高寒干旱区乡土植物重金属富集性的研究
高寒干旱区乡土植物重金属富集性的研究摘要:针对高寒干旱地区某有色金属冶炼区及周边地区可能出现的土壤重金属污染问题,实施了该研究区土壤和乡土植物的取样、重金属含量测定工作,分析评价了土壤污染现状,并筛选出了对重金属富集性强的乡土植物。
结果表明,该有色金属冶炼区的土壤存在锌、镉的污染。
具有富集锌、镉能力的乡土植物有11种,其中对污染土壤具备修复能力的乡土植物为刺儿菜与巴天酸模。
关键词:乡土植物;重金属;富集;高寒干旱地区植物修复技术作为一种对环境无污染且成本较低的绿色生态保护技术,受到世界各国科学家的普遍关注[1]。
近年来,国外在筛选各类耐性植物的研究工作中,取得了不少成果,Jaffre等[2]首次使用“重金属富集植物”这一术语,Brooks 等[3]随后又提出了“超富集植物”的概念。
虽然我国对自然界现存的富集、超富集植物的发现和人工筛选起步较晚,但目前也取得了一系列成果[4-6],尤其是在一些矿区发现了对铅、锌、镉等重金属具有超富集能力的植物,并在筛选方面取得了一定的成就[7-10]。
青海省多目标区域地球化学调查发现,在位于北纬36°32′02″-36°35′39″、东经101°30′42″-101°32′25′的区域(某有色金属冶炼工业园区,以铅、锌、铝等有色金属和镍、铟、金、银等贵重金属加工以及化肥、盐化工产业为主)存在土壤重金属元素含量异常情况,土壤重金属污染程度不容乐观。
针对该区域及周边地带可能出现的土壤重金属污染问题,课题组进行了实地土壤和乡土植物的取样及重金属测定等研究工作,分析评价了土壤污染现状,并筛选重金属富集性强的乡土植物;通过对该区域土壤污染现状进行评价和主要乡土植物的重金属富集性比较,旨在为重金属富集植物的筛选和污染土壤的修复提供理论依据。
1 材料与方法1.1 采集地简况该有色金属冶炼区位于湟水河支流甘河的河谷内,海拔2 576~2 846 m,年平均气温1.6~4.3 ℃,全年无霜期136~150 d,多年平均降水量375 mm,多年平均蒸发量为1 452 mm,年均日照时间2 586 h,日照百分率达59%,属半干旱内陆高原气候。
1.2 土壤样品的采集与重金属测定方法在该有色金属冶炼区及其周边地带采用梅花形布点法实施野外取样,取5点混合样,每个采样点分别采集表层或耕作层(0~20 cm)的土壤,共采集土壤样品20份。
样品带回青海大学农牧学院实验室后,先将土样风干,再用玛瑙研钵研磨,过0.25 mm的尼龙筛后保存待测。
测定时,先用HCl-HNO3-HClO4消煮土壤样品,再用OPTIMA 2000-电感耦合等离子体发射光谱仪(美国珀金埃尔默有限公司)测定土壤样品中的重金属含量。
1.3 乡土植物的采集与重金属测定方法乡土植物采集地位于北纬36°32′58″、东经101°32′23″区域,该地土壤中的pH为7.98,锌含量平均为758 mg/kg、镉含量平均为3.60 mg/kg。
在植株生长期内进行植株样品的采集,共采集花、果实、种子齐全的植物32种,每种植物根据植株的大小分别采集5~10株。
将野外采回的植物样品清洗干净,分离地上部与地下部,然后分别烘干、称重、粉碎,制备待测样。
采用微波消解ICP-AES (Inductively coupled plasma optical emission spectrometer)法[11]测定植物中的重金属含量。
1.4 污染程度评价污染程度用单因子污染指数法[12,13]评价,单因子污染指数的计算公式为:Pi=Ci/Si;式中,Pi为污染指数,Ci为污染物实测值,Si为污染物评价标准,i表示某种污染物。
分级标准方面,Pi≤1,为非污染;13,则属重度污染。
1.5 乡土植物对重金属的富集系数与转移系数富集系数(Bioconcentration factor,BCF)是指植物体内的重金属含量与土壤中相应重金属含量之比[5],可表示植物富集、浓缩、积累、放大和吸收重金属能力与程度的数量关系,在一定程度上反映着土壤-植物系统中重金属迁移的难易程度,说明了重金属在植物体内的富集水平,体现了植物对重金属富集能力的强弱。
对于转移系数(Translocation factor,TF)而言,它是植物地上部某元素含量与地下部某元素含量之比,用来评价植物将重金属从地下部向地上部运输和富集的程度,显示了植物将吸收的重金属从根系转运到地上各器官部位的能力[14]。
富集系数=植物体内重金属含量/土壤重金属含量,转移系数=地上部重金属含量/地下部重金属含量。
2 结果与分析2.1 有色金属冶炼区土壤重金属含量及污染状况对该有色金属冶炼区土壤样品采集地的各样品铬、铜、锌、砷、镉、铅等重金属含量分别进行了测定,其测定结果和青海省土壤环境的背景值[15]对比情况见表1;污染程度见表2,其中单因子污染指数在计算时采用文献[16]中评价标准二类中的pH>7.5的数值。
由表1、表2可知,样品的变异系数分布在26.2%~85.7%,其中锌、镉的变异系数都较大,表明人为的干扰较大。
土壤中锌含量变化范围为97.2~1 965.6 mg/kg,平均值为540.3 mg/kg,远远超过了青海省土壤环境背景值88.5 mg/kg的水平;其单因子污染指数变化范围是0.324~6.552,部分地区为重度污染,平均值为1.945,整体表现出中度污染。
土壤镉含量变化范围为0.2~6.7 mg/kg,平均值为2.2 mg/kg,也是远远超过了青海省土壤环境背景值0.2 mg/kg的水平;其单因子污染指数变化范围是0.333~11.167,平均值为3.973,整体表现出重度污染。
2.2 有色金属冶炼区乡土植物的重金属富集情况将采集回来的32种乡土植物处理后,对每种植物的地上部和地下部分别测定了重金属含量,其中生物量相对较大的17种乡土植物的锌、镉含量统计数据见表3。
重金属超富集植物的确认应满足植物地上部的重金属含量高于地下部含量这一条件[17],同时植物体内的重金属含量应高于土壤的重金属含量。
由表3可见,锌、镉富集系数和转移系数均大于1的植物有蒲公英、鹅绒委陵菜、刺儿菜、节节草、艾蒿、二裂叶委陵菜、平车前、大车前、黄花蒿、聚头蓟、巴天酸模,共计11种植物,说明这些植物均可作为重金属土壤修复的先锋植物或耐性植物。
2.3 有色金属冶炼区乡土植物的重金属含量将富集系数和转移系数均大于1的11种乡土植物的生物量及重金属锌、镉含量的统计结果列于表4,由表4可知,重金属锌在植物体内的含量高低顺序依次为刺儿菜、巴天酸模、艾蒿、聚头蓟、鹅绒委陵菜、黄花蒿、二裂叶委陵菜、节节草、蒲公英、平车前、大车前,其中单株刺儿菜与巴天酸模植株体内的重金属锌含量分别为83.74、60.32 mg,分别是艾蒿的3.88、2.80倍。
重金属镉在植物体内的含量高低顺序依次为刺儿菜、巴天酸模、艾蒿、聚头蓟、黄花蒿、鹅绒委陵菜、二裂叶委陵菜、大车前、节节草、平车前、蒲公英,其中单株刺儿菜与巴天酸模植株体内的重金属镉含量分别为797.51、510.75 μg,分别是艾蒿的3.76、2.41倍。
刺儿菜与巴天酸模体内的重金属含量明显高于其他9种乡土植物的重金属含量,这在重金属污染土壤的修复过程中将具有利用价值。
综合表3数据,发现各植物地上部的锌、镉绝对含量均未达到超富集植物的标准值水平[18],超富集植物的标准值水平为植物地上部干重的锌含量为10 000 mg/kg、镉含量为100 mg/kg;因此严格来说,这些乡土植物均没满足超富集植物的要求。
究其原因,可能是污染区土中的锌、镉污染程度与其他污染严重的地区相比仍属较轻水平,以致植物中的富集量相对较低[19-21]。
不过这些乡土植物中的大部分仍表现出了很强的富集能力,与植物体内的锌正常含量1~160 mg/kg、镉正常含量0.2~0.8 mg/kg相比高出了几十倍[19]。
并且对于元素锌而言,刺儿菜的富集系数为4.03、转移系数达3.54,巴天酸模的富集系数为3.92、转移系数达5.31;对于元素镉而言,刺儿菜的富集系数为8.03、转移系数是2.90,巴天酸模的富集系数为7.43、转移系数达11.34,2种植物对土壤重金属的富集与转移能力均远大于1的标准,因此刺儿菜与巴天酸模具备将土壤中的重金属锌与镉从土壤里高效地吸收、转移到地上来的能力。
3 小结与讨论1)通过对青海省某有色金属冶炼区土壤重金属含量的测定与分析,表明该区土壤存在重金属污染,其中重金属污染元素主要为锌、镉,其含量分别为540.3 mg/kg±463.3 mg/kg、2.2 mg/kg±1.7 mg/kg。
2)对当地乡土植物重金属富集能力的研究表明,当地对土壤重金属锌、镉具有较好富集能力的植物有刺儿菜、巴天酸模、鹅绒委陵菜、艾蒿、聚头蓟、黄花蒿、蒲公英、平车前、二裂叶委陵菜、大车前、节节草一共11种。
已有研究表明,刺儿菜对镉单一污染具有较强的污染耐受性与富集特性;蒲公英等植物在沈阳市对土壤重金属镉污染有较好的富集效果[5,22]。
植物对重金属的富集能力可能是本身具有的一种特性,与其遗传基因存在相应的关系,这对于研究土壤重金属富集植物的筛选以及作用机理探讨有着重要的意义[23,24]。
3)综合考虑青藏高原的气候具有辐射量大、日温差大、降雨量小、蒸发量大、气候干燥的特点[25],我们认为当地不宜引种外地植物来实施该地区土壤重金属污染的修复,而应当在乡土植物中选择;如在试验里发现的富集系数和转移系数均大于1的11种乡土植物中,刺儿菜与巴天酸模对污染土壤中的锌、镉的富集系数与转移系数均远远大于1,2种植物体内积累的从土壤中吸收的重金属含量远高于其余的9种植物;刺儿菜与巴天酸模在青海省各地繁殖容易,生长期短,抗病能力强等,符合现在几乎公认的超富集植物应具备的特征[17,26-28]。
因此刺儿菜与巴天酸模是适宜该地区土壤锌、镉污染修复的乡土植物。
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我国高寒草甸土壤金属元素分布及其影响因子研究进展
之 一 ,探 讨 土 壤 中生 物 毒 性 较 强 的 c 、 C 、H 、 r d g
P 、A 的分布状 况具有 显著 意义 ,即一方 面能 够为 全 h s
6 0 6 ;2 四川 师 范 大 学 资源 生态 学研 究 中 心 , 四川 成 都 10 6 .
摘
要 :土壤金属元素在评价土壤理化性质及生物营养水平方面具有重要作 用。高寒草甸土壤金 属元素含量及分布
受母质 、土壤理化性质 、气候 、地表覆被 以及人 类活动 的影响 。母质 类型从根本上 决定土壤金属元素的含量 。土壤粒 度、有机质和酸度是导致土壤金 属元素化 学组成与母质组成产生差异的主要 原因。土壤金属元素对气候 变化和地表覆被
进一 步深 入 。青藏 高原作 为全 球人 类 污染 最少 的地 区
受 环境 因子 和人 类活 动 的影 响 ,金属元 素沿 土壤 剖 面 的分布 特征 表现 为三种 类 型 。第 一种 为表层 富集 型 。高 寒地 区土壤 以物理风 化 为主 ,总体 淋溶水 平较 低 ,加 之有 机 质 和生物 对 土壤金 属 元 素 的表 层 聚集
1 土壤 金属 元素分布 特征
金 属元 素 的水平 分布特 征 与土壤 和植被 的地 带性 分 布 规律 具有 较好 的一致 性- 。青 藏高 原 土壤 金属 - , 元 素 含量 总 体 上 由东南 向西 北方 向递 减u ,森林 土 ”
壤 中 F 、Mn u n o d g e 、C 、Z 、C 、C 、H 的含量 明显 高于
5种植物对重金属的吸收与富集作用
5种植物对重金属的吸收与富集作用唐欢欢;曹学章;李小青;张赶年【摘要】根据野外试验采样调查研究,通过5种植物对江西定南县钨矿废渣地土壤的重金属含量的吸收试验,定量分析矿区狗牙根(Cynodondactylon)、弯叶画眉草(Eragrostiscurvula)、百喜草(Paspalumnotatum)、多花木兰(Indigoferaamblyantha)、高羊茅(Festucaarundinacea)5种草本植物对钨矿废渣地重金属As、Zn、Cu的吸收与富集作用各有特点.结果表明:①钨矿废渣地受到As、Zn、Cu的污染严重,狗牙根等植物对As、Zn、Cu作用均有着不同程度的富集;②不同植物类型对重金属吸收与富集作用因重金属种类、植物类型和部位的不同而各异,植物根部对As和Cu的富集作用比根部以上(地上部分)突出,而对Zn相反;③多花木兰地上部分生物量最大,对污染土壤的生物净化能力比其他植物更显著.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)015【总页数】5页(P103-106,110)【关键词】土壤;重金属;迁移系数;富集系数;生物量【作者】唐欢欢;曹学章;李小青;张赶年【作者单位】南京信息工程大学地理与遥感学院,南京210044;环保部南京环境科学研究所,南京210042;南京信息工程大学地理与遥感学院,南京210044;南京信息工程大学地理与遥感学院,南京210044【正文语种】中文【中图分类】X131.3近年来,随着工农业生产的快速发展,环境中重金属污染日趋严重。
研究表明,在所有的重金属污染中,矿山的开采对环境造成的污染最为严重[1]。
矿山开采会直接导致植被大规模破坏,产生的废水、废弃矿石以及尾矿砂等固体废弃物,占据着大量土地面积,是污染矿区周边环境的主要原因[2]。
矿山开采不仅破坏周边植被,污染当地土壤和下游河流,且土壤中有害重金属累积到一定的程度,会对土壤-植物系统产生危害,导致土壤的退化,影响农作物产量和品质,还会通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水,恶化水文环境,危及人类的健康甚至生命[3—7]。
高寒荒漠区的植物适应性研究
高寒荒漠区的植物适应性研究高寒荒漠区是指气候条件恶劣、寒冷干燥的地区,植物在这样的环境下生存和繁衍需要具备较强的适应能力。
本篇文章将探讨高寒荒漠区植物的适应性研究。
一、生长适应性高寒荒漠区特殊的生长环境对植物的生长提出了严峻的要求。
首先,这些地区的气温低,夏季短,冬季长,需要在短暂的夏季积累足够的养分和储备物质。
其次,高寒荒漠区缺乏水源,植物需要适应干旱的环境,在有限的水资源下生长。
研究发现,高寒荒漠区的植物常常具有较长的根系,以便更好地吸收地下水源。
另外,它们还会通过生理调节,如减少蒸腾作用、增加相对叶面积等方式来适应干旱条件。
二、气候适应性高寒荒漠区的气候条件严酷,冰雪覆盖多年,冬季温度极低。
植物需要适应这种极端的气候环境。
一些研究发现,高寒荒漠区的植物在冬季会降低体内水分含量,并积累冷冻保护物质,如醇类和蛋白质,以防止组织的冻害。
此外,一些植物还通过改变叶片的结构和形态来适应寒冷。
例如,它们可能会减小叶片的表面积,以减少水分蒸发和风力的影响。
三、土壤适应性高寒荒漠区土壤贫瘠,养分含量低,pH值高,含盐量高。
植物需要适应这样的土壤环境才能生存。
研究表明,高寒荒漠区的植物会通过改变根系结构和分泌物质的方式来适应贫瘠的土壤。
它们的根系可能会更加发达,以便更好地吸收土壤中的养分。
同时,它们还会分泌有机酸和其他物质,以解除土壤中的盐分和其他有害物质对植物生长的影响。
四、保护适应性高寒荒漠区的植物在生长过程中还需要面对各种外部环境的影响,如强风、紫外线辐射以及食草动物的咬食。
为了保护自身,高寒荒漠区的植物会发展出一系列保护机制。
例如,一些植物会在茎叶上生成具有毒性或刺激性的物质,以避免被食草动物咬食。
另外,它们还会通过改变叶片的厚度和形状来减少风力和紫外线的影响。
总结起来,高寒荒漠区的植物通过生长适应性、气候适应性、土壤适应性和保护适应性等多种途径来适应恶劣的生存环境。
这些适应性机制不仅帮助植物生存,并且为生态系统的平衡和地区的可持续发展提供了重要的支持。
植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制研究
植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制研究植物在生长过程中需要从土壤中吸收各种营养元素,并且会因为肥料的使用而造成土壤的营养不平衡。
除了常见的营养元素外,一些重金属元素也会被植物吸收进入其体内。
虽然重金属元素对植物的生长发育和健康可能会有不良影响,但实际上植物还可以通过吸收和富集重金属元素来提高其适应环境的能力。
本文将介绍植物对土壤中重金属元素的吸收和富集机制的研究现状。
1. 重金属元素的来源和影响重金属元素是指密度大于4g/cm3的金属元素,如铜、镉、铅、汞等,通常出现在土壤、矿物和煤炭等中。
它们的富集和污染往往是由于工业化和人类活动所引起。
由于它们的毒性作用,人类和生态系统的健康也可能会受到影响。
2. 植物对重金属元素的吸收能力植物通过根系吸收土壤中的水分和营养元素,同时也会吸收土壤中的重金属元素。
但不同的植物吸收重金属元素的能力不同。
一些植物如伞形科植物等,其根系有着很强的吸收能力,可以在重金属污染的环境中快速生长。
而一些其他的植物如莴苣、油菜等则对重金属元素的吸收能力较弱。
这些差异是由于其遗传表达和表观遗传机制所导致的。
3. 植物对重金属元素的富集机制如果植物吸收到的重金属元素超过了其生理需求,则会开始对其进行富集和转运。
这是通过植物整个生长过程中的多个阶段来实现的。
在吸收入植物体内后,重金属元素首先会被分配到细胞壁中,并且在此处进行固定和吸附,从而减轻其对细胞内部的毒性作用。
随后,重金属元素会进入到根系,然后转移到上部部分,例如干、叶、花等组织中。
这一过程主要是与植物本身的代谢活动和生理功能相关的。
最终,通过凋零和腐烂等过程,重金属元素会被回收到土壤中。
4. 植物对土壤中重金属元素的修复作用随着工业和农业的发展,土壤污染越来越严重。
由于植物具有吸收和富集重金属元素的能力,因此植物修复技术已经被广泛应用于土壤修复。
例如,通过种植具有强吸收和积累能力的植物,来清除或减轻土壤中重金属元素的污染。
青藏高原高寒环境下植物适应性研究
青藏高原高寒环境下植物适应性研究青藏高原是全球最大的高原,也是世界上海拔最高的区域之一。
高海拔、寒冷、干旱及强紫外线辐射是青藏高原特有的高寒环境。
这样的环境下,植物与环境之间的交互作用尤为复杂。
因此,青藏高原的高寒植物研究一直备受关注。
一、高寒植物的适应策略高寒植物能够在复杂而恶劣的环境下生存,主要得益于其多种适应策略。
例如,高寒植物的根系能够很好地适应短暂的冰冻和融化,这可以增强植物的生命能力;同时,它们也能够利用化学手段来应对高寒环境中存在的各种压力,如干旱、寒冷和氧气缺乏等。
此外,高寒植物还会通过调整形态和生理结构来适应高寒环境。
比如,植物可以通过调整叶面积、增加叶片厚度和毛发密度等方式来降低蒸腾速率和水分流失量;植物还可以通过降低光合作用速率来减少蒸腾并维持水分平衡;此外,高寒植物还可以合成生物活性物质,如非编码RNA、激素、酶和抗氧化剂等,来应对复杂的高寒环境。
二、羊草的适应性研究羊草是一种高寒植物,生长于青藏高原等高寒地区。
由于青藏高原的环境复杂性,高寒植物的适应性研究一直是研究的重点。
羊草作为一种传统的青藏高原高寒植物,在环境适应性上具有很高的研究价值。
研究表明,羊草与其他植物相比,有很多独特的适应性特征,如叶片厚度、毛发密度、光合速率和抗氧化剂含量等。
由于这些独特的适应性特征,羊草在青藏高原的高寒环境中具有较为优越的生长能力,并可以对环境的变化做出相应的调整。
三、未来的研究方向当前,研究者们正在探索高寒植物的生态适应性及其分子机制。
首先,研究者们正在以转录组学为基础,从分子层面探究高寒植物在适应环境方面的分子机理。
其次,研究者们还在探究高寒植物与环境变化之间的关系,以及它们在面临环境压力时的响应。
四、结论高寒植物在青藏高原等高寒环境中生长和适应的能力,是经过长期的自然选择和生态适应而形成的。
研究其适应性,不仅可以探索高寒地区生物适应环境的机制,也可以为高寒地区的保护和资源开发提供理论指导。
我国植物对重金属Cd,Cu,Pb,Zn富集的研究报告进展
植物对重金属〔Cd,Cu,Pb,Zn〕富集的研究进展摘要:我国矿产资源丰富,矿区重金属污染十分严重,Pb、Zn、Cu、Cd 四种重金属的污染在我国极其严重。
利用超富集植物修复矿区重金属污染土壤,较传统方法而言是一种可靠经济平安的技术。
综述了Pb、Zn、Cu、Cd 四种重金属超富集植物,分析了可用于的我国重金属富集植物的分布情况和生活环境,为土壤重金属污染的生态恢复提供参考。
关键词:矿区;重金属污染;超富集植物Abstract:Heavy metal pollution especially Pb,Zn,Cu and Cd is very serious in mine area. Technical use ofhyperaccumulators to restore the contaminated mine soil is feasible and reliable pared with traditional methods. Four kindsof heavy metal hyperaccumulators were reviewed,with analysis of their distributions and habitat,which will offer referencefor remediation of heavy metal polluted soil.Key words:mine area;heavy metal pollution;hyperaccumulators1 重金属超富集植物涵义土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点,并通过接触、食物链等途径直接或间接危害人类安康。
据估算,中国每年因重金属污染的粮食达1200 万吨,造成的直接经济损失超过200 亿元。
据环保总局不完全调查,目前中国受污染的耕地约1×107hm2,污水灌溉污染耕地216.7×104hm2,固体废弃物堆存占地和毁田13.3×104hm2,合计约占耕地总面积的1/10 以上。
高寒干旱区某冶炼厂周边土壤及农作物重金属污染评价
高寒干旱区某冶炼厂周边土壤及农作物重金属污染评价摘要:运用单因子污染指数、内梅罗指数及潜在生态风险指数对青海省高寒干旱区某金属冶炼厂周围土壤重金属污染状况进行了评价。
结果表明,该区域土壤中的Zn、Cd含量都出现了不同程度的超标,少数样点Cd污染十分严重,土壤中的Cr、Cu、Pb、As未超标。
在所采集的马铃薯、小麦、油菜样品中,有部分农产品Cd含量超出了国家规定的食品安全限制标准,存在一定的安全风险。
关键词:土壤;污染;评价;金属冶炼;高寒干旱区由于现代工业的不断发展,大量重金属进入土壤,导致土壤严重恶化[1,2]。
重金属在土壤中的积累、迁移不仅危害区域生态安全[3,4]、影响动植物的生长发育[5],而且可通过食物链进入人体[6,7],危害人体健康[8],导致一些慢性病、畸形、癌症等的发生[9]。
矿区和冶炼区比较容易产生土壤重金属污染。
研究区是青海省重要的有色金属冶炼基地,位于青藏高原与黄土高原交界处,属高寒干旱区,其经过多年的工业发展,园区内废水、废气、废渣的外排是否对当地的土壤构成污染,农作物中重金属含量是否超标一直是民众关注的问题。
通过对研究区土壤重金属含量的分析,采用单因素指数法[10,11]、内梅罗指数法[12,13]和潜在生态风险指数法[14-16]对研究区内土壤的重金属污染现状进行评价和潜在生态风险评价,并对研究区主要农作物中重金属的含量进行了安全性评价,以期为该地区的农业生产、预防修复治理提供一定的科学依据。
1 材料与方法1.1 样品采集与测定1.1.1 土壤样品采集与测定在研究区采用梅花形布点法,采取5点土样混合成一个样品,每个采样点采集表层或耕作层(0~20 cm)土[17],共采集31个土壤混合样品。
土样采用HCl-HNO3-HClO4消煮法消解,用ICE3300原子吸收光谱仪(美国Thermo Fisher公司)测定重金属Zn、Cd、Pb、Cr、Cu、As(由于As毒性显著,类似于重金属,故从环境污染角度划为重金属污染行列)含量。
植物修复土壤重金属污染技术研究进展
植物修复土壤重金属污染技术研究进展作者:高诗倩马广翔马涛黄丽珠邱金伟来源:《科技风》2021年第11期摘要:在工业化迅猛发展的现代,土壤重金属的污染已经对环境和粮食安全构成严重威胁。
现有物理、化学和生物技术可用于修复受金属污染的土壤,其中生物修复中的植物修复被认为是一种经济有效的方法。
植物修复是利用植物对污染物的吸收提取富集转化等一系列的做用降低环境中该污染物的浓度和毒性作用。
这是一项相对较新的技术,被认为是具有成本效益、效率高、新颖、环保和太阳能驱动的技术,公众接受度高。
植物修复是当前研究的热点之一。
例如化学辅助植物提取和微生物辅助植物修复技术也可大规模用于净化受污染的土壤,在基因工程领域还需进一步研究以提高转基因植物的修复能力,并对植物修复技术的机制和有效性加以研究,帮助促进该技术的发展。
关键词:重金属;植物修复;超富集植物;生物可利用度重金属对环境的污染已经成为世界性的严重问题。
人类通过矿石提取、污水排放等途径将这些元素释放到环境中。
随着工业化进程的加快和自然的生物地化循环的干扰,重金属污染问题日益严重。
与有机物不同,重金属基本上是不可降解的,因此会在环境中积累。
重金属元素是单质密度大于4.5g/cm3的一類金属元素的总称[1]。
重金属元素进入土壤后,若含量高于安全标准从而使生态环境恶化的现象就是土壤重金属污染。
由于它们有进入食物链的风险,所以这些重金属在农业土壤和水资源中的积累会对人类健康构成巨大威胁。
现如今有许多物理、化学和生物技术可用于修复受金属污染的土壤。
这些方法具有一定的局限性,例如修复过程中工作量大,且修复成本较高,土质混浊,使得土壤理化性质发生变化,且这个变化是不可逆的。
所以,对于重金属污染土壤的经济有效的修复方式就是植物修复。
植物修复是一种绿色清洁技术,其利用天然或转基因植物从环境中提取有害物质,即重金属,包括放射性核素、杀虫剂,多氯化物、来自环境的联苯和多环芳烃并将最小化转化为安全的化合代谢物,具有费用低、不破坏环境生态等优点。
重金属超富集植物特征
重金属超富集植物特征重金属超富集植物是指能够吸收和富集土壤中重金属离子的植物。
它们通常具有一些特征,使它们能够在污染土壤中存活并吸收大量的重金属。
本文将介绍重金属超富集植物的特征,并探讨其应用和意义。
重金属超富集植物的特征主要包括以下几个方面:1.嗜重金属生长环境:重金属超富集植物通常能够在高浓度的重金属污染土壤中存活并生长。
它们对于高浓度的重金属离子具有较高的耐受性,能够忍受土壤中重金属离子对其生长和发育的影响。
2.物种特异性:不同的植物对不同的重金属具有不同的富集能力。
一些植物对某种特定的重金属具有高度的富集能力,而对其他重金属则没有富集能力。
这种物种特异性使得不同的植物能够在不同的重金属污染环境中发挥作用。
3.根系吸收机制:重金属超富集植物通常通过其根系吸收土壤中的重金属离子。
这些植物的根系具有一定的特殊结构,能够增加吸收面积和吸收能力。
同时,它们的根系也具有一定的选择性,可以选择性地吸收特定的重金属离子。
4.生理代谢调控:重金属超富集植物能够通过调控其生理代谢过程来应对重金属污染。
它们可以通过调节根系分泌物的产生和分泌量来影响土壤中重金属离子的活动性。
此外,它们还可以通过调节自身的酶系统和产生抗氧化物质来减轻重金属对植物细胞的损害。
5.富集效应:重金属超富集植物能够富集土壤中的重金属离子,并将其转移到地上部分。
这种富集效应可以通过根系吸收和转运、韧皮部和木质部吸收和转运以及叶片吸收等方式实现。
通过富集重金属离子,这些植物能够将污染物从土壤中清除,起到修复污染土壤的作用。
重金属超富集植物具有重要的应用和意义。
首先,它们可以用于修复和治理重金属污染土壤。
这些植物能够将土壤中的重金属离子吸收并富集在地上部分,达到减轻土壤重金属污染程度的目的。
其次,它们可以作为生物指示器来评估土壤中重金属污染的程度和范围。
通过调查和研究重金属超富集植物的分布情况,可以得出土壤中重金属污染的差异和分布规律。
此外,重金属超富集植物还可以作为重金属的生物监测器,用来监测和预警环境中的重金属污染。
青藏高原高山植物与环境适应性的研究
青藏高原高山植物与环境适应性的研究青藏高原是我国的重要生态屏障和天然资源宝库,同时也是一个兼具生态、环境和气候多种特征的生态系统。
其中,高山植被是青藏高原地区生态系统的重要组成部分,对维持该地区的生态平衡起着重要作用。
高山植物与环境的适应性是研究该区域生态环境的重要方面之一,本文旨在对这一问题进行深入探讨。
一、高山植物的生存环境青藏高原地处高原和山地交错的地带,地势高峻,气候寒冷干燥,特别是高山地区海拔高达3000米以上,地形十分复杂。
由于地势的独特性,高山植物在适应环境的过程中需要应对很多特殊的因素。
首先,这里的气候具有强烈的季节性变化,春夏气温较高,秋冬季气温则非常低,在这样的环境下,高山植物需要应对气候变化,维持自身的存活状态。
其次,青藏高原是一个高原盆地,地形起伏较大,上下水循环不良,水资源相对匮乏。
在这种干旱的环境下,高山植物需要通过深入地下寻找水源、蓄水来确保自己的生存。
此外,青藏高原的环境中还存在着寒冷、高氧、强辐射、冰雪等多种特殊因素,高山植物需要应对这些复杂环境的影响。
二、青藏高原高山植物与环境适应性的研究现状近年来,随着科学技术的不断进步,对青藏高原高山植物与环境适应性的研究越来越深入。
学者们通过采样、实验观测、分析数据的方式,从不同角度探究高山植物的生存环境和适应方式。
例如,近些年来,研究人员通过对雪山植物的采样和测量,发现了其在生长过程中对于球藻的共生作用。
研究人员发现,雪山植物与球藻之间会发生共生作用,并能够促进雪山植物的生长,这种共生作用也是青藏高原高山植物适应环境的一种方式之一。
此外,研究人员还对高山植物的光合适应和逆境适应进行了深入的研究,探究了光合适应参数对高山植物适应性的影响。
三、高山植物适应环境的机制探究上述研究成果的取得,为探究高山植物适应环境的机理提供了重要的参考。
从学术上来讲,高山植物适应环境的机理有多种方式,最为普遍的是基因调控方式和形态结构适应方式。
