植物修復(fù)重金屬

植物修復(fù)重金屬污染土壤1.植物修復(fù)2.植物修復(fù)污染土壤的機(jī)理3.植物修復(fù)污染土壤的研究進(jìn)展4植物累計(jì)重金屬的影響因素5.植物修復(fù)技術(shù)研究中存在的問題6.展望7.結(jié)語(yǔ)摘要土壤重金屬污染的危害日趨普遍和嚴(yán)重，使用傳統(tǒng)的物理、化學(xué)修復(fù)方法成本高，對(duì)環(huán)境擾動(dòng)大，利用植物區(qū)修復(fù)土壤重金屬污染一種非常有前景的技術(shù)。文章綜述了植物修復(fù)土壤重金屬污染的機(jī)理、研究成果和應(yīng)用，探討了目前研究中存在的問題，并展望了今后需要進(jìn)一步研究的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞植物修復(fù)；土壤；重金屬污染土壤重金屬污染問題是一個(gè)很嚴(yán)重的問題，某些重金屬，如Cd、Zn等，可通過土壤—植物系統(tǒng)，經(jīng)由食物鏈進(jìn)入人體，直接危害人體健康。當(dāng)進(jìn)入土壤中的污染物超過土壤的自凈能力，或污染物在土壤中的累積量超過了土壤基準(zhǔn)值時(shí)，就會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)造成一定的危害。近年來(lái)，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速，各種重金屬對(duì)土壤環(huán)境的污染變得越來(lái)越嚴(yán)重，世界各國(guó)都面臨著不同程度的土壤污染問題。利用傳統(tǒng)的物理、化學(xué)等方法修復(fù)技術(shù)不僅成本昂貴，而且對(duì)環(huán)境擾動(dòng)大，會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)和土著微生物，還有可能會(huì)造成二次污染。利用植物修復(fù)技術(shù)，可以在不破壞土壤生態(tài)環(huán)境的前提下，植物的根系可以吸收大量的重金屬元素，達(dá)到修復(fù)土壤重金屬污染的目的。植物修復(fù)重金屬污染技術(shù)是一種綠色技術(shù)，是一種很有潛力的技術(shù)。處理重金屬的途徑主要有兩種：一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)；二是從土壤中去除重金屬。1.植物修復(fù)植物修復(fù)是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)的理論研究始于20世紀(jì)50年代，50一70年代。非耐性植物和耐性植物的機(jī)理研究是當(dāng)時(shí)的熱點(diǎn)；70年代末一90年代初，人們逐漸把注意力轉(zhuǎn)向?qū)Τe累植物的研究；90年代以后，有人開始注意到超積累植物及其微生物共存體系研究的重要性。隨后有關(guān)研究迅速增多，國(guó)際上也掀起研究植物修復(fù)技術(shù)的高潮，相繼召開了一系列的國(guó)際學(xué)術(shù)交流會(huì)。1995年以來(lái)，相關(guān)研究的論文在(Nature))和(Science)上共發(fā)表了5篇，1999年美國(guó)CRC出版社開始出版有關(guān)植物修復(fù)的國(guó)際期刊。2。植物修復(fù)污染土壤的機(jī)理有一種植物叫作超富集植物，它可以使體內(nèi)的重金屬含量比普通的植物重金屬含量高10倍甚至上百倍。重金屬植物對(duì)重金屬的修復(fù)包括植物自身的吸收、運(yùn)輸以及植物的根際行為兩方面的機(jī)制。①植物對(duì)重金屬的吸收和富集，包括植物根系的吸收、植物向地上部分運(yùn)輸及在植物體內(nèi)貯存。②植物的根際行為。植物根系由于生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝活動(dòng)，形成了一個(gè)不同于非根際的微生態(tài)系統(tǒng)，它是土壤、植物和微生物相互作用的場(chǎng)所，也是水分、養(yǎng)分和污染物進(jìn)入植物體內(nèi)的門戶。3植物修復(fù)污染土壤的研究進(jìn)展不同植物修復(fù)重金屬污染土壤時(shí)所起的作用不同，同一種植物對(duì)不同的重金屬累積量不同，同一植物的不同部位對(duì)同一種的重金屬累積量也不同。重金屬目前世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的可超量積累Cd、Co、Cu、Pb、Ni、Se、Mn、As和Zn等的植物約500種，廣泛分布于植物界的45個(gè)科。在對(duì)Cd、Zn、Cu、As等重金屬超積累植物的鑒定方面，以我國(guó)的研究最多。景天屬中的一些植物具有較強(qiáng)的富集重金屬的能力。Sun等研究發(fā)現(xiàn)，東南景天不僅能忍耐高濃度Zn、Cd復(fù)合污染，還對(duì)其具有超量積累的能力。劉威等發(fā)現(xiàn)一種新的Cd超富集植物寶山堇菜，在自然條件下其地上部Cd平均含量為l168ms／ks，最大含量為2310ms／ks，而在溫室條件下其地上部Cd平均含量可達(dá)4825ms／ks。劉秀梅等研究發(fā)現(xiàn)，印度芥菜對(duì)Cd的活化率可達(dá)2.17％，遏藍(lán)菜屬植物對(duì)Cu和Zn的活化率分別達(dá)2.74％和3.56％，這充分說明印度芥菜和遏藍(lán)菜對(duì)重金屬具有較高的耐性。同時(shí)研究還發(fā)現(xiàn)，在盆栽試驗(yàn)條件下，鄉(xiāng)土植物羽葉鬼針草和酸模對(duì)Pb有很好的耐性，能把絕大部分的Pb遷移到莖葉，有效去除受污染土壤中的重金屬Pb。葉春和研究了紫花苜蓿對(duì)Pb污染土壤的修復(fù)及活化機(jī)理，指出紫花苜?？梢援?dāng)作土壤Pb污染的一種理想修復(fù)植物。吳雙桃等首次報(bào)道了土荊芥莖葉Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)3888mg／kg。對(duì)土壤Cr污染富集效果明顯的植物有遏藍(lán)菜、李氏禾等。薛生國(guó)等發(fā)現(xiàn)，商陸對(duì)Mn具有明顯的富集特性，該發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了我國(guó)Mn超富集植物研究的空白。此外，陳同斌等于1999年首次報(bào)到了蜈蚣草能大量富集As，進(jìn)一步研究顯示其對(duì)As有極強(qiáng)的耐性和獨(dú)特的富集能力。韋朝陽(yáng)等也發(fā)現(xiàn)了另一種As的超富集植物——大葉井口邊草。轉(zhuǎn)基因植物，目前植物修復(fù)存在修復(fù)周期長(zhǎng)，生長(zhǎng)緩慢，發(fā)現(xiàn)的可用于修復(fù)重金屬污染土壤的植物種類不多，以及對(duì)植物的處理等方面的問題，促使人們研究轉(zhuǎn)基因植物，使得轉(zhuǎn)基因技術(shù)得到發(fā)展.目前，研究發(fā)現(xiàn)的方法有在植物體內(nèi)嵌入多重基因（在新陳代謝第一階段：細(xì)胞色素P450s；新陳代謝第二階段：GSH,GT等），在植物系統(tǒng)內(nèi)完成外源性物質(zhì)的降解。還可以在植物降解外源性物質(zhì)的不同階段加入多重基因，并加入細(xì)菌的ACC脫氨酶，解決了重金屬積累在植物根部不轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分而影響植物修復(fù)的問題。Karenlampi等將動(dòng)物體內(nèi)的MTs轉(zhuǎn)入超積累植物擬南芥Arabidopsisthaliana中，結(jié)果，擬南芥對(duì)Cu的吸收能力提高了37倍。目前，重金屬?gòu)?fù)合污染的超富集植物篩選是土壤植物修復(fù)的一個(gè)重要研究方向。例如，印度芥菜可同時(shí)積累高濃度的Pb、Cr、Ni、Cd、Zn、Cu和Se等，在重金屬污染土壤的植物修復(fù)中被廣泛應(yīng)用。田勝尼等認(rèn)為，香根草無(wú)論是對(duì)Cu、Pb、Zn單一污染還是復(fù)合污染都有較好的修復(fù)能力。楊兵等也驗(yàn)證了香根草對(duì)Pb、Zn尾礦的復(fù)合修復(fù)作用。4植物衛(wèi)累計(jì)獲重金符屬的鍵影響鼻因素植物勻?qū)χ丶褰饘傥璧睦蹥v積效蝕果與雄許多蔽因素粉有關(guān)貍，主夾要有巨重金霞屬濃輩度、Ph、電儀導(dǎo)率院、營(yíng)纖養(yǎng)物叢質(zhì)狀義況、如遷移減速率(T咐F)，有末的還首與土摟壤中誘磷、橫鉛等悄微量奮元素晉及生番物活噴性有浪關(guān)。我在用本植物村修復(fù)蝴重金位屬污采染土嶼壤過兄程中俯，為米了使合植物伶有效槍地吸蕩取并滅累積駝或穩(wěn)鉆定土燃壤中隔的重蜜金屬熊，應(yīng)練該適疊當(dāng)?shù)亓锌刂汽満驼{(diào)像節(jié)可謀控因抽素，急使修血復(fù)效公果達(dá)烈到最欠優(yōu)。（1）土心壤因眨素，詢重金檢屬進(jìn)伴入土爛壤后取，很螺快就侄會(huì)通察過一型系列旨的物攜理、筑化學(xué)需以及摩生物脅過程燦與礦屯物質(zhì)著或有暴機(jī)物子結(jié)合雞，土銜壤釋巷放（翅解吸繪）重膏金屬謀的能隙力以行及重喂金屬級(jí)從土榜壤團(tuán)錘粒轉(zhuǎn)凝移到吳植物漸根部五的過數(shù)程，扛這兩膠個(gè)過舒程決符定了亭金屬驕的植瘡物可焰利用宜性。希這兩圍個(gè)過拍程取怒決于印下列知幾個(gè)仆因素行，土檢壤黏困粒含陵量：潮黏土夜礦物李具有姜特殊聯(lián)的表槳面，潛并帶熄有負(fù)疑電，察具有悉很高旁的陽(yáng)作離子匠交換鹽量，幸可以那通過辱離子形交換躲來(lái)吸左附土脖壤溶庭液中缸的重唉金屬謠離子困，永從而除降低窩重金策屬的祖有效侮性。腎土壤pH值：廢不同父植物青修復(fù)腰重金史屬污疾染土龜壤時(shí)已，都攤有其威適宜蓄的pH范圍橡，應(yīng)垂控制蟻好pH范圍初，使時(shí)修復(fù)齒效果印更優(yōu).如銅辨在土白壤pH為5～7時(shí)，遭活性馬最小列，而艙當(dāng)pH圾>7．5時(shí)，礎(chǔ)銅的悄溶出瀉量反功而增哀大，敗這可虛能是咬由于派形成急了銅銅的羥船基絡(luò)捉合物晃而增雁大了級(jí)溶解也度的娃緣故地?；手斜逗惺サ陌辟濍x子朱或施餐加土膨壤酸巧化劑折可以京維持開土壤刃的微幟酸性迫環(huán)境券，有凳可能啞增加猾土壤磚中重賄金屬褲的植灶物可庫(kù)利用藥性并況提高半植物率的吸稈收。果土壤厭中的尤有機(jī)抵質(zhì)：揉土壤歸中的右有機(jī)掙質(zhì)通界過對(duì)掩重金估屬的叢吸附恒、絡(luò)尿合和鈔改變仙土壤蝕的氧段化還些原條斬件，旬其分潤(rùn)解過攏程中征形成嬌各種趟有機(jī)這酸可姑與土奔壤中寬重金聾屬反烏應(yīng)而束形成特難溶崖性化叨合物制（如戚褐藻縣酸、沙油酸妖等）瞎，從點(diǎn)而影雅響了振重金和屬的古形態(tài)襖、遷喇移以字及生慢物有棒效性驚。（2）植但物因逃素，絹不同社的超姜積累央植物右所積豈累的灰重金濁屬類僑型及竹積累族量都南不同壁，如薪十字鞭花科問的庭加薺屬府和李摩禾氏極植物到積累Ni效果伍明顯糕，高殖山螢干屬類猶超積穿累Cu、Co等效從果明息顯，遙蜈蚣四草對(duì)As的積狠累效灑果明賠顯，膛根據(jù)臺(tái)不同音污染晌環(huán)境堅(jiān)的土眼壤選途擇不丈同的漂超積桐累植制株類額型，琴有道一些問特殊父的環(huán)傍境甚厚至需呆要人君為進(jìn)揀行養(yǎng)虹護(hù)，男而丸且一江些植乘物只察針對(duì)燦部分咳重金禮屬進(jìn)俊行吸壇附，倦一旦擠體內(nèi)葉積累胖過多佳其他賤種類西的重近金屬瓶就會(huì)綠嚴(yán)重奏阻礙號(hào)植株伶的生卻長(zhǎng)，壯出現(xiàn)親重金產(chǎn)屬中丸毒。跟目前司國(guó)內(nèi)岔外研求究發(fā)鉤現(xiàn)，缸即使雷是同狹一類宗重金脆屬超維富集礦植物帝，品曾種不號(hào)同，乒器官非不同拖，積寄累同陶一重陪金屬杯量也莖不同磨。陳涉同斌院等報(bào)斤道了行蜈蚣驚草能稿大量玻富集As的研統(tǒng)究結(jié)偉果，畫同時(shí)叉分析包了該嶄植物煩不同施器官押對(duì)重灶金屬絲式的富挑集量搏，蛋發(fā)現(xiàn)旬蜈蚣禾草不勻同器朽官組敵織中As的含陽(yáng)量為姜羽片準(zhǔn)﹥?nèi)~饒柄﹥阻根系彎，說單明As在該窯植物遺體中攪容易郵向上轉(zhuǎn)運(yùn)輸艙和富腰集，恥顯示銀出蜈離蚣草文對(duì)As有極原強(qiáng)的旨耐性隱和獨(dú)律特的粘富集傳能力迫。植瞎物在風(fēng)不同改生長(zhǎng)螺期吸葉收積非累重澇金屬川的能凳力也礙不同喉。莫期爭(zhēng)等童通過束實(shí)驗(yàn)悠研究屠，發(fā)史現(xiàn)水啄稻分語(yǔ)蘗期粉重金票屬在活葉片劫、莖受干部旅和根您部的鄰積累晉量達(dá)諸到最竹大，省隨著舒時(shí)間掉的延蒼長(zhǎng)，扭在根后部積淚累的推重金之屬會(huì)錯(cuò)愈來(lái)撞愈少唐，莖因干部遺積累飼的重評(píng)金屬仔在拔屋節(jié)期睬降至宗最小預(yù)，量隨后陽(yáng)含量狹又稍繡微上屈升，脾葉榨片上奇的重忠金屬電含量丙在拔奔節(jié)期雄迅速?gòu)U下降糖，隨叢后趨哨于穩(wěn)廣定.國(guó)外閑學(xué)者玻通過拌研究討發(fā)現(xiàn)歡植物坑的根擊系發(fā)懇育也鞭會(huì)影藍(lán)響其小對(duì)重爬金屬些的吸謠收。速他們充對(duì)Zn、Cd超積驢累植暗物遏糞藍(lán)菜滿根系胞的分橡布特吵性和培伸長(zhǎng)際規(guī)律女做了牛實(shí)驗(yàn)普研究膨，結(jié)錘果表垃明：萌遏藍(lán)鍬菜具死有較羞發(fā)達(dá)愉的根湯系和憶稠密蘿的根圈毛，令能擾主動(dòng)援向土行壤中綠的Cd、Zn富集興區(qū)伸犁展，探通過攏根毛杜直接摘接觸醬土壤腸顆粒裹獲取越重金喚屬，列在高Zn土壤疑上，他根系氧密集想分布緣瑞，在川整個(gè)曲生長(zhǎng)接期間快莖基事部有楊大量旺的不祝定根慎繁殖5物修尸復(fù)技疑術(shù)研藥究中秘存在分的問躍題綜上豈所述想，利袍用植字物修戴復(fù)污追染土欣壤中穩(wěn)重金買屬的莖研究鞠取得顛了一去定的零進(jìn)展狠，但祝該技癢術(shù)涉逐及植殊物學(xué)炕、土胞壤學(xué)刊、生蛋態(tài)學(xué)肚、遺慚傳學(xué)秋、環(huán)果境學(xué)恢等多題個(gè)領(lǐng)嚼域，區(qū)所以勿將植鏈物修嬌復(fù)應(yīng)樓用到古實(shí)際廚中還限存在書許多形問題根，主蛇要表歇現(xiàn)在肢：已紐奉知的挺超積土累植次物多夾為野示生型落稀有倍植物加，分依布的見區(qū)域禾性較討強(qiáng)，廢并且垮常具適有個(gè)嶼體矮愧小、薯生物巡壽量低妨、生旗長(zhǎng)緩會(huì)慢等怨特點(diǎn)萬(wàn)，所拾以修蛋復(fù)治納理效灑率低肥、周箏期長(zhǎng)景而難興于滿偵足商踢業(yè)要紗求；選我國(guó)沖物種卷資源腿豐富扮，但淚目前旗發(fā)現(xiàn)細(xì)的超瘋積累散植物篇比較忽少。瞧因此起，可隊(duì)從我深國(guó)豐族富的談雜草叮資源依中進(jìn)凍行篩看選，多尋找菠、培妙育和哄馴化們有利鴿于治結(jié)理環(huán)否境污漠染的館超積撓累植厭物，干從而融滿足持實(shí)際旦應(yīng)用繁的需煌要；干土壤庸微生翻物活嚴(yán)性、咽土壤乖本身?yè)淼睦砝杌乜嘈浴⒐?jié)污染勸區(qū)的度氣候證地理真條等瓦因素工影響工植物距修復(fù)逗的有渠效性拔，且拒植物齡受病閑蟲害路襲擊村也會(huì)蕉影響搬修復(fù)趕效果四；大縱多數(shù)害植物掩由于閉根圈依范圍宣有限貸，只撒能修抄復(fù)土旗壤淺則層；臣根系底供養(yǎng)怎不足慶的地乳區(qū)，挎根系勤發(fā)育務(wù)不良魔，修薯復(fù)效獵果也矩降低園?？偨Y(jié)逃為：膠（1）大鵲多數(shù)連超積謙累植胳物根脂系較澤淺，盤對(duì)于名深層痛污染坊的修著復(fù)有慎困難餅，生委長(zhǎng)緩凝慢，柄修復(fù)勢(shì)周期縫比其唇他物搞理、產(chǎn)化學(xué)成技術(shù)識(shí)長(zhǎng)；辦（2）植追物物間種和末生長(zhǎng)霧受到默地理夠氣候拒及地欣質(zhì)條梨件的返限制瞞；（3）污所染物視會(huì)通埋過落非葉重全新回宏到土易壤中龍去，由也殲有可鍛能通賄過食傅物鏈俯為人項(xiàng)或動(dòng)鍋物誤下食并圾重新?lián)]返回蜘土壤脅中。漏（4）經(jīng)妙常只垮能積北累某壘些元突素，球還未躁發(fā)現(xiàn)傻能積朋累所曬有關(guān)著注元何素的堡植物怒。6展望已經(jīng)濤發(fā)現(xiàn)闊的超絨積累扛物種交數(shù)量該只是漫我國(guó)讓生物罷資源橫量很害小的牲一部瘦分，寒常常嚷只生講長(zhǎng)在檔一些慮偏遠(yuǎn)很的、屢受采丸礦危據(jù)害的波地區(qū)貍。所曾以在吼全國(guó)副范圍調(diào)內(nèi)進(jìn)嶼行耐簡(jiǎn)性植姜物的船人工敲篩選斬顯得必尤為嘉重要狹。將母現(xiàn)代敬分子詳生物焦技術(shù)義和基葵因工珠程技惜術(shù)結(jié)遼合到慢植物嘩修復(fù)覽技術(shù)孕中，點(diǎn)通過錢改良司遺傳倘來(lái)提令高植箭物對(duì)該污染算物的沃耐性籮、富售集能免力，蹤蝶培育做一些姐生物竭量大柔、生速長(zhǎng)效癢率快四、生捧長(zhǎng)周鴉期短傅的超叫積累歷植物嚷，以群克服屬天然錫超累停積植縱物的孝缺點(diǎn)好。在中大規(guī)誕模應(yīng)榜用轉(zhuǎn)透基因責(zé)植物我修復(fù)蟲之前秋應(yīng)考框慮其普環(huán)境魂安全戚性問墾題，戶需要未進(jìn)行劃生物筑安全姥性評(píng)旺價(jià)，液重視貪生物奏技術(shù)土與土雁壤系支統(tǒng)重破金屬句污染尺研究捐工作今的結(jié)泰合。各種伐技術(shù)車手段敬的聯(lián)巾合使陰用土闊壤污筑染的本修復(fù)令是一害項(xiàng)系纏統(tǒng)工卸程，憶單一壞的修侵復(fù)技鬼術(shù)很扇難達(dá)商到預(yù)希期效優(yōu)果，直需要絮以植括物修攀復(fù)為淹主，欠輔以旬物理辯、化蛾學(xué)和娛微生支物手保段，摟充分修發(fā)揮瘦植物詳修復(fù)茂與其柜他技熔術(shù)的蹤蝶聯(lián)合速修復(fù)臨作用腦，取以長(zhǎng)補(bǔ)抽短，都