重金属超富集植物筛选研究进展
福建金属矿区植物对重金属的富集效果研究
福建金属矿区植物对重金属的富集效果研究重金属污染不仅引起土壤质量退化,降低农产品品质和产量,而且还通过食物链等途径危及人类健康,由于重金属污染具有隐蔽性、长期性、累积性、不可逆性的特点,导致重金属污染治理困难,因此重金属污染的治理已成为当前环境科学界急需解决的重大课题。
目前传统的重金属污染治理方法存在着修复成本高、需要打扰土壤结构、只能小面积污染治理等不足。
在这种背景下对环境扰动少、修复成本低且能大面积推广的重金属污染植物修复技术应运而生,为重金属污染治理提供了新途径,具有广阔的应用前景。
但植物修复技术应用的前提是要筛选出重金属超富集植物,由于目前缺乏这方面的研究,国内发现的重金属超富集植物比较少,极大地限制了重金属污染植物修复技术的应用。
有鉴于此,本研究为筛选出供植物修复技术应用的重金属富集植物,在对福建金属矿区进行全面踏查基础上,选取福建主要金属矿区的大田铅锌矿、龙岩铁锰矿、连城铅锌矿、连城锰矿、尤溪铅锌矿、尤溪铅锌冶炼厂为调查对象,通过对这些矿区的全面调查,掌握福建主要金属矿区的重金属污染状况,采集在重金属污染严重的尾矿库、生产车间附近、污水排水沟及其矿区周围地区生长的植物,带回室内进行重金属分析,由此比较福建金属矿区植物对不同重金属的富集效果,进而筛选出重金属超富集植物。
同时测定不同矿区土壤重金属浸提剂提取有效态量的差异,揭示植物地上部分重金属富集量与浸提剂提取有效态量的相关性,为重金属污染植物修复技术的应用及矿区环境风险评估提供科学依据。
研究的主要结论如下:1.福建金属矿区土壤中均存在严重的的重金属污染,不同金属矿区土壤中Mn、Zn、Pb和Cd已经达到很高的含量,最高含量分别达到200004.56 mg·kg<sup>-1</sup>。
、24717.05 mg·kg<sup>-1</sup>、30431.86 mg·kg<sup>-1</sup>和438.28 mg·kg<sup>-1</sup>。
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、提取或回收重金属、地质探矿等方面，同时也为研究植物进化机制提供了优良素材。
重金属超积累植物目前已被广泛研究，许多已成功用于环境污染的植物修复。
2 . 重金属超累积植物累积重金属的机理2.1 植物对重金属的运输与转移重金属由根系进入木质部至少需要3个过程：进入根细胞，由根细胞运输到中柱，装载到木质部。
重金属富集植物生物质的处置技术研究进展
摘要：植物提取修复环境重金属污染会产生大量的重金属富集植物生物质，如何安全地处置重金属富集植物生物质已成为亟需解决的重要科学问题之一。
近年来，基于减量化、无害化和资源化原则，众多研究者陆续开展了重金属富集植物生物质处置技术的研究，取得了一系列重要研究成果。
本文对现有的重金属富集植物生物质处置技术进行了综述，并对今后可能的研究方向做了展望，以期为将来的重金属富集植物生物质处置技术的研究提供一定参考，更好地推动重金属富集植物生物质处置技术的发展。
关键词：重金属富集植物生物质；植物提取；处置技术；研究进展中图分类号：X506文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2014）01-0015-13doi:10.11654/jaes.2014.01.002重金属富集植物生物质的处置技术研究进展刘维涛，倪均成，周启星*，华涛（南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室/天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室，天津300071）Research Progress of Disposal Technology for Heavy Metal-Enriched Plant BiomassLIU Wei-tao,NI Jun-cheng,ZHOU Qi-xing *,HUA Tao（Key Laboratory of Pollution Processes and Environmental Criteria,Ministry of Education /Tianjin Key Laboratory of Urban Ecology Environ －mental Remediation and Pollution Control,College of Environmental Science and Engineering,Nankai University,Tianjin 300071,China ）Abstract ：Phytoextraction of heavy metal polluted environment generates large quantities of heavy metal-enriched plant biomass （HMEPB ）.How to safely dispose HMEPB has been one of the most important scientific issues.In recent years,disposal technologies for HMEPB have been extensively studied with aim at reduction,recycle and harmless treatment.This paper reviewed the progesss in disposal technologies for HMEPB and proposed possible research directions so as to provide certain reference and better promote the development for disposal tech －nologies of HMEPB in future.Keywords ：heavy metal-enriched plant biomass;phytoextraction;disposal technology;research progress收稿日期：2013－05－15基金项目：国家自然科学基金青年基金项目（21107052）和重点项目（21037002）；中央高校基本科研业务费专项资金；污染控制与资源化研究国家重点实验室开放课题（PCRRF11005）作者简介：刘维涛（1979—），男，博士，副教授，主要从事土壤重金属污染生态修复和污染生态学的研究。
植物重金属超富集机理研究进展
西北植物学报2003,23(11):2021—2030Acta Bot.Boreal.-Occident.Sin.文章编号:1000-4025(2003)11-2021-10植物重金属超富集机理研究进展X郎明林1,3,张玉秀2,柴团耀1*(1中国科学院研究生院生物系,北京100039;2中国矿业大学化学与环境工程学院,北京100083;3河北农业大学生命科学学院,河北保定0710010)摘 要:植物超富集重金属机理主要涉及植物对金属离子高的吸收、运输能力,区域化作用及螯合作用等方面,其中跨膜运载蛋白的表达、调控对重金属超富集这一特性起了关键作用。
金属阳离子运载蛋白家族主要包括CDF家族、N RA M P家族和Z IP家族等,在超富集植物中已克隆出多个家族的金属运载蛋白基因,这些基因的过量表达对重金属在细胞中的运输、分布和富集及提高植物的抗性方面发挥了重要作用。
综述了近年来研究重金属超富集植物吸收、转运和贮存Zn、N i、Cd等重金属的生理和分子机制所取得的主要进展。
关键词:植物;重金属;超富集;基因;转运蛋白中图分类号:Q945.12 文献标识码:AAdvances in research of mechanisms of heavy metalhyperaccumulation in plantsLANG M ing-lin1,3,ZHANG Yu-xiu2,CHAI Tuan-yao1(1Departmen t of Biology,Graduate S chool of Ch ines e Academy of Sciences,Beijing100039,C hina;2College of Chemical andEneviron men tal Engineer ing,China University of M ining and T echnology,Beijing100083,China;3Colleg e of Life Science,Heb eiAgricu ltural Univer sity,Baoding,Hebei071000,China)Abstract:T he m echanism of heav y m etal hyperaccum ulation w ere very com plicated and inv olved various metabolic pr ocesses in plants.T he recent studies sho wed that the high ability of metal io n uptaking and trafficking,co mpar tm entalizatio n in vacuole,cell w all or trichome,and the chelation w ith o rganic acid(such as citr ate,m alate and ox alate)or amino acid(histidine)w er e involved in the metal accum ulation and toler-ance m echanism in hyper accumulatio n.In addition,sever al metal catio n transm em brane tr ansporter g enes w er e cloned and character ized in hyperaccumulato r,w hich belo ng to the CDF fam ily,or NRAM P fam ily and/or ZIP fam ily.T he overexpressio n of the metal ion transporter genes play im por tant ro les not only in heavy metal uptaking,trafficking,distribution and accumulation in the cell,but also in incr ease the heav y metal tolerance of hy peraccum ulator.Key words:plant;heavy metal;hyperaccumulatio n;g ene;transporter 1977年新西兰科学家Brooks提出“超富集植物(hy peraccum ulator)”的概念,用来描述自然界中发现的茎叶可累积Ni达1000L g・g-1(干重)以上的植物[1]。
重金属超富集植物根际微生态研究进展
生物有效性以及影响重金属根际行为和生物有效性 的主要 因素 （ Ｈ ｐ 、根系分泌物、微生物）等。
但植物 尤其 是重金 属超 富集植 物 的根 际作 用 以及 根 际 微生 物群 落 特征 ，根 际 土壤 环 境条 件 对重 金 属 的生物有 效性制 约机 理等一 系列 基础理 论 问题 目 研究 仍不够 深入 ，有 待进一 步加 强 。 前 关 键词 ：超 富集植 物 ；根 际微 生态 ；植物修 复 ；重金 属
重 金 属 超 富 集 植 物 根 际微 生 态 研 究 进 展
张 学洪 ，杨文婷 ，魏 彩春 ，陆燕勤
（ 桂林 工学 院 资源 与环 境工程 系 ，广西 桂 林 ５ １０ ） ４ ０４
摘 要 ：阐述 近年来 国内外在超 富集 植物 吸收重 金属 的根 际微 生态 效应 这 一 领域 的研 究成 果 ，介 绍了根 际微生 态效应 在植 物修 复 中的应用 ：重金 属在 根际 环境 的分布 与累 积 、地球 化 学赋存 形 态 、
中图 分类号 ：Ｘ ７ １３ 文献标 志码 ：Ａ
１０ ９４年 ，Ｈｌ ｅ 提 出 了植 物 根 际 的定 义 ，受 微生态效应在植物修复 中的应用 ，并指 出了存在 ｉｎｒ ｔ 到 了人们 的广 泛 重 视 。根 际是 土壤 中受 植 物 根 系 问题 以及 今后 的努 力方 向 。 及其 生 长活 动影 响 的微域 环 境 ，具 有 特殊 的物 理 、 化学 和生 物 性 质 ，影 响 了 重金 属 在 根 际 环 境 中 的
第 ４期
张学 洪等 ：重金 属超 富集 植物 根 际微生 态研 究进 展
５９ ４
著升高 ，碳酸盐结合 态、铁锰 氧化物结合 态显著 下 降 ，而 有机 态 、 残 渣 态 基 本 没 有 发 生 性 。在 深 入 开 展 利 用 植 物
重金属富集植物的超积累机理研究进展
ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００４－２７５Ｘ ２０２０ １２ ０３重金属富集植物的超积累机理研究进展张文博，王彩虹，刘艳萍（河套学院，内蒙古 临河 ０１５０００）摘 要：植物修复是重金属污染土壤的修复方法中最为绿色环保的技术，重金属在能够富集重金属的植物体内吸收和积累的机制是整个修复方法的关键所在，对整个植物修复技术的发展和突破有重大的意义。
主要从超累积植物对重金属的解毒机理、吸收和转运机制、抗性的机理等方面进行了综述。
关键词：重金属富集植物；解毒；转运；机理中图分类号：Ｑ９４５ １２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－２７５Ｘ（２０２０）１２－００９－０３ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＨｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌ－ｅｎｒｉｃｈｅｄＰｌａｎｔｓＺｈａｎｇＷｅｎｂｏ，ＷａｎｇＣａｉｈｏｎｇ，ＬｉｕＹａｎｐｉｎｇ（ＨｅｔａｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ，Ｌｉｎｈｅ０１５０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｍｏｓｔｇｒｅｅｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｂｙｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｐｌａｎｔｓｗｈｉｃｈｃａｎｅｎｒｉｃｈｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｓｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｒｅｍｅｄｉ ａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｄｅ ｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｕｐｔａｋｅａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ，ａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ，ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍ 近年来，由于工业化进程的加快，人类活动如开采、冶炼、化工等会造成土壤重金属的积累，同时，大量施用污泥化肥也会产生土壤重金属的污染，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。
植物对重金属镉超富集及耐受机理的研究
密级：中国科学院大学ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙＳｃｉｅｎｃｅｓ博士学位论文２０１３年５月专业综述：调控植物镉吸收转运及耐受性的分子遗传机制研究进展专业综述调控植物镉吸收转运及耐受性的分子遗传机制研究进展摘要镉（ｃａｄｍｉｕｍ，Ｃｄ）对生物有很大毒害作用，因此对抗镉作用机制的研究，增强植物对镉的抗性，调控植物体内不同组织和器官的镉积累水平均具有重要意义。
Ｃｄ２＋主要通过同为二价阳离子的Ｆｅ２＋、Ｃａ２＋或ｚｎ”的低特异性转运蛋白或通道蛋白进入植物细胞内，主要被贮存在根细胞液泡中，但有相当部分通过木质部导管长途转运地上部分，再通过韧皮部进行再分配，储存在不同组织的液泡或者细胞壁等部位。
在植物和真菌的重金属解毒机制中，植物螯合肽（ｐｈｙｔｏｃｈｅｌａｔｉｎｓ，ＰＣｓ）起着核心的作用，能与重金属螫合为复合物，再通过跨液泡膜转运区室化到液泡，降低细胞质中重金属成分的含量。
本文对近年来调控植物镉吸收转运及耐受性的分子遗传机制研究新进展进行了概述。
关键词镉；螫合；区室化。
在生命的演化进程中，植物形成了多样化的机制来维持体内与周围环境存在的可利用重金属离子之间的平衡关系。
植物面临着两个重要任务，一是从生长环境中选择吸收生长所必需的重金属离子并拒绝吸收非必需的重金属离子，二是在细胞内维持这些金属离子保持最适宜的生理浓度（Ｃｏｂｂｅｔｔｅｔａ１．，２００２）。
对金属离子的吸收和累积机制随着植物的种类的不同而不同，即使是在同一个属，不同种植物的吸收机制也不尽相同（Ｓｉｎｇｈａ１．，２００３）。
植物可通过根部直接吸收水溶性重金属，植物根组织不但可以通过根细胞膜上的质子泵使根际（ｒｈｉｚｏｓｐｈｅｒｅ）酸化，而且能够分泌具有金属螫合功’－能的低分子量复合物，使得土壤的金属离子更易被根部吸收。
现在并不清楚是否植物铁载体（ｐｈｙｔｏｓｉｄｅｒｏｐｈｏｒｅ）或有机酸（例如柠檬酸盐）参与了非必需的毒性金属离子（例如Ｃｄ”）的吸收过程。
我国草本植物中重金属富集、超富集植物筛选研究进展
第21卷第1期内蒙古草业Vol121,No11 2009年3月Inner Mo ng olia Prataculture M ar1,2009文章编号:1009)1866(2009)01)0043)05我国草本植物中重金属富集、超富集植物筛选研究进展*赵磊,罗于洋*(内蒙古农业大学生态环境学院,呼和浩特010019)摘要:介绍了我国在草本植物中筛选重金属富集、超富集植物的研究进展,同时对植物筛选问题提出了一些设想。
关键词:超富集植物;筛选中图分类号:S81215文献标识码:A1前言近年来随着科学技术的发展,人类利用和开发自然的手段越来越多,规模越来越大,矿产资源的开采速度大大加快,如何控制和减轻重金属对土壤环境的污染和危害成为一个日益突出的问题。
土壤一旦被重金属污染,一方面将对作物生产、农产品的品质和地下水开采等产生重大影响,并通过食物链影响人体健康。
此外,重金属污染还具有隐蔽性、长期性和不可逆的特点。
这使其成为国内外普遍关注的环境问题,各国政府也采取相应措施阻止其不断加剧的态势。
重金属污染土地的治理大致有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等112。
这些方法在污染土壤的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义,但在实际应用上往往都存在着很大的局限。
如加入土壤改良剂的沉淀法虽然在一定时期内可以降低土壤溶液中重金属离子的溶解度,但同时却会导致某些土壤营养元素的沉淀,造成土壤肥力的下降而难以耕作;淋洗法在淋洗重金属元素的同时会造成营养元素的淋失;客土法虽效果较好,但费用昂贵,只适用于小面积的土地,无法在大面积工程中使用。
而超富集植物的发现和利用,为土壤修复开辟了新的途径。
由于它具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染、具有双重经济效益等特点,因而越来越受到各国政府、科技界和企业界的高度重视122,并广泛应用于土壤、水体、污泥的修复处理。
土壤重金属污染的植物修复指通过种植对土壤重金属元素有特殊富集能力的植物,收获植物地上部将土壤中超量重金属去除以达到清洁污染土壤的目的。
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农业环境科学学报2005,24(增刊):330-335J 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-0330-06Advances i n t he R esearch of Selecting Hyperaccum ulatorC 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 ogy0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、空气和水体中的有机和无机污染,如土壤中的重金属污染、水体中有机化合物污染、空气中的烟雾污染等。
狭义的植物修复主要指利用植物修复土壤中的有机和无机污染。
通常所指的重金属污染植物修复技术是利用超富集植物(H yperaccum ulators)的提取作用去除土壤中的重金属,即通过重复种植和收获超富集植物将污染土壤中的重金属浓度降到可接受的水平[1]。
根据修复的过程和机理,植物修复技术可以划分为4种类型:植物提取技术(Phytoextrati o n)、植物挥发技术(Phy tovo l a tilization)、植物固化技术(Phytostab iliza-ti o n)和根系过滤技术(Rhizofiltrati o n)。
2重金属超富集植物的特征超富集植物的定义目前采用较多的是B aker和B r ooks1983年提出的参考值,即把植物叶片或地上部分中含Cd达到100m g kg-1,含Co、Cu、N i、Pb达到1000m g kg-1,含M n、Zn达到10000m g kg-1以上的植物称为重金属超富集植物,也称超富集体或超积累植物[2]。
一般情况下重金属超富集植物的认定要考虑3个条件:(1)植物地上部富集重金属的量要达到一定临界标准,在较低污染水平下也有较高的吸收速率;(2)S/R>1(S和R相应代表植物地上部分与地下部分的重金属含量),即植物应有较强的转运能力,一般植物的S/R 0.1;(3)与一般植物相比超富集植物能够忍耐较高浓度的重金属的毒害,一般植物则会发生毒害甚至死亡。
现已发现的Cd、Co、Cu、Pb、N i、Se、M n、Zn超富集植物有400余种,其中73%为N i超富集植物[3]。
常见重金属在土壤和普通植物中的含量以及超富集植物的临界标准见表1[4]。
3重金属超富集植物修复重金属污染的作用机制表1重金属在土壤和植物中的平均浓度以及超富集植物的临界标准(m g kg-1DW)T able1The m ean contents o f heavy me tals in so ils and t heo rd i na ry plants and t he cr iti ca l standard for hype raccumu l a t o rs重金属种类土壤平均浓度植物平均浓度超富集植物临界标准Cd100Cr601000Cu20101000Zn5010010000M n8508010000N i4021000Pb10510003.1络合作用机制通过与植物中对重金属具有高亲和力的大分子(如苹果酸、柠檬酸等)结合形成络合物,可使土壤中自由重金属的浓度降低,从而降低重金属的毒性[5]。
目前研究比较多是植物螯合素(PC s)和金属硫蛋白(MT)。
PCs在植物解Cd毒中起到重要作用,PC s-Cd复合物是Cd从细胞质进入液泡的主要形式[6]。
金属硫蛋白与植物对Cu2+、Zn2+的抗性机制有关,将重金属耐性植物紫羊茅草(F estuca rebra)中克隆得到的m c MT l转入到酵母MT基因缺失突变株中,可增加酵母细胞对Cu、Cd和Pb的抗性[5]。
N i超富集植物A lyss um lesbiacum叶片富集的N i是与苹果酸和柠檬酸形成的络合物,其木质部溢出液中组氨酸与N i 形成的络合物约占溢出液总N i量的40%[7]。
3.2区域化作用机制超富集植物将吸收的重金属离子富集在液泡、细胞壁及叶片表皮细胞的表皮毛等部位[8]。
在水培条件下,超富集植物A.ha lleri中的Zn和Cd在根部主要以Zn/Cd磷酸盐形式累积在表皮细胞的细胞壁中,而在叶部主要贮存在叶肉细胞的液泡内[9]。
超富集植物T.caerulescens叶片中富集的Zn有80%是水溶性的,其中60%的Zn贮存在叶片表皮细胞的液泡中[10]。
N i超富集植物T.goesi n gense叶片中大多数N i 贮存在细胞壁中,其余部分主要以N i-有机酸复合物形式贮存在液泡内,小部分以N i-组氨酸复合物形式存在于细胞质中[11]。
3.3较强的富集吸收能力机制超富集植物与一般植物相比对重金属有着较强的吸收和富集能力。