荆[23]、橡树[24]等研究中都有证实。主要是因为高温胁迫可诱导光系统Ⅱ活性中心转化为无活性中心[25]，叶绿体的结构发生改变[26]，引起叶绿素的降解，造成CO2溶解度、Rubisco酶对CO2的亲和力和光合系统中关键组分热稳定性的降低[23]，以及气孔导度降低影响植物的碳同化[24]，这些都会抑制植物体光合作用。 2.重金属胁迫对植物的影响 重金属胁迫是指重金属对植物体所处的生存状态产生的压力。对植物的影响主要表现在以下几个方面： （1）对植物根系生长发育的影响 植物通过根系吸收土壤中的重金属进入根细胞内,根细胞壁中存在大量的交换位点,能固定重金属，阻止重金属离子进一步向地上部分转移。因此,根是植物体中最重要的结合重金属的部位,也是最易受重金属毒性影响的部位。同时，重金属也能抑制根尖细胞核的分裂。（2）对植物细胞膜透性的影响 当植物受到重金属毒害时,细胞膜被破坏,其选择透性机能受损,透性增大,使细胞内一些可溶性物质外渗,破坏了细胞内酶及代谢作用原有的区域性。 （3）对植物抗氧化酶的影响 通常认为植物体自身存在的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶

关于重金属富集植物修复土壤后处理的探讨

土壤重金属污染植物修复现状及发展前景 刘长城 （重庆交通大学河海学院重庆市400060） 摘要：土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术, 生物修复是指利用生物的生命代谢活动减少土壤环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化,从而使被污染土壤环境能够部分或完全地恢复到初始状态的过程。生物修复的发展情况包括生物修复技术的概念、基本原理和特点、种类、主要影响因子等方面并从这几个方面进行综述,指出目前土壤生物修复存在的一些问题,探讨今后污染土壤生物修复技术的发展和应用前景,并就污染土壤的生物修复提出几点建议。 关键词：重金属污染；植物修复；前景展望 1.引言 随着工业的发展和农业生产的现代化, 土壤污染日益严重, 而重金属污染是其中危害极大的一类。重金属在土壤中积累到一定限度时, 就会对土壤- 植物系统产生毒害, 它不仅导致土壤退化、农作物产量和品质降低, 而且通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水, 恶化水文环境, 并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。因此, 土壤系统中的重金属污染和防治一直是国际上研究的难点和热点。目前, 土壤重金属污染的治理技术主要有物理法、化学法和生物法。但是采用物理方法或化学方法来治理土壤重金属污染, 不仅成本昂贵, 而且还会破坏土壤结构以及土壤微生物,也可能造成“二次污染”。而采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即植物修复技术是一种新兴的绿色生物技术, 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, 收获植物地上部分来修复被污染的土壤[1]。因此, 自20 世纪90年代以来, 植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。 2.重金属污染的概念 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。 3.污染物的来源 3.1随污水进入土壤 随着经济的发展和人口的增长，产生了大量的工业污水、生活污水。2005年全国废水排放总量为524.5亿吨，其中工业废水排放量为243.1亿吨[1]。这些污水未经处理进出灌溉去，成为灌溉用水，根据我国第二次污灌区环境质量状况普查统计结果（基准年为1995年），我国利用污水灌溉的农田面积为361.84×104 h m2，占我国总灌溉面积的7.33%，占地表水溉面积约10%[2]。该资料表明，我国37个主要污灌区中有明显污染点22个，其中多半是积累性重金属超标，例如淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。 3.2 随大气沉降进入土壤 由于交通运输，冶金，能源能行业的发展，致使大量的含有重金属的烟尘进入大气，据Lisk报道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内，据

超积累植物吸收重金属机理的研究进展

超积累植物吸收重金属机理的研究进展1 孙波骆永明 (中国科学院南京土壤研究所南京210008) 摘要综述了近十年来研究超积累植物吸收和储藏重金属的机理以及影响超积累植物吸收重金属的根际环境因素的进展,以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 关键词重金属;超积累植物;吸收;根际 重金属污染及其治理是当前环境科学研究中的一个重点。在农业生产中,除了由于开矿、冶炼等引起的重金属污染外,某些地区长期施用含重金属的污泥作为有机肥,也会导致土壤中重金属的积累,从而引起土壤质量的退化。目前对重金属的研究主要包括两个方面:重金属引起的各种退化过程、机理及重金属污染土壤的化学和生物学修复。在前一个方面,目前十分重视重金属对农业土壤微生物及微生物学过程毒性的研究,因为重金属污染在导致对生长的动植物产生毒性之前已经表现出对土壤生物学的影响。虽然这方面的实验室模拟研究数量较多,但只有长期的田间定位试验才能揭示重金属的长期积累效应,从而为保护土壤资源质量的立法提供重金属的安全负荷标准,Giller等112对此作了很好的综述。在后一个方面,80年代起对低成本的生物治理技术(phytoremediation)的研究日益增加,其中关于超积累植物(hyperac-cumulator)对各种重金属的生物提取作用已有全面的综述122。超积累植物是指对重金属元素的吸收量超过一般植物100倍以上的植物,超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上,积累的Mn、Zn含量一般在1%以上132。目前已发现400多种超积累植物,因此利用超积累植物治理土壤重金属污染的现实可能性不断增加。而应用这种生物治理技术需要明确超积累植物吸收和储藏重金属的机理,以及各种根际条件对吸收重金属过程的影响,本文对近十年来国际上在这一领域研究进展进行了综述,以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 1超积累植物吸收重金属的过程 1.1根系吸收重金属的过程 超积累植物可以活化土壤中不溶态的重金属。根袋(rhizobag)试验表明142,土壤中可移动态Zn含量的下降占超积累植物T.caer ulescens吸收Zn总量中的不到10%,说明T. caer ulescens可以将土壤中的Zn从不溶态转化为可移动态。 植物的根系可以分泌质子,从而促进了植物对土壤中元素的活化和吸收。种植T. caer ulescen和非超积累植物T.ochr oleucum后,根际土壤中可移动态Zn含量均较非根际土壤 1国家自然科学基金资助项目(49831042和49831070)

超积累植物的研究进展

超积累植物的研究进展 10234033——金颖 摘要综述了近年来研究超积累植物吸收重金属的分子生物学机制和重金属从土壤到根际的过程、对其的活化以及吸收。并对超积累植物进行了合理的展望，以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 关键词根际重金属；超积累植物；吸收机理；植物修复 超积累植物是指对重金属元素的吸收量超过一般植物100倍以上的植物,超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上,积累的Mn、Zn含量一般在1%以上。目前已发现400多种超积累植物,因此利用超积累植物治理土壤重金属污染的现实可能性不断增加。而应用这种生物治理技术需要明确超积累植物吸收和储藏重金属的机理,以及各种根际条件对吸收重金属过程的影响。 采矿、冶炼、金属加工、汽车尾气排放以及农药和化肥的使用、污水污泥的扩散,重金属污染等已对全球环境造成危害。有毒重金属土壤系统污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性,因此,土壤系统中金属特别是有毒重金属的污染与防治,一直是国际上研究的热点和难点。 目前常采用的物理与化学治理技术(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等),不仅费用昂贵、需要特殊仪器设备和专门技术人员,而且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。而利用超积累植物的蓄积、吸收重金属可以取得较好的效果，不会有二次污染。 目前对重金属的研究主要包括两个方面:重金属引起的各种退化过程、机理及重金属污染土壤的化学和生物学修复。 1 超积累植物吸收重金属的过程 1.1 根系吸收重金属的过程 超积累植物可以活化土壤中不溶态的重金属。根袋(rhizobag)试验表明，土壤中可移动态Zn含量的下降占超积累植物T. caerulescens吸收Zn总量中的不到10%，说明T.caerulescens可以将土壤中的Zn从不溶态转化为可移动态。 植物的根系可以分泌质子,从而促进了植物对土壤中元素的活化和吸收。种植T.caerulescen和非超积累植物T.ochroleucum后,根际土壤中可移动态Zn含量均较非根际土壤高,这可能与根际土壤中pH较低有关,在试验结束时,根际土壤pH较非根际土壤低0.2~0.4,但两种植物对根际土壤的酸化程度没有显著差异。 Bernal等对Ni超积累植物A.murale和萝卜的对比研究表明,两者根际土壤pH的变化方式相似,主要与阴阳离子的吸收有关,而与重金属的含量无关;N肥形态是影响根际土壤pH 的重要因子,而根际土壤氧化还原电位受N肥种类和重金属含量的双重影响;根际土壤pH的降低和根系释放还原物质不是A. murale积累重金属的主要机制,因为A. murale根系在这两个方面的能力均低于萝卜根系。 Piìeros等利用Cd选择性微电极研究了Cd在T.caerulescens和T.arvense(生长2~3周)根中的迁移,结果发现两者根中Cd的流动方式和流量大小没有明显差异,他们认为两者对Cd吸收量的差异需要较长的时间才能表现出来。一些学者曾提出超积累植物从根系分泌特殊有机物,从而促进了土壤重金属的溶解和根系的吸收,或者超积累植物的根毛直接从土壤颗粒上交换吸附重金属,但目前还没有研究证实这些假说。

重金属对植物的影响

第九章重金属对植物的危害 第二节植物的重金属胁迫与避免 9.2.1 重金属胁迫程度的划分 轻度胁迫： 中度胁迫： 重度胁迫： 9.2.2 重金属对植物生物膜伤害机理 细胞膜上的蛋白质、糖类和脂质能结合透过细胞壁的污染物 重金属是脂质过氧化的诱导剂,当重金属处理植物时,细胞内自由基的产生和清除之间的平衡受到破坏, 导致大量的活性氧自由基产生,自由基引发膜中不饱和脂肪酸产生过氧化反应,破坏膜的结构和功能。孙赛初等用测定外渗液电导度和外渗液钾含量,证明Cd2+对植物的细胞膜有严重的伤害作用。MDA(丙二醛)已被广泛用作衡量膜质过氧化损伤的指标,膜质过氧化反应主要的是由氧自由基启动,经连锁反应生成,因此,MDA的积累在一定程度上反应了体内自由基活动的动态,大量的研究证明,重金属离子浓度越高,MDA积累越多,呈密切的正相关。最近Luna等、赵博生等、在重金属毒害试验中,加入自由基清除剂(苯甲酸、抗坏血酸等)降低了重金属对植物的毒害及MDA的生成,亦证明重金属对植物的伤害是通过自由基介导。 9.2.3 重金属对代谢的影响 1 金属镉对植物生长发育的影响 镉是危害植物生长发育的有害元素，土壤中过量的镉会对植物生长发育产生明显的危害。研究表明镉胁迫时会破坏叶片的叶绿素结构，降低叶绿素含量，叶片发黄，严重时几乎所有叶片都出现褪绿现象，叶脉组织成酱紫色、变脆、萎缩、叶绿素严重缺乏，表现为缺铁症状。秦天才等(1994)、吴燕玉等(1998)指出由于叶片受伤害致使生长缓慢，植株矮小，根系受到抑制，造成生长障碍降低产量，高浓度时死亡。土壤中镉胁迫对植物代谢的影响更加显著，胁迫引起植物体内活性氧自由基剧增，超出了活性氧清除酶的歧化)清除能力时，使根系代谢酶活性降低，严重影响根系活力。随胁迫时间延长，SOD活性也受到影响而急剧下降，从而使其它代谢酶活性受到影响，最终使植物死亡。叶片中叶绿素成为自由基攻击的靶分子，造成叶绿素结构破坏，叶片失绿，严重时使叶片枯萎。 2 金属铅对植物生长发育的影响 铅并不是植物生长发育的必需元素，当铅被动进入植物根、树皮或叶片后，积累在根、茎和叶片影响植物的生长发育，使植物受害"铅对植物根系的生长的影响是显著的，铅能减少根细胞的有丝分裂速度，这也是造成植物生长缓慢的原因，铅毒害引起草坪植物主要的中毒症状为根量减少，根冠膨大变黑、腐烂，导致植物地上部分生物量随后下降，叶片失绿明显，严重时逐渐枯萎，植物死亡。铅的积累也直接影响细胞的代谢作用，其效应也是引起活性氧对代谢酶系统的破坏作用。高浓度铅还使种子萌发率和胚根长度、上胚轴长度降低，甚至出现胚根组织坏死。 3 金属铬对植物生长发育的影响 微量元素铬是植物生长发育所必需的，缺乏铬元素会影响作物的正常发育，但体内积累过量又会引起毒害作用。研究表明，当土壤中三价铬离子为20~40×10-6时，对玉米苗生长有明显的刺激作用，但达到320×10-6时，则对玉米生长有抑制；六价铬离子为20×10-6时，对玉米苗生长具刺激作用，80×10-6时有明显的抑制作用。高浓度铬离子对植物产生严重的毒害作用，当土壤溶液中铬浓度大于10×10-6时，生长稍受影响， 25×10-6植物出现褪绿现象，无分蘖(水稻)，叶鞘灰绿色，细胞组织开始溃烂，生长受严重影响。 4 金属铜对植物生长发育的影响 铜是植物体内多酚氧化酶、氨基氧化酶、酪氨酸酶、抗坏血酸氧化酶、细胞色素氧化酶等组分，是各种氧化酶活性的核心元素，与这些酶的电子接受与传递有关。一般禾本科植物对铜元素很敏感，土壤缺铜时植物分蘖数量多但不抽穗，子粒不饱满，叶片失绿，牧草出现白瘟病一样的缺铜症状。过量的铜元素对生长发育产

重金属铅超富集植物的研究进展_毛海立

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。