1、河北農業科學2007,11(5):73-75JournalofHebeiAgriculturalSciences超積累植物與重金屬污染的植物修復技術樊有賦,陳曄,詹壽發,彭琴,王萍蘭,甘金蓮,伍仕林(九江學院生命科學學院,江西九江332000)摘要:闡述了植物修復、超積累植物和重金屬污染土壤植物修復的概念、原理及其優勢與局限性,概述了超積累植物的現狀,關鍵詞:植物修復;超積累植物;重金屬污染中圖分類號:S156文獻標識碼:A:2(PhytoremediationofExceed2etalPollutedPlantFANYou2fu,CHENYe,2fa,Ping2lan,GANJin2lian

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

3、discussed1Keywords:Phytoremediation;Exceed2accumulatedplant;Heavymetalpollution采礦、冶煉、金屬加工、汽車尾氣排放以及農藥和化肥的使用、污水污泥的擴散,重金屬污染等已對全球環境造成危害1修復具有成本低、美化景觀、重金屬可部分回收、經濟盈利、應用面積大和不造成二次污染等優勢。還具有提高土壤通氣效率及減少表面土壤侵蝕等間接效果3。有毒重金屬土壤系統污染過程具有隱蔽性、長期性和不可逆性,因此,土壤系統中金屬特別是有毒重金屬的污染與防治,一直是國際上研究的熱點和難點2。植物修復是一種高效、經濟和生態友好的新興綠色技術,倍受政

4、府重視和人們親睞。美國及其他國家的重金屬植物修復技術已用于修復多處污染場所5。常規的物理和化學修復方法如挖掘填埋、化學固化、動電修復、土壤淋洗、化學還原或氧化等,因應用面積小、花費巨大及自身的一些局限性而難以推廣壤重金屬污染修復的一條新途徑當前研究的熱點領域。43。美國和加拿大的植物修復公司也。專家分析認為,未來5a國際植已經開始盈利,1999年全球植物修復市場達到3500萬美元6。近年來,植物修復技術的出現和快速發展展示了土。植物修復技術是用于清除土壤重金屬污染的綠色生態技術,為物修復市場規模將達20億美元。11112局限性(1)超富集植物個體矮小,生長緩慢,修復重金屬污染土地耗時太長,因而

5、經濟上并不一定很合理;(2)植物修復土壤只能局限在植物根系所能延伸的范圍;(3)超富集植物對1植物修復111植物修復的優勢與局限性重金屬具有一定的選擇性,而土壤重金屬污染多為幾種重金屬復合污染且常常伴生有機污染,因此,用一種超富集植物難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植物修復方法4,5植物修復是通過綠色植物(特別是超積累植物)從被污染環境中吸收、富集和轉移重金屬,從而降低環境中污染重金屬的濃度,以達到修復被污染環境的目的5。11211植物提取利用特定的植物,特別是超積11111優勢與物理和化學修復方法相比,植物收稿日期:2007207225累植物從土壤中

6、吸收重金屬或有機毒物,并將其轉作者簡介:樊有賦(1955-),男,江西修水人,副教授,主要從事植物學教學和科研工作。74河北農業科學第11卷運和儲存到該植株的可收割的根或地上部分。該方法適合于從污染的土壤中去除重金屬如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr以及V或土壤中過量的營養物質如NH4NO3等。植物提取是最能徹底地、最有發展潛力的解決重金屬污染的技術。11212根系過濾利用植物根部從污水中吸收、沉淀、富集污染物,主要是重金屬污染的土壤,也可以是放射性核素如U、Cs或Sr污染的水體。11213植物固定利用特定植物的根或植物的分泌物固定重金屬從而降低土壤中有毒金屬的生物有效性,散進一步污染環境的可能性

7、。重金屬污染的土壤。11214植物揮發。主要針對Se和Hg。該法存在一定風險。11215植物降解利用植物根系分泌物和特有酶科,超積累植物占大約不到被子植物的2%,其中屬于鎳超積累植物有317種,已報道的Zn超積9累植物只有18種。研究較多的超積累植物主要集中在十字花科蕓苔屬、庭芥屬以及遏藍菜屬。迄1012今為止,僅有ThlaspicaerulescensJ&CPresl和Arabidopsishalleri(L1)OKane&Al2Shehbaz(先前認為是Cardaminopsis)13被鑒定為Cd超積累植物,。212我國在,但也取得了一1415Yang等報道Zn超積累(Se

8、dumalfrediiH)也能超積累Cd。,且具有生物量大和易于刈割等優點,被認為是用于植物修復的良好材料,具有較大的應用價值和廣闊的應16用前景。陳同斌等人在我國境內首先發現As超積累植物蜈蚣草(PterisvittataL1)。我國陸續發現的重金屬超積累植物還有As超積累植物大葉井口邊草、Mn超積累植物商陸以及Cd積累植物寶1722山堇菜和龍葵等。21313超積累植物的缺陷迄今發現的超積累植物大多具有生長緩慢和生物量小等特征。超積累植物的這些缺陷使其在修復重金屬污染土壤的應用中受到限制,尋找高生物量、生長快速以及能超量積累的野生超積累植物仍然重要。應用分子生物學技術,將重金屬超積累基因轉移

9、到生物量大的非超積累植物中去,也可能是一條強有力的途徑。510系的轉化和降解作用去除土壤中的有機污染物。如用于清除TNT、多環芳烴以及石油碳氫化合物等。2超積累植物211超積累植物定義超積累植物是植物修復技術的基礎,其發現帶動了植物修復技術研究的發展。1977年Brooks8等首先提出超積累植物概念,當時定義為地上部分Ni含量󰁼1000g/g(干重)的植物。后來,隨著其他重金屬超積累植物的陸續發現,一些學者對此定義作了修改。重金屬超積累植物是指能夠吸收土壤中過量的重金屬并能轉運和富集在它們的地上部分的一類植物。重金屬超積累植物已定義為一些自然生長在重金屬污染的土壤中,能在它們的

10、地上部分富集超過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超積累植物積累重金屬的特征(1)超積累植物的生物富集系數(植物地上3植物修復技術的發展方向和今后研究的重點311重金屬的污染與防治是當前研究的熱點領域土壤重金屬污染日趨增加,嚴重威脅人類健康,迫切需要有成熟、低成本、高效的修復技術加以市場化應用。植物修復技術是用于清除土壤重金屬污染的綠色生態技術,是當前研究的熱點領域。近年來,盡管植物修復研究取得了一定的進展,但對于植物超積累機制以及對植物體內復雜的金屬內穩態網絡還缺乏全面了解,嚴重制約

11、了植物修復技23,24術的發展。312植物修復技術的發展方向和研究重點31211超積累植物對重金屬積累和耐性機理研究深入研究超積累植物對重金屬積累和耐性的機理,既是開發利用植物的超積累特性和提高植物修復效率的必要前提,也是當前國際上研究的焦點。31212篩選超積累植物篩選理想的超積累植物部分重金屬含量與土壤重金屬含量的比值)應>1;(2)植物地上部分的重金屬含量與根中的重金屬含量比值󰁼1,這表明植物能有效把重金屬從根轉運到地上部分;(3)超積累植物對重金屬具11有耐性能力,能解除重金屬對植物造成的毒性。213超積累植物現狀21311已發現的超積累植物目前已經發現的超積累植

12、物有400多種,廣泛分布于植物界的45個第5期樊有賦等:超積累植物與重金屬污染的植物修復技術75種質資源并加以保護和利用,是未來植物修復研究領域長期要做的工作之一。31213植物修復研究領域的重點隨著分子生物學的發展,利用分子生物學的手段,通過改良遺傳特性來提高植物對重金屬的積累能力以及提高超積累植物的生長速度或生物量,將是未來植物修復研究領域的重點與熱點。參考文獻:1MejáreM,BülowL1Metal2bindingproteinsandpeptidesinbioremediationandphytoremediationofheavymetalsJ1TrendsB

13、iotechnol,2001,19:67-7312龍新憲,楊肖娥,倪吾鐘1hyperaccumulatorplants:Areviewoftheecologyandphysiologyofabiochemicalresourceforphytoremediationofmetal2pollutedsoilA1TerryN,BauelosG,VangronsveldJ1PhytoremediationofcontaminatedsoilandwaterC1Florida:Lewispublishers,BocaRaton,2000185-107113VázquezMD,Barcel&#

14、243;J,PoschenriederC,etal.Lo2cationofzincandcadmiumpicaerulescens(B),ametallcanhyperaccumu2latebothmetalsJ1992,140:350-1,1植物修復受污染土壤中重J1安徽農業科學,2005,33(4):699-700,702115KüpperH,LombiE,ZhaoFJ,etal1Cellularcompart2mentationofcadmiumandzincinrelationtootherele2mentsinthehyperaccumulatorArabidopsisha

15、lleriJ.Planta,2000,212:75-84116YangXE,LongXX,YeHB,etal1Cadmiumtoler2anceandhyperaccumulationinanewZn2hyperaccumulat2ingplantspecies(SedumalfrediiHance)Soil,2004,259:181-189117楊肖娥,龍新憲,倪吾鐘,等1東南景天一種新的J1Plant研究的現狀和展望J,(6):757-3Saxena,T,etal.Phytoremedi2ationofcontaminatedandpollutedsoilsC.In:PrasadMNV,H

16、agemeyerJ.Springer2verlag,19991305-32914王華,曹啟民,桑愛云,等1超積累植物修復重金HeavymetalstressinBerlin:plants:frommoleculestoecosystemsA.屬污染土壤的機理J1安徽農業科學,2006,34(22):5948-5950,602315RaskinI,KumarPBAN,DushenkovS,etal.Biocon2centrationofheavymetalsbyplantsJ.CurrOpinBio2technol,1994,(5):285-29017GlassDJ1Marketsforphyt

17、oremediation,199920001GlassAssociates,Needham,MassEB/OL1http:/www1channel11com/dglassassoc/index1htm,199918Pilon2SmitsE1PhytoremediationJ1AnnuRevPlantBi2ol,2005,56:15-3919BrooksRR,LeeJ,ReevesRD,etal1Detectionofnickeliferousrocksbyalysusofherbariumsepciesofindi2catorplantsJ1JGeochemExplor,1977,(7):49

18、-57110BakerAJM,BrooksRR1Terrestrialhigherplantswhichaccumulatemetallicelements-areviewoftheirdistribu2tion,ecologyandphytochemistryJ1Biorecovery,1989,(1):81-126111McGrathSP,ZhaoFJ1PhytoextractionofmetalsandmetalloidsfromcontanminatedsoilsJ1CurrOpinBio2technol,2003,14:277-282112BakerAJM,McGrathSP,ReevesRD,etal1MetalPlantPhys