重金屬的植物修復

1、重金屬的植物修復重金屬的植物修復摘要摘要本文綜述了重金屬植物修復的基本機理、目前的進展和展望。目前植物修復重金屬主要包括了植物提取、植物揮發(fā)、植物固化和根系過濾等幾種技術，通過在植物體吸收轉化、與植物體內(nèi)物質(zhì)絡合和轉化為揮發(fā)性物質(zhì)進入大氣等機理減輕重金屬的污染程度。重金屬種類及其形態(tài)、溫度、pH和根系微生物等因素都會影響植物修復的效率。植物修復與傳統(tǒng)的修復技術相比，具有很大的優(yōu)越性，但同時也有其局限性。關鍵詞：關鍵詞：重金屬污染，植物修

2、復，超積累植物引言引言隨著工業(yè)的發(fā)展，土壤和水域的重金屬污染已成為全球一個嚴峻的問題。據(jù)統(tǒng)計，我國約有3萬多hm2土地受汞的污染，有1萬多hm2土地受鎘的污染，每年僅生產(chǎn)“鎘米”就達5萬t以上，而每年因污染而損失的糧食約1200萬t[1]。重金屬污染具有穩(wěn)定性高、不可逆和后果嚴重等特點至今沒有找到理想的治理方法，而傳統(tǒng)的工程、物理和化學等手段因耗資大、易產(chǎn)生二次污染等原因限制了其在修復重金屬上的應用，因此需要探索在不破壞生態(tài)環(huán)境的情況下

3、治理重金屬污染的新途徑[2]。植物修復(Phytemediation）是利用綠色植物來轉移、容納或轉化土壤或水體中的污染物使其對環(huán)境無害[3]。植物修復的對象是重金屬、有機物或放射性元素污染的土壤及水體。植物修復是一種很有潛力、正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術也是一門正在崛起并涉及土壤學、植物學、分子生物學、基因工程學、環(huán)境工程等多門學科的新興邊緣學科。它具有成本低、不破壞土壤和河流生態(tài)環(huán)境、不引起二次污染等優(yōu)點。自20世紀90年代以來

4、植物修復成為環(huán)境污染治理研究領域的一個前沿性課題[4]。1.植物修復重金屬的途徑植物修復重金屬的途徑重金屬污染植物修復技術主要有：植物提取(Phytoextraction)、植物揮發(fā)(phytovolatilization)、植物穩(wěn)定或固化(Phytostabilization)和根系過濾(Rhizofiltration)。1.1植物提取植物提取植物提取是利用重金屬富集能力較高的植物的吸收和轉運，將土壤中的一種或幾種重金屬轉移并儲存在地

5、上部分，隨后收獲地上部分并集中處理。能應用于植物提取的植物往往是一些超積累植物[5]。超積累植物(Hyperaccumulat)是指在地上部能夠較普通作物累積10500倍重金屬的植物[6]。積累的CrCoNiCaPb的含量一般在0.1%(干重)以上，積累的MnZn含量一般在1%(干重)以上。目前已發(fā)現(xiàn)能富集重金屬的超積累植物500多種，其中有360多種是富集Ni的植物[7]。而這些植物主要集中在十字花科。植物提取的關鍵是所用的植物生長快

6、、生物量大、抗病蟲能力強，以及具備較強的多種金屬的富集能力[5]。1.2植物揮發(fā)植物揮發(fā)植物揮發(fā)指通過植物的吸收促進某些重金屬轉移為可揮發(fā)態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面，達到治理土壤重金屬污染的目的。有些元素如Se、As和Hg通過甲基化揮發(fā)，大大減輕土壤的重金屬污染。運用分子生物學技術將細菌體內(nèi)對汞的抗性基因(汞還原酶基因)轉導到植物(如煙草和郁金香)中，進行汞污染的植物修復。研究證明，含抗性基的植物，可以在通常生物中毒的汞濃度條件下生長，而

7、且還能將吸取的汞還原成揮發(fā)性的單質(zhì)汞[8]。但植物揮發(fā)將土壤中的重金屬轉移至大氣，其應用有一定的局限性。1.3植物固化植物固化使鉛活性下降，從而降低了植物的吸收量[14]。3.3根系微生物根系微生物菌根真菌除了菌絲本身能夠吸收重金屬外，其侵染植物根系后改變根系分泌物的數(shù)量和組成進而影響根際圈內(nèi)重金屬的氧化狀態(tài)同時也能使根系生物量、根長等發(fā)生變化從而影響重金屬的吸收和轉移。根際圈細菌對重金屬的吸附可以降低其可移動性和生物有效性從而對污染土

8、壤起到修復作用[15]。3.3溫度溫度溫度會影響到植物的生長，在最適溫度時職務的生長最快，得到的生物量最大，重金屬的修復速度加快。同時溫度也影響到重金屬離子的活性、水體泥對重金屬的吸附等等。3.4重金屬與其它元素的作用重金屬與其它元素的作用Cd和Zn通常是伴隨而生的，具有相似的化學性質(zhì)和地球化學行為，因而Zn具有拮抗Cd被植物吸收的特性。實驗證明，土壤中適宜的CdZn比，可以抑制植物對Cd的吸收[16]。另外，重金屬也可與養(yǎng)分元素發(fā)生作

9、用，對根系吸收位進行競爭或者影響植物的生理生化過程。如施加氮肥可以促進植物對水體中鎘的吸收。4.植物修復重金屬污染土壤或水域的優(yōu)缺點：植物修復重金屬污染土壤或水域的優(yōu)缺點：植物修復最為新型的綠色污染處理方式，與傳統(tǒng)修復技術相比有其優(yōu)越性。首先作為一種生物修復它的首要特點是投資和維護的成本低、操作簡單，不需要大量機械設備或進行工廠建設。其次，不需要添加化學試劑，不會產(chǎn)生二次污染。第三，處理過程可與城市景觀結合，有良好的生態(tài)效益。第四是可通

10、過收割、灰化植物體提取金屬。另外這是一種原位修復，從而也降低了投入。但是植物修復也有其劣勢，如超積累植物往往植株矮小，生物量較低，生長速度慢，生長周期長。由于植物富集能力的限制，植物修復的時間比其他方式要長，而且要占用比較大的土地面積。受到土壤水分、鹽度、酸堿度的影響，植物修復很難在實際中應用。另外引入的超富集植物和轉基因植物對當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)的影響還需要慎重考慮。如果引入不當，那可能會對當?shù)匚锓N產(chǎn)生嚴重破壞。5.重金屬植物修復的前景重金

11、屬植物修復的前景近30年來植物修復已成為生態(tài)領域的一個熱點問題，我國的起步相對較晚，但近年來也加大了研究力度。我國的植物資源豐富，為篩選生長速度快、生物量高的超富集植物提供了條件。另外隨著分子生物技術、基因工程的發(fā)展，將外源基因?qū)胫参矬w得到超富集植物或者具有特定可轉化重金屬的植物為植物修復提供了更大的發(fā)展空間。目前重金屬在植物體內(nèi)的作用機理上有很多未解決的問題，仍需要對機理進行深入研究。次外可將植物修復與其他修復技術結合起來，復合型的

12、修復技術可以取長補短，更高效地進行污染修復。參考文獻參考文獻[1].陳懷滿.土壤植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京：科技出版社，1996.[2].劉素純，蕭浪濤，王惠群，童建華.植物對重金屬的吸收機制與植物修復技術[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版).2004Vol30(5):493498[3].LszlErdeiGbMezsiImreMcsImreVassFerencFgleinLszlBulik.PhytemediationasA

13、ProgramfDecontaminationofHeavymetalPollutedEnvironment[J].ActaBiologicaSzegediensis.2005Vol49(12):7576[4].RovinsonBRussellCHedleyMetal.Cadmiumadsptionbyrhizobacteria:ImplicationsfNewZealpasture[J].AgricEcosystEnviron.200