《城市重金属污染探究的国内外文献综述》5200字

城市重金属污染研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u165071.1重金属污染概述 1309381.2广西重金属污染现状 2236381.3重金属污染对植物生长发育的影响 269811.3.1铅(Pb)对植物生长发育的影响 2135081.3.2锌（Zn）对植物生长发育的影响 4281831.3.3铅锌复合胁迫对植物生长发育的影响 522173参考文献 51.1重金属污染概述经济飞速发展，环境污染问题随之而来，尤其以土壤重金属污染问题最为突出。如果重金属富集于土壤中，既造成农作物品质下降，生长受到极大影响而减产，也严重影响到人类健康[15]。其中，全国相当一部分面积的土壤已经受到重金属铅污染，并且污染状况日益严重，铅（Pb）污染土壤问题迫在眉睫。铅为植物非必需元素，被植物根系吸收，长期累积最终阻碍植物正常生长发育[16-18]。锌是植物生长不可或缺的元素，但过量时会对植物造成负面影响[19]。而且土壤中的铅、锌容易产生复合污染。特别是Pb、Hg、Zn等多种重金属富集于土壤中，极大地带来人类食品风险，说明人类必须重视重金属污染的治理。生物修复已成为将来十分可期的修复手段，尤其是筛选和利用对重金属富集能力强的植物进行生物修复成为未来发展趋势[20]。当今社会发展速度加快和人类生活的范围扩大，土壤受到重金属污染的日益严重，引起了人类对治理污染土壤的极大关注。重金属污染存在多种不良作用，如污染红树林[72-73]、污染水源及生态系统[74-75]等，可见动植物生境中过量的重金属存在较多不良影响。近年来随着工业化与现代化的迅速发展，土壤重金属污染的现象趋于日常化，结果趋于严重化[76]。如铅即为一种常见的污染性重金属，其随着各类工业活动释放于自然环境中[77]。铅会对植物会造成严重的毒害作用，同时随着食物链的富集逐渐进入人体，危害人类健康[78]。虽然部分重金属元素（如：铜、锌、铁等）对人体具有一定的有益作用，但其含量过高对环境及动植物均存在不良影响。重金属污染作为一项长期诱导植物进化的非生物胁迫因子，可能会导致不同生态型的发育[79]。城市快速发展与受到污染的过程中，Ba（钡）、Cd（镉）、Hg（汞）、Mn（锰）、Mo（钼）、Ni（镍）、Pb（铅）、Zn（锌）等重金属的排放等情况受到注重[80]。重金属对人体健康存在较大影响，故应在城市地区开展重金属浓度监测等工作[81]。1.2广西重金属污染现状广西因矿产资源丰富的特点被誉为“有色金属之乡”，在部分地区出现了代表性金属矿产，如“平果铝矿”、“南丹锡矿”、“宁明膨润土矿”等。广西宾阳、兴滨等地有锰、锡、锑等多种矿石资源[82-83]。随着此类金属矿石的开采，广西时有发生水源、土壤受重金属污染的事件。龙江河拉浪水库、大新县、贺江等地均出现重金属超标的现象[37]。针对广西土壤重金属污染现状存在诸多研究。何宇等人发现，广西九洲江流域存在较多重金属污染，而此类污染主要来源于农药、化肥、畜禽养殖业等方面[84]；广西百色市铝土矿复垦区土壤中Pb、Zn、Cd、As等重金属含量均超过《农用地土壤污染风险管控标准》中规定的标准，综合污染指数较高，属于重度污染，由此影响其上种植的蔬菜品质[85]；广西铅锌矿区周围均出现较多土壤Pb、Zn、Hg、Cd、As污染[86-87]；平乐、桂林等地出现镉污染[88-89]由此可见，土壤重金属污染情况在广西较为常见，已成为目前制约粮食油料作物、园林植物等生长的重要因素，相关研究亟待补充。1.3重金属污染对植物生长发育的影响土壤重金属污染严重影响植物生长。少部分重金属元素是植物生长不可或缺的元素，如铜、锌和锰等金属元素是植物体内大量酶促反应的辅助因子，对信号转导、形成细胞等生化过程有重要作用；但金属元素超过植物所需的量时，则会抑制其生长发育，严重时导致植株死亡[21-23]。此外，植物受重金属胁迫影响的程度和症状与重金属的种类密切相关，如铅、镉、汞等重金属离子可取代蛋白质功能基团中的金属离子，最终导致植株生长缓慢，矮小和生育期推迟等，严重时甚至不开花等[24]。重金属一旦进入植物细胞中，植物体便会启动一系列的调控方式（如次生代谢、金属螯合等）以响应此变化[25-26]，如产生存在极强抗氧化活性的酚类化合物等方面[27-28]。1.3.1铅(Pb)对植物生长发育的影响铅是毒性很强的土壤重金属污染之一。进入植物体内的铅离子会改变细胞膜透性，破坏叶绿体等细胞器结构，从而对植物光合作用、碳氮代谢乃至生长发育造成阻碍[29]。低浓度的铅处理对植物产生有利影响，但过量则不利植株正常生长。铅会显著影响种子的发芽率、发芽势以及根、芽的生长及物质积累，对根的抑制作用更为明显[30]；铅胁迫对植物根系中DNA甲基化率和全甲基化率起到显著降低作用，与此同时可提高根系的半甲基化率[31-32]。即使非常微量的铅胁迫都会对植物造成严重伤害（如：DNA损伤、细胞膜通透性损害、有丝分裂受阻等）[33]。目前针对很多植物均存在铅胁迫相关研究，刘素纯等[34]发现低浓度铅（100mg/L）有利于黄瓜幼苗的早期生长，当铅浓度大于200mg/L时，黄瓜幼苗生长随胁迫浓度增加抑制作用越强。魏建儿等[35]发现白三叶在铅胁迫下时，种子发芽率、根长和活力指数随着铅浓度的增加逐渐降低；施翔等人[36]研究结果表明，枫香（Liquidambarformosana）幼苗在铅胁迫环境下叶片光合色素含量有所下降，而其根系对铅的吸收量较大，不同浓度的铅均对枫香叶片存在毒害；胡倩等人[37]研究发现海南风吹楠（Horsfieldiahainanensis）苗木在铅胁迫下可溶性蛋白、可溶性糖、SOD、POD活性及游离脯氨酸含量均随着浓度增加表现出先升后降的变化；廖家蓉等人[38]研究结果表明，铅胁迫在出笋盛期对地被竹笋期生长节律存在一定影响，且新竹中超氧阴离子和丙二醛含量会随着铅胁迫程度增强而逐渐增加；李琬婷等人[39]发现，中华常春藤(Hederanepalensis）可通过增加可溶性蛋白含量、激活抗氧化系统等途径表现出对铅胁迫的耐性，而高强度铅胁迫却会刺激其徒长；中华常春藤叶片荧光参数对铅胁迫环境表现出抑制－促进－抑制的趋势，最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光合效率(YⅡ)等指标随胁迫环境变化波动较大，但其叶绿素含量无显著变化，仅表现为随铅胁迫浓度的增大逐渐上升的趋势，但未达到显著水平[40]；陈银萍[41]等人研究结果表明，外源铅胁迫可使三叶鬼针草（Bidenspilosa）产生内源一氧化氮，从而降低根中ROS的产生，促进幼苗根系活力，对Pb胁迫条件下的三叶鬼针草幼苗起到缓解氧化损伤的作用。此外，铅胁迫对烟草生长、叶形态建成等方面均存在显著影响，过氧化物酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量逐渐上升，而烟碱含量降低，品质受到一定的影响，过强铅胁迫条件不利于优质烟叶形成[42]；曹峰对红锥（Castanopsishystrix）的研究发现，铅胁迫环境会影响红锥幼苗生长发育过程，铅浓度为250mg/kg时对红锥幼苗生长有促进作用，但高强度铅胁迫处理下红锥幼苗相对株高、地径增长量、生物量、根系发育均出现了抑制现象[43]；李泊玉对红花风铃木（Handroanthusimpetiginosus）幼苗进行铅胁迫研究表明，不同浓度铅处理下其株高地径相对增量、比叶面积、各部分生物量、根系生长指标等均随铅溶液浓度的增加呈现先增后减的趋势，而相对电导率、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量都随着铅溶液浓度的增加呈现先降低后升高的趋势，总体而言红花风铃木幼苗对铅具有一定的抗性和耐性[44]。对于铅胁迫的研究亦出现在黄花风铃木（Handroanthuschrysanthus）[45]、洋常春藤（Hederahelix）[46]、金花茶（Camellianitidissima）[47]等园林植物及部分药用植物[48]中。1.3.2锌（Zn）对植物生长发育的影响重金属元素Zn对植物的生理代谢起着重要作用。外源添加低浓度锌时对植物的生长发育有一定的促进作用。但锌浓度过大时会阻碍植物生长乃至导致死亡。锌通过破坏叶绿素、减弱幼苗根细胞活力、加深根木质化程度等方面影响植株生长[49]，且对植物种子萌发等环节也具有非常重要的影响[50]。徐卫红等[51]研究发现，锌在一定范围内（0~520mg/kg）促进了黑麦草（Loliumperenne）生长，高Zn2+（16mmol/kg）对黑麦草地上部生长有一定促进作用。聂湘平[52]研究发现在砂培条件下，Zn2+>1.0mM显著抑制大叶相思（Acaciaauriculiformis）的生长发育，导致植株矮化、主根伸长，根毛发育受到抑制。姜礅等人[53]研究结果表明，过量的Zn元素会抑制银中杨（Populusalba）的生长发育并影响其代谢状况及营养物质含量，从而出现次生物质含量增多、蛋白酶抑制剂活性减弱等现象；此外，Zn还可通过影响甘蓝型油菜（Brassicanapus）发芽期下胚轴长中编码锌指蛋白家族成员（B-box型和ZFP1）、谷胱甘肽转移酶GSTU21、细胞壁相关激酶蛋白和一些重要的转录因子（BnaA07g27330D、BnaA02g30270D、BnaA07g27840D、BnaA07g31860D、BnaA07g28000）等达到影响植物生长的作用[54]。但锌对植物生长的抑制影响并不一定是绝对的。杨俊兴等人研究表明，部分湿地植物（如石菖蒲(Acorustatarinowii)等）对锌存在较强的抗性及富集作用，通过根系滞留、体内抗氧化系统对细胞活性氧清除等作用缓解Zn胁迫，从而达到修复污染土壤及水体的作用[55]。陈秀灵发现，不结球白菜（Brassicarapa）对0-800mg/L锌胁迫具有一定的耐性，且各器官存在奢侈吸收锌的现象，其根系通过有机酸分泌螯合重金属的机制缓解锌毒害，增强适应性[56]，在大白菜（Brassicapekinensis）[57]等植物中也存在这类研究。1.3.3铅锌复合胁迫对植物生长发育的影响铅锌复合胁迫对植物的生长有着巨大的影响。如通过糖代谢平衡的影响使得植株生长期延长[58]等。此外，高浓度的铅锌胁迫会对植物生长进程起到重要的影响，具体表现在营养生长指标显著下降、推迟开花、生殖生长受影响、营养元素吸收及转运受阻等方面[59]。植物胚根伸长、根系生长、营养元素（如NPK等）吸收、根系解剖结构等方面也会在铅锌复合胁迫的条件下受到显著影响[60]。易玄凯等人发现，铅锌胁迫对苦楝（Meliaazedarach）体内Rubisco酶活性及RuBP再生过程起到明显抑制作用，其碳同化能力受阻，光合作用受到明显影响，而此影响随着铅锌处理水平提高及时间延长呈现增加趋势[61]；此外，高浓度铅锌复合胁迫条件下山苍子（Litseacubeba）幼苗相对单一Pb2+胁迫受影响更重，而叶绿素含量、抗氧化物酶活性等指标也受到不同程度的影响[62]；韩良泽等人对铅锌矿胁迫条件下泡桐（Paulowniafortunei）根系进行转录组分析表明，差异基因主要富集于以核糖体途径为主的内质网蛋白加工、胞吞作用、RNA转运、剪接体等7个代谢通路之中[63]。楚晶晶对大叶女贞（Ligustrumcompactum）的研究表明，铅锌胁迫对其光合系统存在一定的影响，相比对照，其PSⅡ最大荧光产量（Fm）、PSⅡ实际量子效率（ΦPSⅡ）、PSⅡ有效量子效率（Fv/Fm’）、表观量子效率（ETR）均显著减少，PSⅡ反应中心受到胁迫环境的影响，两个光系统之间协调性[64]；杨远祥等人[65]研究表明，铅锌胁迫处理条件下小鳞苔草（Carexgentilis）叶片叶绿素含量呈降低的趋势，地上及地下部分出现较多丙二醛积累。此外，铅锌胁迫的研究亦出现于部分药用植物（栝楼(Trichosantheskirilowii)[66]）、蔬菜（雍菜[67]）、草坪植物[68]中。部分植物，如假繁缕等对铅锌有较大转运、富集能力，具有铅锌富集植物的特征，故可用于铅锌矿区污染土壤修复[69]。但铅锌之间可能存在一定的相互作用。蓝焕杰等人发现铅可能在一定程度上能抑制锌进入普陀山苔草（Carex）细胞内，降低锌对细胞的毒害作用[70]，对于小鳞苔草等植物亦有类似研究[71]。参考文献[1]中国植物志[M].北京:科学出版社，2004.[2]中国科学院广西植物研究所.广西植物志·第二卷[M].广西科学技术出版社，2005.[3]许建本，苏秀芳，莫耀芳.超声波辅助法提取假苹婆树叶总黄酮及其清除羟自由基能力[J].食品工业科技，2018，39(23):199-202+209.[4]WongMH.Distributioncharacteristicsoffluorideandaluminuminsoilprofilesofanabandonedteaplantationandtheiruptakebysixwoodyspecies.[J].environmentinternational，2001，26(5):341-346.[5]何春梅，陈林，王发国，等.香港长洲岛野生植物资源及其应用研究[J].中国园林，2012，28(4):47-51.[6]黄柳菁,张荣京,王发国,等.澳门青洲山白楸+假苹婆+破布叶群落特征研究[J].武汉植物学研究，2010，28(1):81-89.[7]庞洁,和太平,黎向东,等.防城金花茶国家级自然保护区植物群落的聚类分析[J].广西科学院学报，2008(3):189-193.[8]吴嘉琳,胡柔璇,何秀银,等.干旱胁迫及复水对假苹婆和苹婆光合特性的影响[J].绿色科技，2016(15):11-13.[9]梁宁,韦历.瑶药苹婆和假苹婆的显微鉴别研究[J].中国民族医药杂志，2010，16(8):46-48.[10]黄丽君,徐健,杨志强,等.假苹婆砧木嫁接苹婆试验初报[J].中国南方果树，2017，46(2):124-126.[11]吴嘉琳,胡柔璇,何秀银,等.干旱胁迫及复水对假苹婆和苹婆光合特性的影响[J].绿色科技，2016(15):11-13.[12]吴竹妍,蔡静如,钱瑭璜,等.盐胁迫下5种华南乡土植物的反应特性及耐盐性评价[J].江西农业学报，2015，27(12):19-24+28.[13]杜万平,黄中强.攀枝花市城市森林树种选择[J].西南林学院学报,2010,30(5):38-43.[14]谢正苗,黄铭洪,叶志鸿.铝超积累植物和铝排斥植物吸收和累积铝的机理[J].生态学报,2002(10):1653-1659.[15]郑喜珅,鲁安怀,高翔,等．土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境，2002，11(1):79-84.[16]姚广,高辉远,王未未,等．铅胁迫对玉米幼苗叶片光系统功能及光合作用的影响[J]．生态学报,2009,29:1162-1169．[17]沙翠芸,孟庆瑞,王静,等．两种彩叶植物对铅胁迫的生理响应[J]．西北林学院学报，2011,26:36-40[18]董璟琦，雷秋霜，张红振，等．磷酸盐稳定化修复锌污染土壤小试和工程效果评估[J]．环境工程学报，2018，12:923-930.[19]胡鹏杰,李柱,钟道旭,等．我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展[J].植物生理学报，2014，50:577-584.[20]蔡囊,李吉跃,李永杰.土壤重金属污染下植物效应研宄进展[J]．林业与环境科学，2009,25(2):71-77.[21]江行玉,赵可夫．植物重金属伤害及其抗性机理[J]．应用与环境生物学报,2011,7(01):92-99.[22]沙尔比亚.阿合尼亚孜.重金属对植物影响及其解决措施[J].现代农业科学,2009(5):182-183.[23]宋雪英,宋玉芳,孙铁珩,等．石油污染土壤植物修复后对陆生高等植物的生态毒性[J