植物修复──重金属污染土壤整治有效途径

系统论述了重金属污染土壤植物修复的概念、原理、方法与研究动态,列举了污染土壤植物修复的一些实例。探讨了土壤重金属超富集植物的类型、特点、应用潜力以及基因工程等现代生物技术的应用、效果与最新展望,为土壤污染的综合整治及生态修复提出了新的思路。     

重金属污染土壤的植物修复技术

土壤受重金属污染的状况在国内外都相当严重,传统的重金属污染土壤的修复技术存在许多难以克服的缺陷;近年来,一种运用植物来去除有毒重金属的新兴修复技术(植物修复技术)给这一问题提供了良好的解决途径,该技术被认为是一种低成本有效的“绿色”技术.但其主要缺点是修复周期较长,筛选、培育超积累植物以及提高土壤中重金属的生物有效性是提高植物吸收效果、缩短修复周期的关键.本文就超积累植物的筛选、转基因超积累植物及螯合剂强化植物吸收等热点问题的研究进展作了介绍,并对我国当前植物修复技术研究工作的重点提出了建议.     

植物修复——治理土壤重金属污染的新途径

介绍了重金属污染土壤的植物修复的概念、原理与研究动态以及重金属超积累植物的特性 ,及其在治理污染土壤中的潜力 ,为土壤重金属污染的整治及其生态的修复提出新途径。     

重金属污染环境的植物修复及其分子机制

重金属污染物的排放和扩散造成了日益严重的环境污染。如何消除环境中的重金属污染物已成为国际性难题。近年来,植物修复技术的出现和快速发展为我们展示了一条新的有效途径：即利用植物对重金属化合物的吸收、富集和转化能力去除土壤和水体中残存的重金属污染物。文章简要介绍了重金属污染物与植物修复的关系和植物修复的生理机制,重点总结了重金属污染环境的植物修复在分子生物学方面所取得的研究进展,包括有机汞裂解酶基因merB、汞离子还原酶基因merA和金属硫蛋白基因MT等的生物学功能及其在植物修复上的应用,展望了植物修复研究工作的发展方向,并针对汞污染提出了一套修复方案。     

植物内生细菌在植物修复重金属污染土壤中的应用

土壤重金属污染是威胁人群健康和经济可持续发展的重要环境问题。植物修复具有经济、环保等特点,已成为治理重金属污染土壤的重要技术。如何提高植物对重金属的抗性、促进植物生长是影响植物修复效率的关键之一。内生菌群-植物共生关系在此方面具有独特优势。其中,植物内生细菌可改善植物营养、降低植物病菌感染、影响酶活性,以及分泌激素、含铁载体和有机配位体等,进而提高超积累植物对重金属的吸收作用。本文综述了近年来国内外关于抗重金属植物内生细菌筛选与应用的研究进展,分析了内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属抗性、促进重金属向茎叶转移的机理,阐述了植物内生细菌在重金属污染土壤修复中的应用前景与研究重点。     

我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展

我国从上世纪90年代中后期开始土壤重金属（含类金属砷）污染的植物吸取修复研究及技术探索,先后发现了一批具有较高研究价值和应用前景的铜、砷、镉、锰等重金属的积累或超积累植物,并从重金属耐性和超积累生理机制、植物吸取修复的根际过程与机制、吸取修复强化措施和修复植物处置与资源化利用等方面进行了研究,同时开展了植物吸取修复技术的示范与应用,已有一些较成功的植物修复工程应用案例,使我国重金属污染土壤植物修复技术,尤其是植物吸取修复技术在国际上产生了较强的影响力。本文就近年来我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展进行了综述,并对今后的发展趋势进行了展望。     

利用重金属超量积累植物净化被重金属污染的土壤

随着人口的增长和工业的发展,废物废水的排放和矿山废弃地不断增加,加之各种化学物质在人类活动中的广泛使用,重金属污染已成为人们日益关注的环境问题之一。土壤被重金属污染以后,一方面直接影响作物生产并通过食物链危害人类;另一方面由于大多数重金属元素进入土壤以后很难移动,使治理重金属污染的土壤变得十分困难。自然净化过程极其漫长,一般需要成千上万年的时间。采用客土法和淋溶法治理,不仅成本昂贵,需要特殊仪器和经过培训的专业人员,还不能从根本上解决问题。随着人OJ对环境保护的日益重视,一些科学家开始探索在不破…     

重金属污染土壤植物修复的研究进展和应用前景

土壤污染是当今面临的一个严峻的问题。其中重金属污染尤为严重。因此重金属污染土壤的修复日益受到各国政府和学者的重视。植物修复技术作为一种绿色安全的技术以其潜在的高效、经济及生态协调性成为当前国际学术界研究的热点领域。就植物修复技术的概念、方法原理、植物修复技术的研究历史和现状以及优点、应用前景作了系统阐述,并介绍了国内外开展的一些应用性实例。指出了植物修复技术当前还存在的问题。对今后发展的方向。作出了几点展望。     

重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望

目前重金属污染土壤的修复主要采用物理化学技术和植物修复技术,根据其作用和过程和机物,物理化学技术主要包括化学固化,土壤淋洗和动电修复;植物修复技术包括植物稳定,植物挥发和植物提取,本文就各种修复技术的原理,优缺点,实用性及其国际研究与发展动态作一简述。     

重金属超富集植物及植物修复技术研究进展

植物修复技术（Phytoremediation)是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术,重金属超富集植物（hyperaccumulator)及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域,目前虽已有Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn等超富集植物发现的报道,但尚无一例报道来自于中国,中国具有广袤的国土面积、丰富的植物类型和多种（处）古老的矿山开采与冶炼场所,在中国开展超富集植物的寻找,研究与开发工作,将会有重要突破,并具有重要的理论与实践意义,本文拟就国内外在这一领域的研究进展作一简要综述。     

粤东铅锌尾矿三种优势植物对重金属的吸收和富集特性研究

为探讨铅锌矿废弃地优势植物在重金属污染土壤植物修复中的应用潜力,利用野外采样分析法,从粤东梅县丙村铅锌尾矿区采集其三种优势植物类芦、黄荆、盐肤木的根、茎、叶和土壤样品,测定和分析Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属含量.结果表明:该矿区土壤污染严重,Pb、Zn、Cd含量远超土壤环境质量的三级标准,Cu超出二级标准;根际土壤和非根际土壤重金属含量均为Pb＞Zn＞Cu＞Cd,但根际土壤的重金属含量显著低于非根际土壤;这三种植物对Pb、Zn、Cu的转移系数大于1.0,对Cu的富集系数最高,Pb最小,但对四种重金属的富集系数均小于1.0,均未达到超富集植物临界含量标准.三种植物为该矿区的优势植物,说明它们对土壤的重金属污染有很强的耐性,虽然并非典型的超富集植物,但对污染土壤仍有较好的修复效果.     

超累积植物与高生物量植物提取镉效率的比较

利用植物修复污染的土壤已受到广泛的关注.采用土壤盆栽试验,比较了超累积植物遏蓝菜与3种高生物量植物印度芥菜、烟草和向日葵对长期施用含镉有机、无机肥料污染的土壤(总Cd,2.87mg·kg-1)的提取效率.研究结果表明,遏蓝菜富集镉的能力明显高于其他3种植物,其地上部镉含量可达43.7mg·kg-1,分别是烟草、印度芥菜和向日葵(叶)的10、27和56倍;而地上部生物量最高的植物烟草,其生物量干重为24.8g· pot-1,分别是遏蓝菜、印度芥菜、向日葵的35倍、3倍、2倍.4种植物提取镉最多的是烟草,每盆可以提取117μg,遏蓝菜和印度芥菜提取镉量分别为35μg·pot-1和30μg·pot-1,向日葵提取量最少,每盆仅为10μg左右.植物对土壤中镉的提取效率分别为:烟草 1%,遏蓝菜0.6%,印度芥菜 0.5%,向日葵0.08%.4种植物种植后,土壤总镉和有效态镉含量没有显著的变化.     

三种草本植物对Pb、Zn和Cd复合重金属的胁迫响应及富集特征

为了筛选Pb、Zn和Cd复合重金属耐性与超富集植物;本研究采用土培盆栽模拟试验法;设置了7个浓度组合;研究了Pb、Zn和Cd复合重金属胁迫下3种草本植物（聚合草、蓖麻和黑麦草）抗氧化酶（超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT）和其他生理指标（丙二醛MDA、脯氨酸Pro）的响应特征;以及3种植物不同部位对Pb、Zn和Cd的富集特征（富集量、富集系数BCF、转移系数TF）。结果表明:在Pb、Zn和Cd复合胁迫下;聚合草和蓖麻叶片SOD酶活性随浓度的递增而增加;黑麦草叶片SOD酶活性则先增加后降低;聚合草与黑麦草叶片CAT酶活性表现出“低促高抑”现象;蓖麻叶片CAT酶活性呈现逐渐降低的趋势;黑麦草和聚合草叶POD酶活性均先降低后升高;蓖麻叶片POD呈现出先升高后降低再升高的特征;聚合草叶片MDA含量总体呈现下降趋势;蓖麻叶片MDA含量总体呈现上升趋势;而黑麦草叶MDA含量变化较小;蓖麻和黑麦草叶片Pro含量总体呈现先升后降的特征;聚合草叶片Pro含量呈逐渐降低趋势;除个别处理外;聚合草、蓖麻和黑麦草3种植物叶片SOD、CAT和POD活性及MAD和Pro含量在不同处理均存在显著性差异（P<0.05）。综合3种植物对Pb、Zn和Cd的富集特征;聚合草对Pb、Zn和Cd的富集量、BCF和TF同时可以达到超富集植物的各项指标限值要求;可以作为一种潜在的Pb、Zn和Cd复合重金属的超富集植物种质资源;用作Pb、Zn和Cd污染土壤修复的优选植物。     

A field lysimeter study of heavy metal movement down the profile of soils with multiple metal pollution during chelate-enhanced phytoremediation

The agricultural soils near a copper smelter in southeast China were found to be highly contaminated with Cu, Pb, Zn, and Cd. Metal migration from the soil to groundwater presents an environmental risk that depends on the physicochemical properties of the contaminated soils. Soil solution samples were obtained using lysimeters from a loam soil with multiple metal pollutions over a period of about 1 yr. A field lysimeter study was also conducted to examine the potential use of (S, S')-ethylenediamine-N, N'-disuccinic acid trisodium salt (EDDSNa3) in chelate-enhanced phytoremedation and to evaluate the leaching of heavy metals. The average heavy metal concentrations in the soil solution (without the addition of EDDS) were high (e.g., 0.15 mg Pb L(-1) at a 50-cm depth) compared to the upper limit for protection of groundwater in China, but varied during the sampling period. Cu concentrations were not correlated with pH or dissolved organic carbon (DOC), but Zn and Cd concentrations were related to soil solution pH. EDDS enhanced metal solubility in the soil, but plant metal uptake by Elsholtzia splendens Nakai did not increase accordingly. There may be an increasing risk of groundwater pollution by Cu and the EDDS enhanced phytoremediation technique needs to be carefully applied to minimize this side effect.     

Phytoextraction of soil cadmium and zinc by microbes-inoculated Indian mustard (Brassica juncea)

Abstract

A pot experiment was carried out to evaluate the effect of Pseudomonas fluorescens and Trichoderma harzianum inoculation on the uptake of zinc (Zn) and cadmium (Cd) by Indian mustard (Brassica juncea) from the soil having three different concentrations of Zn (300, 600, 900 mg/kg) and Cd (5, 10, 15 mg/kg) separately. Microbial inoculation resulted in significantly better plant growth, available metal content and their uptake than control (without microbes). Available Zn was enhanced, ca.1.6- and 1.4-fold and Cd ca. 2.5- and 1.8-fold, by P. fluorescens and T. harzianum, respectively. P. fluorescens resulted in an increase in Zn uptake by 113.9, 51.9 and 58.4% and T. harzianum by 42.6, 32.1 and 33.9% over control from soils having 300, 600 and 900 mg Zn, respectively, while of the corresponding results for Cd were 110.2, 48.9 and 58.1% with P. fluorescens and 42.6, 30.9 and 33.4% with T. harzianum from soil having 5, 10 and 15 mg Cd, respectively, after 90 days of treatment. In general the rate of metal uptake was higher during the initial 30 days and declined later.     

四川甘洛铅锌矿区优势植物的重金属含量

通过野外调查采样,分析了四川凉山州甘洛县铅锌矿区土壤的重金属含量,以及矿区生长的13种优势植物对Pb、Zn、Cd、Cr、Cu的吸收与富集能力及其富集特性.结果表明,矿区土壤受Pb、Zn、Cd 3种重金属污染严重,13种植物体内的Pb含量均高于普通植物10倍以上,具有修复矿区土壤铅污染的潜力,其中植物1的转运系数和富集系数都大于1,满足Pb超富集植物的基本特征.Zn在凤尾蕨、细风轮菜、大火草、蔗茅、小飞蓬和牛茄子中含量较高.小飞蓬和紫茎泽兰的Cd含量较一般植物高出17～61倍,其中,紫茎泽兰的转运系数与富集系数均大于1,其对Cd的吸收特性值得进一步研究.     

植物超积累重金属的生理机制研究进展

土壤重金属污染已经成为一个全球性问题。重金属超积累植物在修复土壤重金属污染中具有重要的应用前景。重金属超积累植物通常具备三个基本特征,即：根系具有从土壤中吸收重金属的强大能力、能从根到地上部分高效转运重金属、在叶片中能解毒和隔离大量重金属。本文总结了重金属超积累植物吸收、转运、隔离和解毒重金属的生理机制研究进展,以期为进一步阐明植物超积累重金属的机制及其在植物修复中的应用提供参考。     

Phytoextraction of Metals and Rhizoremediation of PAHs in Co-Contaminated Soil by Co-Planting of Sedum Alfredii with Ryegrass (Lolium Perenne) or Castor (Ricinus Communis)

A pot experiment was conducted to investigate the potential for phytoextraction of heavy metals and rhizoremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in co-contaminated soil by co-planting a cadmium/zinc (Cd/Zn) hyperaccumulator and lead (Pb) accumulator Sedum alfredii with ryegrass (Lolium perenne) or castor (Ricinus communis). Co-planting with castor decreased the shoot biomass of S. alfredii as compared to that in monoculture. Cadmium concentration in S. alfredii shoot significantly decreased when grown with ryegrass or castor as compared to that in monoculture. However, no reduction of Zn or Pb concentration in S. alfredii shoot was detected in co-planting treatments. Total removal of either Cd, Zn, or Pb by plants was similar across S. alfredii monoculture or co-planting with ryegrass or castor, except enhanced Pb removal in S. alfredii and ryegrass co-planting treatment. Co-planting of S. alfredii with ryegrass or castor significantly enhanced the pyrene and anthracene dissipation as compared to that in the bare soil or S. alfredii monoculture. This appears to be due to the increased soil microbial population and activities in both co-planting treatments. Co-planting of S. alfredii with ryegrass or castor provides a promising strategy to mitigate both metal and PAH contaminants from co-contaminated soils.