超积累植物与重金属污染的植物修复技术

1、河北农业科学2007,11(5):73-75JournalofHebeiAgriculturalSciences超积累植物与重金属污染的植物修复技术樊有赋,陈晔,詹寿发,彭琴,王萍兰,甘金莲,伍仕林(九江学院生命科学学院,江西九江332000)摘要:阐述了植物修复、超积累植物和重金属污染土壤植物修复的概念、原理及其优势与局限性,概述了超积累植物的现状,关键词:植物修复;超积累植物;重金属污染中图分类号:S156文献标识码:A:2(PhytoremediationofExceed2etalPollutedPlantFANYou2fu,CHENYe,2fa,Ping2lan,GANJin2lian

2、,WUShi2lin(University,Jiujiang332000,China)ofphytoremediation,exceed2accumulatedplantandphytoremediationofheavymetaltherationaleaswellasitsheterosisandlimitationwereintroduced,thepresentstatusofex2ceed2accumulatedplantweresummarized,andtechnicaltrendandthemajorresearchemphasisofphytoremedi2ationwere

3、discussed1Keywords:Phytoremediation;Exceed2accumulatedplant;Heavymetalpollution采矿、冶炼、金属加工、汽车尾气排放以及农药和化肥的使用、污水污泥的扩散,重金属污染等已对全球环境造成危害1修复具有成本低、美化景观、重金属可部分回收、经济盈利、应用面积大和不造成二次污染等优势。还具有提高土壤通气效率及减少表面土壤侵蚀等间接效果3。有毒重金属土壤系统污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性,因此,土壤系统中金属特别是有毒重金属的污染与防治,一直是国际上研究的热点和难点2。植物修复是一种高效、经济和生态友好的新兴绿色技术,倍受政

4、府重视和人们亲睐。美国及其他国家的重金属植物修复技术已用于修复多处污染场所5。常规的物理和化学修复方法如挖掘填埋、化学固化、动电修复、土壤淋洗、化学还原或氧化等,因应用面积小、花费巨大及自身的一些局限性而难以推广壤重金属污染修复的一条新途径当前研究的热点领域。43。美国和加拿大的植物修复公司也。专家分析认为,未来5a国际植已经开始盈利,1999年全球植物修复市场达到3500万美元6。近年来,植物修复技术的出现和快速发展展示了土。植物修复技术是用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术,为物修复市场规模将达20亿美元。11112局限性(1)超富集植物个体矮小,生长缓慢,修复重金属污染土地耗时太长,因而

5、经济上并不一定很合理;(2)植物修复土壤只能局限在植物根系所能延伸的范围;(3)超富集植物对1植物修复111植物修复的优势与局限性重金属具有一定的选择性,而土壤重金属污染多为几种重金属复合污染且常常伴生有机污染,因此,用一种超富集植物难以全面清除土壤中的所有污染7物;(4)被污染物的生物有效性限制等。112植物修复方法4,5植物修复是通过绿色植物(特别是超积累植物)从被污染环境中吸收、富集和转移重金属,从而降低环境中污染重金属的浓度,以达到修复被污染环境的目的5。11211植物提取利用特定的植物,特别是超积11111优势与物理和化学修复方法相比,植物收稿日期:2007207225累植物从土壤中

6、吸收重金属或有机毒物,并将其转作者简介:樊有赋(1955-),男,江西修水人,副教授,主要从事植物学教学和科研工作。74河北农业科学第11卷运和储存到该植株的可收割的根或地上部分。该方法适合于从污染的土壤中去除重金属如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr以及V或土壤中过量的营养物质如NH4NO3等。植物提取是最能彻底地、最有发展潜力的解决重金属污染的技术。11212根系过滤利用植物根部从污水中吸收、沉淀、富集污染物,主要是重金属污染的土壤,也可以是放射性核素如U、Cs或Sr污染的水体。11213植物固定利用特定植物的根或植物的分泌物固定重金属从而降低土壤中有毒金属的生物有效性,散进一步污染环境的可能性

7、。重金属污染的土壤。11214植物挥发。主要针对Se和Hg。该法存在一定风险。11215植物降解利用植物根系分泌物和特有酶科,超积累植物占大约不到被子植物的2%,其中属于镍超积累植物有317种,已报道的Zn超积9累植物只有18种。研究较多的超积累植物主要集中在十字花科芸苔属、庭芥属以及遏蓝菜属。迄1012今为止,仅有ThlaspicaerulescensJ&CPresl和Arabidopsishalleri(L1)OKane&Al2Shehbaz(先前认为是Cardaminopsis)13被鉴定为Cd超积累植物,。212我国在,但也取得了一1415Yang等报道Zn超积累(Se

8、dumalfrediiH)也能超积累Cd。,且具有生物量大和易于刈割等优点,被认为是用于植物修复的良好材料,具有较大的应用价值和广阔的应16用前景。陈同斌等人在我国境内首先发现As超积累植物蜈蚣草(PterisvittataL1)。我国陆续发现的重金属超积累植物还有As超积累植物大叶井口边草、Mn超积累植物商陆以及Cd积累植物宝1722山堇菜和龙葵等。21313超积累植物的缺陷迄今发现的超积累植物大多具有生长缓慢和生物量小等特征。超积累植物的这些缺陷使其在修复重金属污染土壤的应用中受到限制,寻找高生物量、生长快速以及能超量积累的野生超积累植物仍然重要。应用分子生物学技术,将重金属超积累基因转移

9、到生物量大的非超积累植物中去,也可能是一条强有力的途径。510系的转化和降解作用去除土壤中的有机污染物。如用于清除TNT、多环芳烃以及石油碳氢化合物等。2超积累植物211超积累植物定义超积累植物是植物修复技术的基础,其发现带动了植物修复技术研究的发展。1977年Brooks8等首先提出超积累植物概念,当时定义为地上部分Ni含量󰁼1000g/g(干重)的植物。后来,随着其他重金属超积累植物的陆续发现,一些学者对此定义作了修改。重金属超积累植物是指能够吸收土壤中过量的重金属并能转运和富集在它们的地上部分的一类植物。重金属超积累植物已定义为一些自然生长在重金属污染的土壤中,能在它们的

10、地上部分富集超过1000g/g(干重)Ni,10000g/g(干重)Zn或Mn,1000g/g(干重)9,10Co或Cu,100g/g(干重)Cd的植物。212超积累植物积累重金属的特征(1)超积累植物的生物富集系数(植物地上3植物修复技术的发展方向和今后研究的重点311重金属的污染与防治是当前研究的热点领域土壤重金属污染日趋增加,严重威胁人类健康,迫切需要有成熟、低成本、高效的修复技术加以市场化应用。植物修复技术是用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术,是当前研究的热点领域。近年来,尽管植物修复研究取得了一定的进展,但对于植物超积累机制以及对植物体内复杂的金属内稳态网络还缺乏全面了解,严重制约

11、了植物修复技23,24术的发展。312植物修复技术的发展方向和研究重点31211超积累植物对重金属积累和耐性机理研究深入研究超积累植物对重金属积累和耐性的机理,既是开发利用植物的超积累特性和提高植物修复效率的必要前提,也是当前国际上研究的焦点。31212筛选超积累植物筛选理想的超积累植物部分重金属含量与土壤重金属含量的比值)应>1;(2)植物地上部分的重金属含量与根中的重金属含量比值󰁼1,这表明植物能有效把重金属从根转运到地上部分;(3)超积累植物对重金属具11有耐性能力,能解除重金属对植物造成的毒性。213超积累植物现状21311已发现的超积累植物目前已经发现的超积累植

12、物有400多种,广泛分布于植物界的45个第5期樊有赋等:超积累植物与重金属污染的植物修复技术75种质资源并加以保护和利用,是未来植物修复研究领域长期要做的工作之一。31213植物修复研究领域的重点随着分子生物学的发展,利用分子生物学的手段,通过改良遗传特性来提高植物对重金属的积累能力以及提高超积累植物的生长速度或生物量,将是未来植物修复研究领域的重点与热点。参考文献:1MejáreM,BülowL1Metal2bindingproteinsandpeptidesinbioremediationandphytoremediationofheavymetalsJ1TrendsB

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