超积累植物对土壤中重金属元素吸收机理的探讨

超积累植物对土壤中重金属元素吸收机理的探讨

应用研究

文章编号($FFJ-#1II$!FF#%F$-FFJ#-F2

太原科技%&’()&*+,’-%.,/!""#年!月第$期

超积累植物对土壤中

重金属元素吸收机理的探讨

董社琴"李冰雯"周健2

$$Q长江大学生命科学院O湖北荆州#2#F!K)!Q西北工业大学"陕西院"陕西西安I8FFJ8%

西安I8FFJ1)2Q陕西省环境科学研究设计

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摘要(超积累植物的不断发现"使植物修复被污染的土壤有可能成为现实"对植物的忍耐性#超量吸收以及解毒机理

进行了探讨!

关键词(超积累植物)重金属)吸收机理)土壤中图分类号(+$K$

文献标识码(&

$012年美国科学家,34567首先提出利用植物

来清除土壤重金属污染的设想!一些工业发达国家开展了植物修复技术的研究和应用工作"取得了令人兴奋的成果!用植物修复污染土壤不仅效率高#经济而且和环境生态相协调!近!"年来"全球学术界广泛开展了这方面的研究应用"全方位地治理土壤污染$有机物污染#重金属污染%!目前"植物修复技术主要集中在无机污染$重金属和类金属%的植物

&修复上

表!

超积累植物

元素元素含量要求

典型重金属超积累植物

典型的超积累植物植物种名天蓝遏蓝菜

地上部元素含量

@ABCA

8"!’

!植物修复可归纳为植物吸收#根际过滤#

,H*;E5P$FFP$FFFP$FFFF

高山甘薯粗脉叶澳洲坚果

九节木属圆叶遏蓝菜天蓝遏蓝菜

@ABCA$1FFK$1FF#IKFF1!FFK$JFF

植物固定和植物挥发"不管是吸收#挥发还是固定#根滤"关键因子在于植物本身"所以人们千方百计寻找#筛选适宜的植物"这就是超积累植物!

超积累植物分布具有较强的区域性"分布在世界上少数地区!它的分布与重金属含量高的土壤在空间上呈耦合关系"如*;超积累植物+L96ML45L3<G

!超积累植物的含义及分布状况

超积累植物是指地上部组织中对重金属元素的

M:N7G4N:;H6G生长在蛇纹岩形成的富*;土壤上",<

超积累植物海州香薷#鸭跖草就分布在我国长江中下游铜矿区含铜较高的土壤上O=>#E5超积累植物高山漆谷草和蝇子草分布在=>#E5矿化岩石发育的土壤上!

超积累植物是一些古老的物种"它是在长期环境协迫下诱导#驯化的一种适应性突变体"生长缓慢#生物量低!另外"这种超积累植物多为野生型稀有植物"对生物气候条件要求苛刻"严格的适应性使成功引种受到严格限制!再就是专一性很强"往往只对某种重金属表现出富集能力!

吸收量超过一般植物8""倍以上"但不影响正常生长的植物!

自然界中确实分布着一些能够强烈富集重金属元素的积累植物和超积累植物!一般认为富集,9#

,:#*;#,<#=>含量在8?""@ABCA以上"D5#E5含量在$FFFF@ABCA以上为超积累植物!现已发现&G#,H#,:#,<#D5#*;#=>#+6和E5等元素的超积累植

物达IFF多种"但是几乎半数以上属*;超积累植物"见表$!

收稿日期(!FF2-$$-$0

作者简介(董社琴$$0K1-%"女"湖北荆州人!$01!年$月

毕业于山西农业大学"教授级高级工程师!

"筛选超积累植物的标准

植物对重金属的清除效率取决于其耐性#地上

部重金属含量#生物量#生长速率!要先通过野外试

超积累植物对土壤中重金属元素吸收机理的探讨

董社琴!等#超积累植物对土壤中重金属元素吸收机理的探讨!""#年!月第$期

应用研究

验得出单位时间内植物地上部对重金属的总富集量!以此来衡量这种植物在修复上的潜能"但是!目前此项工作大多停留在实验室模拟研究阶段!离实际应用还有一定的距离"因此!只能从宏观上要求其应具备如下特点#

土壤环境间存在着复杂的相互作用!它能释放出多种有利于对有毒金属起固定作用的有机化学物质%其中包括一些低分子化合物单糖’氨基酸’脂肪酸’酮酸以及高分子化合物多糖’聚乳酸和黏液等%这些物质能酸化土壤环境!从而溶解重金属进入土壤溶液!还能把有毒金属转变为无毒或毒性较低的形态!减少污染物向地下水迁移和淋溶%另外!这些物质能改变根际微环境与微生物群落构成!有菌根植物根系活化了土壤中的金属!增加了植物对水和矿质元素*包括重金属&的吸收!从而提高生物产量%

%$超积累植物在重金属含量高的土壤以及在

重金属含量低的非污染或弱污染土壤上!都要有很强的吸收富集能力%

&&能将所吸收的重金属元素大量迁移至地上

部器官中%

’&地上部可收割的器官必须能忍耐和积累高

含量的污染物%

!/!转移与积累

重金属由根向地上部转移的速度越快!地上部

(&)&

植物在野外条件下生长速度快’生长周期植物对农艺调空反应积极!如施*’+’,肥

对重金属的耐性越高!植物修复被污染的土壤效果就越好%大量研究表明!超积累植物对重金属的耐性主要是借助液泡中金属的多价螯合作用来实现的%植物茎’叶对43的解毒作用与含+有机物以及植物螯合物有关%以天蓝遏蓝菜为例!它的表皮细胞的大小与细胞中43的含量成显著的正相关%这

短!而且生物产量高"

能使植物生长量增长好几倍!这样才能反复种植’多次收割!才具有推广开发价值"

-&!

具有发达的根系组织"

.)

(

超积累植物对重金属元素的吸收机理就说明根从土壤中吸收到43后转移到地上部时!优先贮存于叶的表皮细胞中的液泡里!从而起到解毒作用%除了液泡外!金属还可与有机配位基结合而达到解毒的作用(

#)

超积累植物修复土壤的机理包括土壤中重金属的释放!植物根际效应!重金属由根向地上部的转移和地上部对重金属的积累%

%如天蓝遏蓝菜嫩枝中所含总

!/"

态#

土壤中重金属的释放

在土壤环境中重金属主要有以下几种存在形

43*干重&5656!787中.9:’;:’<=:’<!:分

别与柠檬酸盐’草酸盐’组氨酸’细胞壁相结合!其他的在溶液中呈自由离子态!这就大大减少了43的自由离子相!提高了植物的忍耐性%

植物螯合物*缩氨酸类&对植物重金属也有解毒作用%这种螯合物对重金属的固定作用!起保护植物体内重金属敏感酶的作用!而这些敏感酶总是控制着植物螯合剂的生物合成过程!从而影响到植物对重金属的忍耐性%

%&水溶态#指游离于土壤溶液中的重金属离

子或者是土壤溶液中可溶性的重金属化合物%

&&交换态#指位于离子交换位点上和专性吸

附在无机土壤组分上的重金属离子%

’&有机结合态%

(&沉淀或难溶态附合物%

)&存在于硅酸盐矿物结构中的重金属%

人类活动造成的污染通常以前#种形态出现%对

于水溶态!超积累植物可以直接吸收!对于交换态’有机结合态和难溶解的复合物就要通过调节土壤环境来提高重金属的释放%在土壤内使用化学螯合剂来溶解不溶性金属!使重金属释放到溶液中!变成水溶态%另外!通过使用含铵肥料或土壤酸化剂来降低土壤溶液的01值!使碳酸盐和氢氧化物结合态重金属溶解’释放!同时也能增加吸附态金属的释放!还可以通过溶解氧化物来增加重金属的 …… 此处隐藏：3945字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……