重金属超富集植物研究进展

利用重金属超富集植物的吸收,积累环境中的污染物,是近年来发展起来的一种可清除土壤重金属污粢的植物修复技术。本文主要综述砷、镉、镍等几种具有代表性的重金属超富集植物,探讨了超富集植物的富集机理和特征,重点讨论了近年来重金属超富集植物的发展现状和今后的发展趋势。     

部分植物富集镉能力探讨

综述了农作物、油料作物、蔬菜、水果、杂草和树木等植物富集镉的不同情况,指出了现在研究植物富集镉能力的弊端,提出寻找自然生长在镉污染区生物量大的耐镉植物是植物修复镉污染土壤的一条重要途径。     

镉超富集植物球果蔊菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征

采用室外盆栽模拟方法,比较和分析了镉(Cd)-砷(As)复合污染处理对球果蔊菜(Rorippa globosa,十字花科焊菜属,1种从农田杂草中新发现的镉超富集植物)的生长及其对Cd、As吸收和积累特征的影响.结果表明,在低浓度Cd-As复合污染条件下,由于Cd、As的拮抗作用,从而促进植物的生长发育,同时也促进地上部对Cd的吸收和积累.在Cd-As复合污染处理浓度为10 mg/kg和50 mg/kg时,株高和地上部干重达到最大(分别为35.9 cm和2.2 g,盆),叶片中Cd积累量高于同浓度单一Cd处理.Cd-As复合污染高浓度处理表现出对球果蔊菜生长以及Cd的吸收和积累有协同的抑制作用.同时,球果薄菜根部对As的吸收能力大于其地上部,相应的富集系数≤0.3,转移系数≤0.6,说明球果萍菜对As有一定的排斥作用.这些结果表明,球果蔊菜有很强的忍耐Cd-As复合污染的能力,对修复Cd-As复合污染土壤具有一定的潜力.     

镉超富集植物球果菜对镉-砷复合污染的反应及其吸收积累特征

采用室外盆栽模拟方法,比较和分析了镉（Cd）-砷（As）复合污染处理对球果菜（Rorippa globosa,十字花科焊菜属,1种从农田杂草中新发现的镉超富集植物）的生长及其对Cd、As吸收和积累特征的影响.结果表明,在低浓度Cd-As复合污染条件下,由于Cd、As的拮抗作用,从而促进植物的生长发育,同时也促进地上部对Cd的吸收和积累.在Cd-As复合污染处理浓度为10 mg/kg和50 mg/kg时,株高和地上部干重达到最大（分别为35.9 cm和2.2 g/盆）,叶片中Cd积累量高于同浓度单一Cd处理.Cd-As复合污染高浓度处理表现出对球果菜生长以及Cd的吸收和积累有协同的抑制作用.同时,球果菜根部对As的吸收能力大于其地上部,相应的富集系数≤0.3,转移系数≤0.6,说明球果菜对As有一定的排斥作用.这些结果表明,球果菜有很强的忍耐Cd-As复合污染的能力,对修复Cd-As复合污染土壤具有一定的潜力.     

镉砷污染土壤“三高”富集植物筛选与修复成本分析

文章通过湖南镉砷复合污染矿区筛选的具有高生物量、高富集量、高利用价值的10种"三高"富集植物进行大田对比试验,拟确定其修复效果,为湖南镉砷复合污染植物修复技术提供支撑。结果表明,不同富集植物的生物量,镉(Cd)、砷(As)含量及积累量皆差异显著。籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,其Cd含量分别为东南景天的11.0%(P<0.05)和15.4%(P<0.05),但积累量分别比景天高133.3%(P<0.05)、131.3%(P<0.05);地肤和水稻Cd含量略低于籽粒苋和秋葵,其Cd积累量与景天相当;但所有植物As含量远低于蜈蚣草,As积累总量也较低,皆不适合作为As污染土壤的修复植物。从修复成本上看,人力成本平均占植物修复成本的81.7%,不同植物修复成本差异主要发生在除草和秸秆离田的人力成本和种子种苗的生产资料成本上。可见,筛选"三高"富集植物是植物修复的关键环节,而采用种植技术成熟、种子繁殖且生长快的富集植物则是降低植物修复成本的关键;籽粒苋和秋葵可作为Cd污染土壤的修复植物,地肤和水稻也可选择性的作为Cd污染土壤的修复植物。     

超积累植物龙葵及其对镉的富集特征

超积累植物筛选是重金属污染土壤植物提取修复的基础和核心问题,同时也是污染环境植物修复的难点及前沿.杂草具有抗逆境能力强、生长迅速、繁殖能力强以及在环境条件适宜情况下生物量能够急剧提高等特点,可以弥补现有超积累植物的某些缺点和不足,是较理想的超积累植物资源.本文通过室外盆栽模拟试验及重金属污染区采样分析试验,首次发现并证实杂草龙葵(Solanumnigrum L .)是一种Cd超积累植物.其中,盆栽试验表明,在Cd污染水平为25mg/kg条件下,龙葵茎及叶的Cd含量分别超过了100mg/kg这一公认Cd超积累植物应达到的临界含量标准,其地上部Cd含量大于其根部Cd含量,且地上部Cd富集系数大于1 ,同时,与对照相比,植物的生长未受到抑制.污染区采样分析试验进一步表明,龙葵对Cd的富集符合Cd超积累植物的基本特征.这一通过未污染区对超积累植物进行筛选的方法,可以为Cd污染土壤的植物修复获得更多具有实用价值的新材料.     

中国镉超富集植物的物种、生境特征和筛选建议

植物修复作为一项绿色且有效的原位修复重金属污染土壤技术,在近20年引起了中国学者的关注并取得了一系列成果.通过检索镉超富集植物相关关键词,对过去20 a(2002～2021年)科技文献中报道的中国镉超富集植物的物种特征、野外发现地在中国各植被地带的分布、原生境特征、地质特征和镉的地球化学进行归纳总结,为镉超富集植物的筛选提供建议.结果表明,目前报道的镉超富集植物有45种.在植物物种上,隶属22科,36属,其中菊科(Compositae)植物最多,为14种.由野外调查发现的镉超富集植物有25种,主要发现于亚热带常绿阔叶林区域,其主要生长于铅锌矿周围的高浓度镉土壤上.归纳总结发现,丰富的植物物种资源、高浓度重金属土壤和长时间的驯化共同促进了超富集植物的形成.因此,具备这3点的区域可以视为超富集植物存在的高概率区域,并且超富集植物的野外筛选可以围绕此展开.最后,提出可以通过高概率区域识别和调查、富集能力验证、富集能力逆境习得筛查、生态型筛查、继代遗传检验和修复能力验证这6步,来进行超富集植物的筛选和植物超富集能力的鉴定.     

微塑料和镉及其复合对超富集植物生长和富集镉的影响

在生态系统中,微塑料与重金属的共同暴露已然不可避免,目前关于二者复合污染的研究多集中于农作物,而对超富集植物的研究仍比较缺乏.基于此,本文探究了微塑料、重金属镉和二者复合效应对超积累植物东南景天和叶芽鼠耳芥生长特性和镉富集的影响.选取东南景天和叶芽鼠耳芥为试验对象,通过水培试验揭示聚苯乙烯微塑料(mPS,0、100、500 mg·L^-1)与重金属镉(Cd,0、50、200、500、1000μmol·L^-1)单一及其复合污染对两种植物生长（生物量、根长、株高）和镉富集的影响.结果表明,单一微塑料处理下,微塑料对东南景天和叶芽鼠耳芥的生长起促进作用,当微塑料浓度为500 mg·L^-1时,东南景天地上部和根部、叶芽鼠耳芥地上部和根部鲜重较对照组分别增长了25.4%、143.1%、160.6%和127.1%,东南景天和叶芽鼠耳芥的根长较对照组分别显著增加了21.6%和42.3%;单一镉胁迫下,东南景天和叶芽鼠耳芥的生长被抑制,且随着培养液中镉浓度的增加,植株体内的镉含量不断增加;微塑料-镉复合试验(镉浓度200μmol·L     

碎米荠对硒、镉超富集特性研究

超富集植物在营养元素生物强化及重金属污染植物修复技术领域有重大应用前景。通过野外调查和栽培实验,研究了碎米荠植物对硒镉的吸收富集特征。研究表明:野生碎米荠中Se含量达数百mg/kg,叶片中Se最高含量为1 365 mg/kg。地上部Se的生物富集系数在2.8~43.8的范围内,大部分超过10;生物转移系数在0.46~1.88之间,大部分大于1。地上部Cd含量都超过了100 mg/kg,叶中的Cd含量大部分在400~800 mg/kg之间。富集系数都大于1,且农田及小溪流域植株地上部Cd的生物富集系数高达几十甚至上百,Cd的生物转移系数大部分超过1。露天栽培条件下,碎米荠中的硒镉含量随盆栽土壤中硒镉浓度的上升呈现出先增加后降低的特征,当Se含量为50 mg/kg时植物中的Se含量最高,此时地上部Se含量为995 mg/kg,地下部Se含量1 100 mg/kg。当Cd浓度为80 mg/kg时,植株当中Cd含量最高,地上部和地下部中的Cd含量分别高达550 mg/kg、337 mg/kg。研究认为湖北渔塘坝发育的碎米荠植物是硒镉多元素超富集植物,在硒镉生态环境污染修复方面具有重大应用前景。     

植物超富集砷机制研究的最新进展

砷污染是全球环境热点问题之一,土壤砷污染治理是一个急需解决的难题.随着不同砷超富集植物的发现,植物修复技术因其投资和维护成本低、不易造成二次污染等优点而成为国际学术界研究的热点和前沿领域.深入理解超富集植物体内砷代谢和富集机制是有效利用植物修复技术来治理砷污染土壤的关键.近年来,植物超富集砷机制的研究取得了很大进展.已有的研究结果证明,蜈蚣草(P.vittata)对砷的吸收和转运能力显著高于非超富集植物,转运到地上部的砷主要储存在羽叶细胞的液胞中;蜈蚣草具有很强的抗氧化胁迫能力和五价砷(As(Ⅴ))还原能力;菌根共生有利于蜈蚣草的生长和砷的富集.有关植物超富集砷机制的分子生物学研究也取得了可喜的进展.砷酸盐还原酶基因(PvACR2)和植络素合成酶基因(PvPCS1)都被克隆并表征,cTPI同源基因(PV4-8)也被证明具有将As(Ⅴ)还原成三价砷(As(Ⅲ))的功能.尽管植物超富集砷机制的研究取得了迅速进展,但至今学术界仍没有全面理解为什么这些蕨类植物具有超富集砷的功能,相关功能基因、酶和转运蛋白的研究有待进一步深入.     

镉锌铅复合污染土壤的超富集植物修复能力研究

在分析某金属矿区周边及试验基地土壤基本特征的基础上,采用正交试验法对超富集植物龙葵及印度芥菜进行镉、锌、铅复合污染的盆栽试验,同时对龙葵及印度芥菜的根、茎、叶样品中镉、锌、铅含量进行测定和方差分析。主要研究结果如下:1)龙葵和印度芥菜对重金属Cd、Zn具有很强的吸纳与耐受能力,且其吸收量随土壤中重金属浓度的增加而增加,但是对Pb的吸纳能力并不强。2)在3种重金属同时存在的情况下,龙葵和印度芥菜地下部对重金属Pb的吸收富集能力分别为地上部的2~4倍和2~12倍;龙葵和印度芥菜地下部对重金属Cd的吸收富集能力略小于地上部;而龙葵和印度芥菜地下部对Zn的吸收富集能力则小于地上部。3)在镉、锌、铅复合污染条件下,龙葵和印度芥菜对3种重金属吸收富集能力的大小依次为Zn>Cd>Pb。龙葵对重金属Cd和Pb的转运系数大于印度芥菜,而印度芥菜对Zn的转运系数大于龙葵。     

中韩土壤修复技术筛选重金属耐受性和超富集植物方法比较

比较中国、韩国土壤修复技术中筛选重金属耐受性植物、重金属超富集植物方法的差异。实际操作中采用哪种方法取决于污染区域的实地状况、修复目标和拟修复时间的长短。对于土壤修复而言,耐受性植物,超富集植物的筛选是非常重要的环节,两国技术方法的差异可以作为制定修复措施的有益参考。     

利用植物修复污染土壤研究进展

本文介绍了植物修复技术的概念及其内涵，回顾了植物修复技术的研究历史，对该项技术的国内外研究现状与未来发展方向进行了讨论，同时指出，植物修复技术优点与其局限性，文中还对利用植物修复重金属污染的土壤应该考虑的因素作了简单的讨论。     

放射性污染植物修复中超富集植物的数值评价

目前超富集植物在放射性污染植物修复评价体系中还没有明确的核素富集量限定值,借鉴辐射环境评价方式,明确放射性污染低剂量概念,推算达干预水准时的植物富集系数,结合放射性废物管理规定,计算富集系数应达到的水平,提出了重要核素的超富集植物评价的新的量值概念;建立修复年限模式,讨论了一定生物量和生物富集系数对修复年限的影响。结果表明,根据上述因素导出的各重要核素的超富集植物最低富集系数略有不同,分别是Cs-137:0.70、Sr-90:0.86、Co-60:2.89、Pu-239:0.26、Am-241:0.21、Cm-244:0.12、U-235:0.18、U-238:0.052。良好的超富集植物,其富集系数应再提高一个数量级。     

锰超富集植物种质资源及耐性机制研究进展

工矿业引起的土壤和水体锰污染问题正引起人们的重视,利用超富集植物清除土壤和水体环境中的重金属和类金属污染的植物修复技术因其潜在的高效、廉价及环境友好性获得政府和企业的广泛关注.超富集植物是植物修复的基础.文章对国内外文献报道的重金属和类金属超富集植物种质资源进行了分类整理,迄今发现超富集植物492种,但绝大多数属于镍超...     

Pb、Zn、Cu、Cd的超富集植物研究进展

我国矿产资源丰富,矿区重金属污染十分严重,Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属的污染在我国极其严重。利用超富集植物修复矿区重金属污染土壤,较传统方法而言是一种可靠经济安全的技术。综述了Pb、Zn、Cu、Cd四种重金属超富集植物,分析了可用于的我国重金属超富集植物的分布情况和生活环境,为土壤重金属污染的生态恢复提供参考。     

铅锌矿区的植物修复研究进展

铅锌矿在给人们带来财富的同时,也给环境带来了严重的污染,对人们的健康造成危害,本文从铅锌矿区存在的问题着手,综述了前人对植物毒害机理、富集植物筛选及工程应用的进展,发现中外没有统一的重金属超富集植物和富集植物的资源库,容易进行重复试验,浪费资源,且植物修复的研究大多数局限于盆栽和水培试验,大规模的铅锌矿区试验和工程应用较少,未将试验成果及时运用于实践,使得铅锌矿区修复进程缓慢,建议将植物-土壤-动物进行组合修复铅锌矿区。     

镉对不同生长期籽粒苋植物螯合肽的影响

植物螯合肽（PCs）由于其含有大量的巯基,能够螯合重金属离子,对重金属的积累和解毒起着重要作用.以镉（Cd）富集型植物籽粒苋K472为研究对象,采用土培法,设置6个Cd处理水平为：0（CK）、10（T1）、25（T2）、50（T3）、100（T4）和200 mg·kg^-1（T5）,分析Cd胁迫下营养生长初期、中期和后期的K472植物螯合肽的变化特征,探究植物螯合肽对Cd的螯合解毒机制.结果表明,各生长阶段的K472的株高、根长、生物量随着Cd胁迫含量的升高而下降显著,其降幅随着K472生长发育逐渐降低.而营养生长中期的K472对Cd的富集能力最强,最大Cd富集量为6695.35 mg,最大富集系数为6.3.此外,随着Cd胁迫含量的增加,不同生长阶段的K472根、茎和叶内Cd含量与PCs含量呈显著正相关.其中,根系及茎部中对Cd胁迫响应最强的植物螯合肽为PC3,叶片中对Cd胁迫响应最强的植物螯合肽为PC2.实际应用中,在营养生长中期采收籽粒苋K472可获得更高的修复效率.     

4种草本植物对镉的富集特征

以4种草本人侵植物粗毛牛膝菊、洋野黍、莠狗尾草和欧黑麦草作为研究材料,利用盆栽实验研究了这4种植物在土壤镉(Cd)含量(mg·kg-1)为0(TO)、5(T5)、25(T25)和50(T50)处理下的耐受和富集特征,以期筛选出对Cd污染土壤具有修复潜力的植物.结果表明,粗毛牛膝菊在T5～T50处理下,地上部分和根部生物...     

土壤-水稻系统镉迁移富集影响因素研究进展

重金属镉（Cd）经过土壤-水稻系统富集,通过食物链进入人体,威胁人体健康。Cd在土壤-水稻系统中迁移转化规律越来越受到人们的关注。而土壤和水稻本身的差异及气候环境的不同是影响Cd在土壤-水稻系统中迁移、转化和积累的重要原因。因此在修复稻田Cd污染的土壤和降低稻米Cd含量时,需综合考虑这些因素。文章从外在环境因素和内在因素2个方面综述了土壤主要性质（质地、类型、p H、有机质、水分）、气候环境（温度、光照、雨水）、不同重金属间互作以及水稻类型（常规/杂交稻、籼/粳稻、早/中/晚稻）和不同器官、生育期对水稻吸收和积累Cd的影响,并提出稻米Cd污染防治提供相应的治理措施。其次,对该领域的研究方向进行了展望,为Cd污染稻田实现农业安全生产和Cd污染土壤修复提供理论依据。