重金属富集植物
超累积植物——精选推荐
超累积植物超累积植物，也叫超富集植物，是指能够超量吸收重⾦属并将其运移到地上部的植物。
⽬前．世界范围内已经发现的超富集植物有400多种。
我国开展这⽅⾯的⼯作较晚．到⽇前为⽌，中国的科技⼯作者陆续发现了As的超富集植物蜈蚣草和⼤叶井⼝边草、Cd的超富集植物宝⼭堇菜、Mn的超富集植物商陆、Zn的超富集植物东南景天以及Cu的超富集植物海州⾹薷和鸭跖草。
例如，⽺齿类铁⾓蕨、野⽣苋和⼗字花科植物天蓝褐蓝菜对镉的富集能⼒强；紫叶花苕能富集铅和锌；蒿属和芥菜对铅的富集作⽤明显；在镍污染的⼟壤中可种植⼗字花科和庭芥属植物；在铜污染⼟壤中可种植酸模草，其植株含铜可达1.850mg/g。
此外，研究发现，植物对重⾦属的吸收与电渗滤有关。
因此，向植物根系通直流电能加强植物对重⾦属的吸收，向污染⼟壤施硫酸盐和磷酸盐能提⾼植物枝⼲部分对铬、镉、镍、锌和铜的富集系数。
⼀、超富集植物特点1、对⾼浓度的⾦属有较强的忍耐性；2、可累积相当⾼浓度的重⾦属；3、⽣长速度较快；4、较⾼的⽜物量；5、发达的根系。
⼆、植物修复技术我国由于矿⼭开采、⾦属冶炼、化肥使⽤等原因，遭受重⾦属污染的⼟地⾯积⼗分惊⼈，中国科学院⼀项研究显⽰，⽬前中国受镉、砷、铬、铅等重⾦属污染的耕地⾯积近两千万公顷，约占耕地总⾯积的1／5，全国每年因重⾦属污染⽽减产粮⾷⼀千多万吨，也造成了部分农产品重⾦属超标，影响⾷品安全。
环境被破坏或污染之后，传统的修复⽅法⼀般是⼯程、物理和化学法，往往成本较⾼，对环境⼲扰⼤。
近20多年来，⼈们开始研究利⽤⽣物修复⽅法，也就是利⽤⽣物的降解和转化作⽤来清除环境中的污染物。
这其中应⽤⽐较多有植物修复和微⽣物修复技术。
植物修复技术是⼀种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学物质的⽣理功能为基础，利⽤植物及其共存微⽣物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术。
与传统修复⽅法相⽐，该技术成本低、过程简单，且环境友好，适⽤于空⽓、⼟壤和⽔体污染，特别是在重⾦属污染治理⽅⾯。
重金属富集植物
treatment scope，the mining ecotype could grow in soils supplied、Ⅳitll 2313．35 mg／kg， while the growth of non—mining ecotype Was restrained at Pb>一8 1．2mg／kg．nle lead content of shoot about mining ecotype increased、析tll the rise of soil lead content．In 200 mg／l(g treatment level，the ministry mining eeotype total lead content and accumulation of non—mining ecotype was 26．7 times．Tllis shows that the potential repairing of lead—contaminated of mining ecotype is higher than non·mining ecotype。 ’4．nle anatomical structure of mining ecotype of drtemisia sacrorum Ledeb．Vat． Messerschmidtiana had no obvious difference compared witll contrast．But the non-mining ecotype showed serious symptoms of lead poisoning．It showed that mining ecotype had a strong tolerance to Pb．Artemisia SaCrOTUN Ledeb． Va2"．
重金属超累积植物
超累积植物
目前，已发现400多种植物能够超积累各种重金属。
如半卡马菊、多花鼠鞭草、布氏香芥、塞贝山榄(俗称蓝汁)、杨树、苎麻、月季、油菜、印度芥菜、遏蓝菜、酸模、海州香薷、鸭跖草、密毛蕨、蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、牡蒿、剑叶凤尾蕨、羽叶鬼针草、紫花苜蓿、银合欢、空心莲子草、东南景天、北美车前、北美鬼针草、北美独行菜、一年蓬、裸柱菊、细叶芹、芥子草白麻、普通豚草、颠茄等。
这些植物大多在当地土生土长，可富集镍、镉、铜、钴、锰、铅、硒、砷、锌等元素，净化被这些金属污染的土壤。
苎麻基地遏蓝菜
苋科植物
蜈蚣草
一些超累积植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富集重金属特性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到100%。
在以硫酸盐和磷酸盐为肥
料的情况下，遏蓝菜属的一些栽培变种的茎杆对重金属具有较强的富集能力，苎麻以及一些藻类藻类对重金属具有较强的吸收能力。
因此，利用超累积植物处理重金属污染区是一种比较理想的方法。
已发现的超富集植物
部分重金属的超累积植物mg/kg。
应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类
应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类在重金属污染土壤植物修复中，有多种植物种类被广泛应用。
这些植物主要通过吸收、富集和转化重金属来降低土壤中的重金属含量。
以下是一些常见的植物种类：1. 印度芥菜：这种植物能够吸收铅、镉、锌等重金属，并将其储存在叶片和根部。
印度芥菜生长迅速，生物量大，因此具有较高的修复效率。
2. 柳树：柳树对多种重金属具有较高的耐受性和富集能力，如铅、镉、铜等。
柳树生长迅速，根系发达，可以吸收大量的重金属。
3. 杨树：杨树对铅、镉等重金属具有较强的富集能力，可以用于修复重金属污染的土壤。
杨树生长迅速，生物量大，可以持续吸收和富集重金属。
4. 芦苇：芦苇是一种常见的水生植物，可以用于修复受重金属污染的湿地和水体。
芦苇对铅、镉等重金属具有较强的吸收和富集能力。
5. 紫云英：紫云英是一种草本植物，对铅、锌等重金属具有较强的富集能力。
紫云英可以作为土壤改良剂使用，提高土壤质量，降低重金属含量。
6. 狗牙根草：狗牙根草是一种常见的草坪草种，对铅、镉等重金属具有较强的耐受性和富集能力。
狗牙根草可以用于修复受重金属污染的土壤和水体。
7. 苎麻：苎麻对铅、锌等重金属具有较强的富集能力，可以用于修复受重金属污染的土壤。
苎麻生长迅速，生物量大，可以持续吸收和富集重金属。
8. 狼尾草：狼尾草对多种重金属具有较高的耐受性和富集能力，可以用于修复受重金属污染的土壤和水体。
狼尾草生长迅速，根系发达，可以吸收大量的重金属。
除了上述植物种类外，还有多种其他植物也被用于重金属污染土壤的植物修复中，如向日葵、油菜等。
这些植物种类具有不同的特点和优势，可以根据具体情况选择适合的植物种类进行修复。
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。
镉超富集植物标准
镉超富集植物标准镉超富集植物是指在环境中长期暴露于镉等重金属污染物的情况下，植物体内镉积累超过正常范围的植物。
镉超富集植物具有较高的对镉耐受性和积累能力，使其成为生物修复、镉污染土壤治理和生物指示器等领域的重要研究对象。
为了规范对镉超富集植物的研究和评价，科研工作者们提出了一系列的镉超富集植物标准，用以指导相关研究和实践。
在研究领域中，镉超富集植物标准是非常重要的指导性文件。
通过制定和遵守这些标准，可以保证镉超富集植物研究的科学性和客观性，有助于提高研究的可比性和数据的可信度。
本文将对镉超富集植物标准进行深入探讨，探讨其制定背景、内容要点和应用前景，旨在为相关研究工作提供参考和借鉴。
一、镉超富集植物标准的制定背景随着环境污染的不断加剧，重金属污染已成为我国生态环境领域的一个突出问题。
镉是一种常见的重金属元素，是一种易积累于植物体内的有毒物质。
在镉超富集植物的研究领域中，由于缺乏统一的标准和规范，给研究工作带来了很大的困难。
为了规范对镉超富集植物的研究和评价，科研工作者们迫切需要一套统一的标准体系。
在这种背景下，镉超富集植物标准得以制定出来。
这些标准通过梳理和整合已有研究成果，结合国内外相关标准和规范，以及专家学者的研究经验，最终形成了一套比较系统和完整的标准体系。
二、镉超富集植物标准的内容要点镉超富集植物标准主要包括对镉超富集植物的定义、分类、检测方法、评价指标、标准要求等方面内容。
这些内容旨在为研究者提供一个规范的研究框架，使得他们在开展镉超富集植物相关研究时，能够有章可循、有据可依。
首先，镉超富集植物标准明确了对镉超富集植物的定义和分类。
镉超富集植物是指在镉等重金属污染环境中，植物体内镉积累超过一定范围的植物。
根据镉的积累能力和毒性效应，镉超富集植物可分为高积累型、高耐受型以及中低积累型等不同类型。
其次，镉超富集植物标准规定了检测方法和评价指标。
镉超富集植物的镉积累量是评价其富集能力的关键指标，因此标准明确了镉的检测方法和测定指标。
富集金属的植物
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。
生态修复常用水生植物汇总
1.1植物对重金属耐受上限
重金属离子
Hg
Cu
Cd
Zn
Pb
水车前
-
15.4
0.10
4.00
40.3
金鱼藻
1.00
7.80
5.00
-
-
水葫芦
0.06
20.0
5.00
10.0
30.2
荇菜
-
-
0.20
0.50
-
水葱
-
-
30.0
-
-
大薸
-
5.00
10.0
-
-
不同植物对同种重金属的富集能力有所不同，而同种植物对不同重金属的富集能力也不尽相同。表2 重金属富集植物及去除效果汇总
目录
重金属修复植物水生耐污植物当前存在问题
通过生态方式修复河水、净化水质，实现污染水体净化与修复的手段越来越受到普遍关注。因此，寻找高效净化水体的水生植物是生态修复的关键。 水生植物净化水体一方面是能够吸收氮磷供自身生长和代谢使用，另外多种水生植物还有很强的富集重金属的能力。 由于不同的植物对不同的重金属有其不同的耐受限度，故有必要知道其对重金属离子的耐受临界值。表1 部分水生植物对重金属的耐受上限值(mg/L)
72.90；84.43；
鸢尾
50.00，50.40
茭白
67.33；81.53；
旱伞草
CODcr50-60；总P2.47；总N15.13；
75.81；74.98；
香蒲
70.67；84.22；
茭白
82.35；53.52； 藨草 67.0来自；83.70； 香蒲
植物名称
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鉴于此，本研究以白音诺尔铅锌矿区自然植物为研究对象，探讨植物重金属富 集机制，并进行适应性物种筛选试验，从中筛选出抗性较强，适应当地生境的优良 品种：以期为铅锌矿山及其它类地区的生态恢复与植被重建提供种质材料与一定的 理论基础。 1．2国内外研究进展 1．2．1 重金属对植物细胞结构的影响 重金属破坏植物细胞超微结构ll】，魏海英12】研究发现，经过Cd，Pb胁迫7天后， 大羽醉叶绿体的外膜破裂甚至完全消失：有的高浓度培养中叶绿体完全解体；线粒 体外膜断裂或消失；细胞核遭到破坏，染色质凝聚，核质解体；在Cd浓度为100mg／kg 时内质网断裂呈片段状同时在Pb的培养液中出现大量黑色颗粒。徐勤松等13，4】发现 Cd、Cr对水花生叶片超微结构的损伤作用表现为叶绿体解体；线粒体峭突膨胀和 空泡化；细胞核变形，染色质凝集和核质解体，核膜破裂。李荣春等15一】对Cd、Pb 及其复合污染对烤烟叶片细胞亚显微结构的影响进行了研究，发现Cd损伤诱变烟 叶叶肉细胞的亚显微结构，具体表现为叶绿体类囊体肿胀或解体，基粒片层紊乱甚 至消失，类囊体空泡化；细胞核出现明显变形，较严重者则表现出核中央出现较大 的空泡，核膜解体，线粒体空泡化。叶绿体含量不断下降，最终导致死亡。 1．2．2植物重金属耐性机理 植物耐性是指植物体内具有的某些特定生理机制，使其能生存于高浓度的重金 属环境中而不被伤害。一般认为，耐性具备金属排斥和金属积累两条基本途径。 2 白音诺尔铅锌矿铅超富集植物筛选及其耐性研究 金属排斥性是指植物将重金属吸收后排出体外，或阻碍重金属在植物体内的运 输。从生物体内将重金属排除，是一种很好的解毒方式，这已在许多试验中得到证 实。Niest7．8】对不同耐性植物的金属离子吸收与代谢关系进行了研究，得出植物原 生质膜能主动排出金属离子。植物还可以通过脱落老叶的方式把体内重金属离子排 出[91。大量的研究认为，有些植物可以将重金属离子大量积累在根部积，减少重金 属离子向地上部分运输，使地上部分免遭伤害，提高了植物的耐性。例如玉米处于 1000 mg／kg铅处理环境，其根部铅含量可高达1043 mg&g，而地上部分为68．8 me．／ k一10J。Salt等⋯J报道，重金属胁迫条件下，Indian mustard的根部重金属含量要明显 高于地上部分。也有相关试验结果表明【l 2。，当铅浓度达到400p．g／g时，A．marina根 部可以将铅排出体外，这一过程发生在根的表皮层细胞。 金属积累包括以下几个途径：①与细胞壁结合，植物细胞壁是重金属离子进入 植物体的第一屏障，它能沉淀部分重金属，阻止重金属离子进入细胞原生质，使细 胞原生质内的其他细胞器免受伤害。彭鸣等【13】在电子显微镜下观测到，细胞壁对重 金属有沉淀作用。NishizonotHll987年发现，Athyrium yokoscens．的细胞壁中积累有 大量锌(Zn)、铜(Cu)和镉(cot)，含量可达整个细胞总量的70．90％。 ②隔离并贮存在特殊器官中。重金属可以被一些超富集植物贮存在叶片表皮毛 等不影响其正常生长发育的器官中，这样可以避免重金属离子对其叶肉细胞造成直 接伤害Il习。Salt[16】通过Cd处理芥菜(Brassicajuncea)后发现，其叶片表皮毛中Cd含 量是叶片组织高53倍。 1．2．3重金属污染的植物修复技术 关于土地的治理，目前有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等【I 71。以上方法在 改良和治理污染土壤方面均有明显效果，然而，实际应用也存在某些局限，如淋洗 法造成营养元素的淋失；客土法费用较高，适用面积很小；沉淀法虽然可以降低土 壤溶液中重金属离子的溶解度，却会导致土壤某些营养元素沉淀，从而降低土壤肥
concentrations of Arteml"sia SaCFOTUm Ledeb． VSI'．Messerschmidciana(Bess．) Y．R．L i ng．and Artemisia sacrorum Ledeb．were 2264．47 mgJkg and 1 5 1 1．96mg／kg， enrichment factors were 1．246 and O．705，respectively；Pb transportation coefficients were
论文作者签名：垄也日
期：
内蒙古农业大学研究生学位论文版权使用授权书
本人完全了解内蒙古农业大学有关保护知识产权的规定，印：研 究生在攻读学位期闻论文工作的知识产权单位属内蒙古农业大学．本 人保证毕业高校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位为内蒙 古农业大学，且导师为通讯作者，通讯作者单位亦署名为内蒙古农业
treatment scope，the mining ecotype could grow in soils supplied、Ⅳitll 2313．35 mg／kg， while the growth of non—mining ecotype Was restrained at Pb>一8 1．2mg／kg．nle lead content of shoot about mining ecotype increased、析tll the rise of soil lead content．In 200 mg／l(g treatment level，the ministry mining eeotype total lead content and accumulation of non—mining ecotype was 26．7 times．Tllis shows that the potential repairing of lead—contaminated of mining ecotype is higher than non·mining ecotype。 ’4．nle anatomical structure of mining ecotype of drtemisia sacrorum Ledeb．Vat． Messerschmidtiana had no obvious difference compared witll contrast．But the non-mining ecotype showed serious symptoms of lead poisoning．It showed that mining ecotype had a strong tolerance to Pb．Artemisia SaCrOTUN Ledeb． Va2"．
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大学．学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电
子文档，允许论文被查阅和借阅．学校可以公布学位论文的全部或部 分内容·(保密内容除外)，采用影印，缩印或其他手段保存论文．
论文作者签名：垂盘
指导教师签名．：．翌主攀．一一
日期．．2墨笸厶
内蒙古农业大学硕士学位论文 1 前言 1．1 研究的目的和意义 随着工业快速发展，大量开发矿产资源，导致我国土壤重金属污染程度加剧， 目前，我国将近2500X 104hm2农田土壤受重金属污染，作物生产、农产品的品质和 地下水开采等方方面面均受到很大影响，并危及到人民的生活健康1200X 104t粮食 被重金属严重污染。 白音诺尔铅锌矿位于内蒙古自治区赤峰市，为长江以北最大的铅锌矿，但是由 于长年的频繁开采，不可避免地对当地生态环境造成了极大的污染。矿物开采和利 用过程中，Pb、Zn及其伴生的Cu、Cd、Hg等金属，严重污染当地土壤，致使农 田、水体及人类身体健康受到严重威胁。截至目前，关于重金属超富集植物的筛选 及其深入研究还未全面开展，特别是内蒙古地区，相关报道甚是少见，尤其是重金 属超富集植物的富集机理研究还是一片空白。因此，促进该区生态恢复与植被重建， 意义深远而重大。
enrichment Y．R．Li ng．were 2637．1 6 mg／kg，253．96mg／kg．The hi曲est Pb
factor Was 1．35
in the plant，while the highest Pb translocation coefficient Was 1 0．3 8．Thus，Artemisia SSCTOTU叨Ledeb．VaT．Messerschmidtiana(Bess．)Y．R．Li ng．was thought as a new
Messerschmidtiana could be a kind of new germplasm resources for theoretical research
and technical implementation of lead—contaminated soils．
Keywords：hyperaccumulator；Artemisia SaCYOrUm Ledeb．Vf3T．Messerschmidtiana
内蒙古农业大学
研究生学位论文独创声明
本人申明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究
工作及取得的研究成果．据我所知，除了文中特别加以标注和致谢蚵 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，‘也不包 含为获得我校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料，与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡猷均已在论文中作了明确的说。 明并表示谢意． 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任．
和3．73。 2、通过密毛白莲蒿对铅的耐性试验表明，密毛白莲蒿根部和地上部分对铅含量 最高分别可达294．17mg／kg和2857．86mg／kg，植株对铅富集系数最高可达3．1；植株 对铅的转运系数最高可达lO．38。 3、通过对密毛白莲蒿矿山生态型和非矿山生态型分别进行铅胁迫实验后发现， 在处理范围内，非矿山生态型能够耐受的最大土壤铅浓度为81．2 mg／kg，而矿山生 态型即使在铅浓度高达2313．35mg／kg的土壤上仍然能正常生长。矿山生态型各处理 地上部的铅含量随着土壤铅浓度的增加而不断增加。非矿山生态型各处理植株地上部 的铅含量差别不大：在200 mg／kg处理水平，矿山生态型地上部铅含量是非矿山生态 型的26．7倍。这说明矿山生态型修复铅污染土壤的潜力高于非矿山生态型。 4、通过叶片解剖结构观察发现，经过一定浓度铅处理之后，矿山生态型的解剖 结构同正常种区别不大，而非矿山生态型则表现出了严重的受铅毒害症状。具体表现 为叶片组织结构松散，细胞排列不规则，叶绿体和细胞核解体。由此说明，密毛自莲 蒿矿山生态型在铅胁迫下表现出了很强的耐受性，可以为探讨铅在植物体中的超富集 机理和铅污染土壤植物修复的理论研究和技术实施提供一种新的种质资源。