重金属超积累植物研究
重金属超积累植物浅谈
有关 超 积 累植 物 的界 定 标 准 ， 还存 有一 定 争 论 ，
很 多学 者 都认 为 该定 义 过 于严 格 ｏ ， 这 些 争议 主要 ６ Ｅ］ ５
表现在， 一是浓 度 的界 定 问题 。现有 的浓 度 标准设 定 太高 ， 出适 当的 降低 浓 度标 准 ， 将 一 些 金属 富 集 提 并 能力 介 于普 通植 物 和超 积 累植 物 之 间 的 植物 归 为 富
１重 金 属 超 积 累 植 物 概 念
随着我 国工业 化进 程 的不断发 展 ， 产生 的环境 负
面 效应 不容 忽视 。 近年来 重金 属在 各种 环境类 文献 中 出现 的频率 越来越 高 ， 有关 重 金属 污染农 田土壤 和水
质 的报 道越来 越 引起人们 的关 注 。据不 完全 统计 ， 我 国约 有 １ Ｏ万 公 顷 以上 的耕 地受 到各 类 重 金 属 的 污
以及更 多超 积 累植物 的发 掘 ， 一概 念也 得到 了不断 这
农作 物 吸收后 ， 将侵 入人类 食物链 带 来 巨大 的健 康威 胁 。针对 重金 属污染 所产 生 的环 境 问题 ， 近年来 上兴
的丰 富和完 善 ， 被人 们广 泛接 受 的标准 为 ： 现 （ ） 物地上 部分 重金 属含 量是 正 常植物 体 内的 １植 １ ０ 左 右 ， 对 不 同 的重 金属 元 素 还有 一定 的浓 度 ０倍 且
超累积植物——精选推荐
超累积植物
超累积植物，也叫超富集植物，是指能够超量吸收重⾦属并将其运移到地上部的植物。⽬前．世界范围内已经发现的超富集植物有400多种。我国开展这⽅⾯的⼯作较晚．到⽇前为⽌，中国的科技⼯作者陆续发现了As的超富集植物蜈蚣草和⼤叶井⼝边草、Cd的超富集植物宝⼭堇菜、Mn的超富集植物商陆、Zn的超富集植物东南景天以及Cu的超富集植物海州⾹薷和鸭跖草。
例如，⽺齿类铁⾓蕨、野⽣苋和⼗字花科植物天蓝褐蓝菜对镉的富集能⼒强；紫叶花苕能富集铅和锌；蒿属和芥菜对铅的富集作⽤明显；在镍污染的⼟壤中可种植⼗字花科和庭芥属植物；在铜污染⼟壤中可种植酸模草，其植株含铜可达1.850mg/g。此外，研究发现，植物对重⾦属的吸收与电渗滤有关。因此，向植物根系通直流电能加强植物对重⾦属的吸收，向污染⼟壤施硫酸盐和磷酸盐能提⾼植物枝⼲部分对铬、镉、镍、锌和铜的富集系数。
⼀、超富集植物特点
1、对⾼浓度的⾦属有较强的忍耐性；
2、可累积相当⾼浓度的重⾦属；
3、⽣长速度较快；
4、较⾼的⽜物量；
5、发达的根系。
⼆、植物修复技术
我国由于矿⼭开采、⾦属冶炼、化肥使⽤等原因，遭受重⾦属污染的⼟地⾯积⼗分惊⼈，中国科学院⼀项研究显⽰，⽬前中国受镉、砷、铬、铅等重⾦属污染的耕地⾯积近两千万公顷，约占耕地总⾯积的1／5，全国每年因重⾦属污染⽽减产粮⾷⼀千多万吨，也造成了部分农产品重⾦属超标，影响⾷品安全。
环境被破坏或污染之后，传统的修复⽅法⼀般是⼯程、物理和化学法，往往成本较⾼，对环境⼲扰⼤。近20多年来，⼈们开始研究利⽤⽣物修复⽅法，也就是利⽤⽣物的降解和转化作⽤来清除环境中的污染物。这其中应⽤⽐较多有植物修复和微⽣物修复技术。
超富集植物与植物修复技术
案例&影响因素
美国Edenspace 公司专门从事开发植物修复各种污染土壤和水 体的工作。该公司1996 年成功地利用B . j uncea 与EDTA 结合 修复了一块铅污染的土地。通过灌溉施入2 mmol/ kg 的EDTA , 然后种植印度芥菜,21 天后收割,在一个季节内共种植收割3 茬。 结果：表层土壤铅含量从2300 下降到420 mg/ kg ; 15～30 cm 中土层铅含量从1280下降到992 mg/ kg; 30～45 cm 土层的铅含量几乎没有下降。 监测结果表明没有发现EDTA和铅向下层土壤的淋溶作用,试验证 明EDTA 确能增强印度芥菜吸收,显示EDTA 和印度芥菜结合应 用具有一定的植物修复潜力。
超富集植物
超积累植物主要是指那些对某些重金属具 有特别的吸收能力（超过一般植物100倍以上 的植物），而本身不受毒害的植物种和基因型， 即重金属超富集体。
超富集植物的特征
植物地上部（茎和叶）重金属含量是普通植物 在同一生长条件下的100倍。 植物地上部重金属含量大于根部该种重金属含 量。 地上部生物富集系数>1。
超积累植物的富集机理
根部吸收机制 ：不同重金属的吸收的转运蛋白对应
着不同的基因片段 。
重金属在植物体内的运输 ：进入根细胞；由根细
胞运输到中柱；装载到木质部并向上运输。
重金属铅和镉在植物体内的分布及 累积效应研究
Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2019, 9(6), 420-426
Published Online June 2019 in Hans. /journal/hjas
https:///10.12677/hjas.2019.96062
Research on Distribution and Accumulation of Heavy Metal in Plants
Juan Li1,2,3,4
1Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi
2Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi
3Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, the Ministry of Land and Resources, Xi’an Shaanxi
4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi
Received: May 28th, 2019; accepted: June 12th, 2019; published: June 19th, 2019
重金属超积累植物的研究进展
要 的 理 论 意 义 和实 用 价 值 ， 究 重 金 属 超 积 累 植 物 不 仅 可 以 帮 研
助 修 复 被 重 金属 物 质 污 染 的土 壤 ． 土 壤 中的 重 金 属 元 素 回 收 将 利 用 ， 可 以 帮 助 我们 寻找 矿 藏 。本 文 就 部 分 重 金 属 超 积 累 植 还
染 隐 蔽 、 可 逆 和 难 以 去 除 等特 点 。假 如 使 用 物 理 化 学 方 法 去 不
通 过 超 积 累植 物 根 系 对 重 金 属 的 吸 收 和 保 持 作 用 将 重 金 属 积 累 在植 物根 部 。该 方 法 可 被 用 来 处 理抽 上来 的地 下 水 、 地 表 水 以 及废 水 。 如利 用 水 科植 物浮 萍 和 水 葫 芦 吸收 清 除 水 体 例
壤 的 危 害 为 重 。 金 属 离 子 在 土壤 中 的积 累 不 仅直 接 对 农 作 物 重 的产 量 和 品 质产 生 了影 响 ． 为严 重 的是 这 些 重 金 属 污 染 物 还 更
可 以通 过食 物链 进 入 人 体 内部 。 而 对 人 体 健 康 产 生 严 重 的 危 从 害 ： 一 方 面 由于 重 金 属 污 染 物 与 其 它 污 染 物 不 同 ， 另 它具 有 污
高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究
植物生态学报 2005,29(3)497～504 ΞActa Phytoecologica Sinica
高等植物重金属耐性与超积累特性及其分子机理研究
孙瑞莲2 周启星13
(1中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳 110016)
(2中国科学院研究生院,北京 100039)
摘 要 由于重金属污染日益严重,重金属在土壤-植物系统中的行为引起了人们的高度重视。高等植物对重金
属的耐性与积累性,已经成为污染生态学研究的热点。近年来,由于分子生态学等学科的发展,有关植物对重金属
的解毒和耐性机理、重金属离子富集机制的研究取得了较大进展。高等植物对重金属的耐性和积累在种间和基因
型之间存在很大差异。根系是重金属等土壤污染物进入植物的门户。根系分泌物改变重金属的生物有效性和毒
性,并在植物吸收重金属的过程中发挥重要作用。土壤中的大部分重金属离子都是通过金属转运蛋白进入根细
胞,并在植物体内进一步转运至液泡贮存。在重金属胁迫条件下植物螯合肽(PC)的合成是植物对胁迫的一种适应
性反应。耐性基因型合成较多的PC,谷胱甘肽(G SH)是合成PC的前体,重金属与PC螯合并转移至液泡中贮存,从
而达到解毒效果。金属硫蛋白(MTs)与PC一样,可以与重金属离子螯合,从而降低重金属离子的毒性。该文从分
子水平上论述了根系分泌物、金属转运蛋白、MTs、PC、G SH在重金属耐性及超积累性中的作用,评述了近10年来这
方面的研究进展,并在此基础上提出存在的问题和今后研究的重点。
关键词 高等植物 重金属 耐性 超积累特性 植物修复
重金属超富集植物研究现状与进展
2019
.12
目前，重金属造成的环境污染已经成为了世界性问题。在我国，根据环境保护部发布的全国土壤污染状况调查公报显示[1]，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，工矿业废弃地土壤环境问题突出，其中重金属污染由于其危害性大、具有隐蔽性长期性、不易治理等特点，成为土壤污染治理的重点和难点。为了减少重金属污染对环境生态系统的污染，必须对已污染土地进行治理修复。
国内外开展了多种土壤污染治理技术，包括化学原位钝化修复技术、植物修复技术以及农艺调控技术等。其中植物修复技术是种修复成本低、对环境二次污染小、能较大面积种植的新型绿色土壤污染治理技术，其核心技术在于超富集植物的筛选[2]。在污染土壤种植超富集植物来吸收重金属，随后收割植物以达到去除土壤中污染物。目前已经发现了400多种超富集植物可以吸收提取土壤中重金属。本文介绍了大部分超富集植物吸收富集重金属的生理生态学进展。1 超富集植物的概念和类型1.1 植物修复技术的定义
植物修复一般是指利用绿色植物的生命代谢活动来转
移、转换或固定土壤环境中的重金属元素, 使其有效态含量减少或生物毒性降低, 从而达到污染环境净化或部分恢复的过程[3]。其中，超富集植物描述了许多属于远缘家族的植物，它们具有在含金属土壤上生长并在体内积累极高量重金属的能力，远远超过大多数的水平物种。因此在植物修复重金属土壤中具有重要地位。1.2 超富集植物的特征特性
目前，比较公认的将超富集植物与相关的非超富集类群
区分开来的三个基本标志是：1）植物体内能够积累10-500倍某种或几种重金属[4]；2）植物吸收的重金属大多分布在地上部分，更快的根移位到茎叶，尤其是叶子中浓度比非超积累物种中的浓度高100-1000倍[5]；3）具有一定的耐受性，有更强的解毒和隔离叶子中重金属能力，在重金属污染土壤中能正常生长，不会出现毒害作用[6]。
植物积累重金属的机理及其在生态修复中的应用研究
植物积累重金属的机理及其在生态修复中的
应用研究
植物被广泛地应用在很多领域里，例如农业、林业以及生态修
复等等。其中，植物在生态修复中的应用越来越受到重视，其原
因就在于它具备了重金属积累的能力。重金属通常都对生物体有
着不同程度的危害，而植物可以通过吸收、转运、积累这些重金属，来清除污染区域的土壤和水源，从而发挥生态修复的作用。
本文将分析植物积累重金属的机理，进而探讨它在生态修复中的
应用研究。
一、植物积累重金属的机理
植物积累重金属的机理是一个复杂的过程，其中不同的植物、
不同的重金属，以及不同的环境条件，都会对这一过程产生影响。现在已经有许多研究人员在进行该领域的研究，随着科技的不断
进步，这一机理也越来越被全面深入地研究。
1、植物吸收重金属的方式
植物吸收重金属主要通过以下三种方式：
（1）根吸收法：这种方式是通过植物根部所分泌的根系分泌
液吸收重金属。这种方法的吸收速度相对较慢，但是它却是植物
吸收重金属的主要方式。
（2）叶吸收法：这种方式是通过植物的叶子表面的气孔吸收重金属的。这种方式的吸收速度比根吸收法快，但是它只能吸收少量的重金属。
（3）气态吸收法：这种方式是通过植物的叶子表面吸收空气中的重金属污染物质。这种方式的吸收速度极快，但是其局限性比较大，只适用于一些特殊的植物。
2、植物转运重金属的方式
植物转运重金属主要通过以下两种方式：
（1）整株转运法：这种方式是植物将吸收的重金属通过根系运输到植物的上部部分，进而通过植物体内的循环系统分配到不同的器官中。
（2）分散转运法：这种方式是植物在吸收完重金属后，通过分泌物和蛋白质等有机物质来转运重金属，这样可以让吸收的重金属更分散而少积累在某一器官中。
重金属超累积植物
超累积植物
目前，已发现400多种植物能够超积累各种重金属。如半卡马菊、多花鼠鞭草、布氏香芥、塞贝山榄(俗称蓝汁)、杨树、苎麻、月季、油菜、印度芥菜、遏蓝菜、酸模、海州香薷、鸭跖草、密毛蕨、蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、牡蒿、剑叶凤尾蕨、羽叶鬼针草、紫花苜蓿、银合欢、空心莲子草、东南景天、北美车前、北美鬼针草、北美独行菜、一年蓬、裸柱菊、细叶芹、芥子草白麻、普通豚草、颠茄等。这些植物大多在当地土生土长，可富集镍、镉、铜、钴、锰、铅、硒、砷、锌等元素，净化被这些金属污染的土壤。
苎麻基地遏蓝菜
苋科植物
蜈蚣草
一些超累积植物能同时积累多种重金属，如羊蕨属植物和具有富集重金属特性的苋科植物对土壤中重金属的吸收率达到100%。在以硫酸盐和磷酸盐为肥
料的情况下，遏蓝菜属的一些栽培变种的茎杆对重金属具有较强的富集能力，苎麻以及一些藻类藻类对重金属具有较强的吸收能力。因此，利用超累积植物处理重金属污染区是一种比较理想的方法。
已发现的超富集植物
部分重金属的超累积植物mg/kg
重金属耐性植物芒草金属累积能力的研究
重金属耐性植物芒草金属累积能力的研究
作者：闻静
来源：《北方环境》2013年第08期
摘要：本文阐述了当前新起的植物修复技术，是较传统修复方法更符合可持续发展污染的治理模式。在介绍土壤重金属污染植物修复主要机理的基础上，通过采集金属矿区的芒草植物，测定其中铅、锌、镉的含量，总体上芒草对这3种重金属的耐性顺序是Pb
关键词：土壤重金属污染；植物修复；芒草；积累特性
中图分类号：X503.23 文献标识码：A 文章编号1007-0370（2013）08-0117-03
Study of Heavy Metal Accumulation Characteristics of Miscanthus Sinensis
Wen Jing
（Environmental Monitoring Centre of Langfang，Hebei 065000）Abstract： The phytoremediation has been regarded as suitable technique for the sustainable me-thod of the pollution control of heavy metals contaminated soils than the traditional techniques. This dissertation introduce the chief mechanisms of phytoremediation， and Miscanthus sinensis has been picked from a ore area which is rich in heavy metal， then I check out the quantity of the four sorts of heavy metal， its tolerance to the three metals was in the order of Pb
重金属富集植物
D i rected by：Prof．Luo Yuyang AppI icant for Master degree：Zhao Lei(Water and∞iIconservationanddeserfificafion eombmmg) (College ofEcological Environment Institution．Inner MongoliaAgricultural University．Hohhot 010018．China)
9．22 and 3．73．
2．Under the different Pb concentrations，the highest Pb concentration in shoot and root of Artemisia sacrorum Lede尻VaT． Messerschmidtiana (Bess．)
鉴于此，本研究以白音诺尔铅锌矿区自然植物为研究对象，探讨植物重金属富 集机制，并进行适应性物种筛选试验，从中筛选出抗性较强，适应当地生境的优良 品种：以期为铅锌矿山及其它类地区的生态恢复与植被重建提供种质材料与一定的 理论基础。 1．2国内外研究进展 1．2．1 重金属对植物细胞结构的影响 重金属破坏植物细胞超微结构ll】，魏海英12】研究发现，经过Cd，Pb胁迫7天后， 大羽醉叶绿体的外膜破裂甚至完全消失：有的高浓度培养中叶绿体完全解体；线粒 体外膜断裂或消失；细胞核遭到破坏，染色质凝聚，核质解体；在Cd浓度为100mg／kg 时内质网断裂呈片段状同时在Pb的培养液中出现大量黑色颗粒。徐勤松等13，4】发现 Cd、Cr对水花生叶片超微结构的损伤作用表现为叶绿体解体；线粒体峭突膨胀和 空泡化；细胞核变形，染色质凝集和核质解体，核膜破裂。李荣春等15一】对Cd、Pb 及其复合污染对烤烟叶片细胞亚显微结构的影响进行了研究，发现Cd损伤诱变烟 叶叶肉细胞的亚显微结构，具体表现为叶绿体类囊体肿胀或解体，基粒片层紊乱甚 至消失，类囊体空泡化；细胞核出现明显变形，较严重者则表现出核中央出现较大 的空泡，核膜解体，线粒体空泡化。叶绿体含量不断下降，最终导致死亡。 1．2．2植物重金属耐性机理 植物耐性是指植物体内具有的某些特定生理机制，使其能生存于高浓度的重金 属环境中而不被伤害。一般认为，耐性具备金属排斥和金属积累两条基本途径。 2 白音诺尔铅锌矿铅超富集植物筛选及其耐性研究 金属排斥性是指植物将重金属吸收后排出体外，或阻碍重金属在植物体内的运 输。从生物体内将重金属排除，是一种很好的解毒方式，这已在许多试验中得到证 实。Niest7．8】对不同耐性植物的金属离子吸收与代谢关系进行了研究，得出植物原 生质膜能主动排出金属离子。植物还可以通过脱落老叶的方式把体内重金属离子排 出[91。大量的研究认为，有些植物可以将重金属离子大量积累在根部积，减少重金 属离子向地上部分运输，使地上部分免遭伤害，提高了植物的耐性。例如玉米处于 1000 mg／kg铅处理环境，其根部铅含量可高达1043 mg&g，而地上部分为68．8 me．／ k一10J。Salt等⋯J报道，重金属胁迫条件下，Indian mustard的根部重金属含量要明显 高于地上部分。也有相关试验结果表明【l 2。，当铅浓度达到400p．g／g时，A．marina根 部可以将铅排出体外，这一过程发生在根的表皮层细胞。 金属积累包括以下几个途径：①与细胞壁结合，植物细胞壁是重金属离子进入 植物体的第一屏障，它能沉淀部分重金属，阻止重金属离子进入细胞原生质，使细 胞原生质内的其他细胞器免受伤害。彭鸣等【13】在电子显微镜下观测到，细胞壁对重 金属有沉淀作用。NishizonotHll987年发现，Athyrium yokoscens．的细胞壁中积累有 大量锌(Zn)、铜(Cu)和镉(cot)，含量可达整个细胞总量的70．90％。 ②隔离并贮存在特殊器官中。重金属可以被一些超富集植物贮存在叶片表皮毛 等不影响其正常生长发育的器官中，这样可以避免重金属离子对其叶肉细胞造成直 接伤害Il习。Salt[16】通过Cd处理芥菜(Brassicajuncea)后发现，其叶片表皮毛中Cd含 量是叶片组织高53倍。 1．2．3重金属污染的植物修复技术 关于土地的治理，目前有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等【I 71。以上方法在 改良和治理污染土壤方面均有明显效果，然而，实际应用也存在某些局限，如淋洗 法造成营养元素的淋失；客土法费用较高，适用面积很小；沉淀法虽然可以降低土 壤溶液中重金属离子的溶解度，却会导致土壤某些营养元素沉淀，从而降低土壤肥
不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究
不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究
重金属是指相对密度大于4.5g/cm3的金属元素，包括铅、镉、砷、汞等。由于人类的活动和工业化进程的推进，大量的重金属被排放到环境中，对生态系统和人类健康造成了
严重的威胁。植物是地球上最早适应重金属环境的生物之一，不同生态型植物对重金属的
积累和耐性具有差异，对植物种间差异的研究对于环境重金属污染的防治具有重要意义。
不同生态型植物对重金属的耐性存在差异。金属超级富集植物是指能够在重金属超富
集的环境中存活并繁殖的植物种类。这些植物通常具有较高的重金属耐受力，并且能够通
过吸收、转运和储存等机制有效地积累重金属。相比之下，一般植物对重金属的耐受性较低，当环境中重金属浓度超过一定阈值时会出现毒害现象。这种差异主要是由植物根系吸
收能力、根际土壤微生物活性和植物体内的解毒机制等因素所决定的。
不同生态型植物对重金属的积累差异十分明显。研究表明，金属超级富集植物具有较
高的重金属积累能力，对环境中的重金属具有很强的吸收和积累能力。拟南芥（Arabidopsis thaliana）是一种常用的模式植物，它对镉的积累量较高，每克植物体内
可达数百微克以上。而一般植物对重金属的积累能力较低，和环境中重金属浓度呈正相关。这种差异主要是由植物根系吸收能力、根系-菌根共生、植物体内的配位还原和沉积等机
制所决定的。
不同生态型植物对重金属的积累和耐受性研究可以为生态修复和资源利用提供科学依据。通过研究不同生态型植物对重金属的积累和耐受性差异，可以筛选出适合生态修复和
资源利用的植物种类。在重金属污染的矿区进行植物修复时，选择能够有效吸收和积累重
重金属超积累植物定义_解释说明以及概述
重金属超积累植物定义解释说明以及概述
1. 引言
1.1 概述
重金属超积累植物是指具有高浓度吸收和富集土壤中重金属元素的植物。通过其特殊的生理和分子机制，这些植物能够在含有较高重金属浓度的土壤中存活并大量吸收重金属元素，从而实现对环境中重金属污染物质的修复和减少。
1.2 文章结构
本文将分为五个部分进行探讨。首先，在引言部分，我们将对重金属超积累植物进行定义、解释说明以及概述。然后，在第二部分，我们将详细介绍重金属超积累植物的基本概念、分类标准以及与环境污染之间的关系。接着，在第三部分，我们将深入研究重金属超积累植物的特征和机制，并探讨其与土壤的相互作用。在第四部分，我们将分析重金属超积累植物在环境修复中的应用案例，并展望其未来发展方向与应用前景。最后，在结论部分，我们将总结重要观点，并探讨重金属超积累植物研究的意义、启示以及未来的研究方向建议。
1.3 目的
本文的目的是全面阐述和解释重金属超积累植物的定义、特征、机制以及在环境修复中的应用。通过深入研究重金属超积累植物，我们旨在增加对这一领域知识
的理解，并为环境修复提供新的思路和方法。此外，本文也希望能够引起读者对于重金属污染问题关注，并为未来相关研究提供有益信息与启示。
2. 重金属超积累植物定义
2.1 重金属超积累植物的基本概念
重金属超积累植物是指可以在其组织中富集和累积异常高水平的重金属元素而不受毒性影响的植物。相比于普通植物，重金属超积累植物能够耐受并吸收土壤中较高浓度的重金属污染物质，从而使其在环境修复和污染检测领域具有广泛应用前景。
重金属超富集植物及植物修复技术研究进展
重金属超富集植物及植物修复技术研究进展
一、本文概述
随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染已成为全球范围内日益严重的环境问题。重金属元素因其持久性、生物累积性和毒性，对生态环境和人类健康构成了严重威胁。因此，探索有效的重金属污染治理和修复技术显得尤为迫切。重金属超富集植物及其植物修复技术作为一种绿色、环保的修复方式，近年来受到了广泛关注和研究。本文旨在概述重金属超富集植物的特征、筛选方法，以及植物修复技术的原理、应用和最新研究进展，以期为重金属污染土壤和水体的生态修复提供理论支持和实践指导。
二、重金属超富集植物概述
重金属超富集植物（Heavy Metal Hyperaccumulator）是一类能在重金属污染环境中生长，并且体内重金属含量显著超过一般植物的植物种类。这些植物通过特殊的生理机制和生物化学过程，能够在体内积累大量的重金属元素，如铜、锌、铅、镉、镍、钴等，而不会受到明显的毒害。因此，它们对于修复重金属污染土壤和水体具有重要的应用潜力。
重金属超富集植物的特点主要包括：一是能在重金属含量较高的环境中正常生长，甚至在这些环境中表现出优于其他植物的生长特性；二是植物体内重金属含量远超一般植物，通常是普通植物的几十倍甚至几百倍；三是这些植物对重金属的积累具有选择性，即某种植物可能只对某一种或几种重金属具有较强的积累能力。
重金属超富集植物的发现和研究始于20世纪70年代，随着环境污染问题的日益严重，这一领域的研究逐渐受到重视。全球范围内已经发现了数百种重金属超富集植物，其中包括一些著名的种类，如铜草（Thlaspi caerulescens）、东南景天（Sedum alfredii）、镍豆（Alyssum bertolonii）等。这些植物主要分布在矿区、冶炼厂等重金属污染较为严重的地区。
不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究
不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究
重金属污染是当代环境问题中的一个严重课题，对土壤、植物和人类健康均会带来极
大的危害。在很多地区，由于工业化生产和不当的废物处理等原因，大量的重金属被排放
到环境中，导致土壤受到污染。为了减轻重金属对环境的影响，很多学者开始研究不同生
态型植物对重金属的积累及耐性，并试图找到可以修复重金属污染的方法。
一些植物对重金属有着较高的耐性，它们能够在受到重金属污染的土壤中生长，并且
在生长过程中吸收和富集重金属。这些植物被称为重金属超富集植物，它们可以通过生物
浓缩的方式将土壤中的重金属富集到地上部分，从而起到净化土壤的作用。与此还存在着
一些植物对重金属具有较强的敏感性，它们在受到重金属污染的土壤中难以生长，或者在
生长过程中无法有效地排除重金属，导致对重金属的积累。研究植物对重金属的积累及耐
性有助于开发新的重金属污染修复技术，为环境保护和生态恢复提供理论和实践基础。
在不同生态型植物对重金属的积累及耐性研究中，首先需要确定研究对象，以及确定
研究的重金属种类和含量。通过野外调查和实验室分析，可以筛选出适合研究的重金属超
富集植物和敏感植物，例如金合欢、川滇曼陀罗等植物是重金属超富集植物的代表，而小麦、大豆等植物则是对重金属敏感的代表。在确定研究对象后，可以进行盆栽或野外调查
实验，观察不同生态型植物在重金属污染土壤中的表现，比较它们的生长状况、重金属含
量及对重金属的积累和耐性差异，进而探讨其生理、生态和遗传机制。
通过实验研究，可以得到不同生态型植物对重金属的积累及耐性的一些基本规律。首
影响植物积累重金属Cd的研究综述
影响植物积累重金属Cd的研究综述
Cadmium(Cd)是与环境有重要关系的重金属之一。它在地球外壳部分自然形成。事实上，它以各种浓度存在于组成了淡水、海水、陆地生态系统。它以岩石风化和火山喷发和形式进入环境，但是近代以来，由于采矿业和农业的活动，导致Cd进入环境的量迅速增加。地壳内的Cd通常伴随的金属有zinc(Zn)、
lead(Pb)、copper(Cu)等(Elinder 1992)。矿石开采和冶炼、石化燃料的燃烧等以气态Cd的形式进入大气，溶入水后，污染了陆地水资源(Alloway 1995)。同时，含Cd物质以大气沉降和雨水等形式污染土壤。加上含Cd磷酸盐化肥的使用，农业含Cd污水的大量灌溉，大大地增加了土壤中的Cd含量(McGrath 1987)。土壤中的Cd积累通过污染食物链而影响人类健康。人类通过食物摄入和吸烟的两条途径导致Cd在肝和肾脏器内和积累，从而危害这些器官。许多国家，如澳大利亚，已通过立法的形式限定了人类食品内的Cd最高含量。
虽然所有的植物体内含有包括Cd在内的痕量元素(Page et al. 1981)，但是主要是由于土壤内Cd的积累，导致了植物体内Cd的积累(Williams and David 1977) 。由于Cd大部分在根、植物贮藏部分、叶中积累，所以农作物类，如根叶类蔬菜等与人类的关系更加密切(Page et al. 1981)。如在澳大利亚，成人约有50以上的饮食摄入量与马铃薯有关，所以马铃薯叶内Cd含量水平受到有关学者的极大关注(Stenhouse 1991)。目前Cd 在蔬菜中的鲜重最高允许含量(MPC, the maximum permitted concentration)为0.1mg/kg(ANZFA 1997)。但是澳大利亚相当一部分马铃薯Cd含量接近或超过这个水平(McLaughlin et al. 1997)。这个问题学术界已集中在限定Cd在马铃薯块根上积累。
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重金属超积累植物研究
10化41 10234027 汪杉椿
摘要：土壤重金属污染是当前面临的一个重大环境问题，而土壤重金属污染的植物修复尤其是超积累植物的应用是治理污染土壤的重要手段之一。本文主要就重金属超累积植物的概念与选择标准，及其超累积的机理和在生态修复中的应用问题与前景进行综述。
关键词：重金属；超积累植物；植物修复
中国矿产资源蕴藏量丰富，分布遍及全国，随着铅锌矿的累年开发，矿渣、矿区废水不断污染周围农田。此外各种工业废水和废气的排放及农田污泥的施用都造成农田土壤的重金属污染。植物修复技术作为一种新兴的绿色生物技术，能在不破坏生态环境，保持土壤结构和微生物活性的状况下，通过植物的根系直接将污染元素吸收，从土壤中带走，从而修复被污染的土壤。
1 . 金属超累积植物
1.1重金属超累积植物的概念及选择标准
重金属超累积植物是指对重金属的吸收量较大，并能将其运移贮藏到地上部，且地上部重金属含量显著高于根部的植物，这类植物地上部的重金属含量是常规植物的10一500倍。
超累积植物吸收修复被重金属污染土壤的综合指标是净化率，即植物地上部吸收某种重金属的量与土壤中此种重金属总量的百分比。超累积植物一般对某种元素是专一的，但是某些植物也能同时超累积两种或多种植物。
理想的重金属超积累植物一般具有以下特征：(1)可以耐受高水平的重金属；(2)地上部超量积累某种或几种重金属时，不影响植物的正常生长，通常超出普通植物的100倍以上，比如超积累植物积累的Cd含量可达100Lg/g(干重)以上，Co、Ni、Cu、Pb达1 mg/g以上，而Mn、Zn达10 mg/g以上；(3)生长迅速；(4)生物量大；(5)根系发达。超积累植物可以用于环境污染的植物修复、
提取或回收重金属、地质探矿等方面，同时也为研究植物进化机制提供了优良素材。重金属超积累植物目前已被广泛研究，许多已成功用于环境污染的植物修复。
2 . 重金属超累积植物累积重金属的机理
2.1 植物对重金属的运输与转移
重金属由根系进入木质部至少需要3个过程：进入根细胞，由根细胞运输到中柱，装载到木质部。在内皮层由于凯氏带的存在，使得共质体运输在重金属进入木质部的过程中起着主导作用。对Zn、Ni、Cd、Cu超积累植物的研究证实，有机酸、蛋白质、多肽、氨基酸和酚类在超积累植物对重金属的运输、储存中起重要作用，它们可以促进重金属在体内的运输，将根系吸收的重金属转运到植物的地上部分，以金属复合物形态存在于木质部汁液中、表皮细胞或叶肉细胞汁液中、液泡内或附着在细胞壁上，从而使植物尤其是超积累植物吸收、积累和贮存重金属成为可能，并在一定程度上起到体内解毒作用。
2.2植物对重金属的吸收
植物吸收金属离子均是从根系开始，但土壤中可为植物直接利用的金属形态(主要为可溶态)非常低，这就要求植物自身产生一些活化机制来活化土壤中的重金属。超积累植物对根际土壤重金属的活化可能通过以下几个方面来实现[：(1)植物根系分泌质子酸化根际环境，促进重金属溶解；(2)植物根系分泌特殊有机物，促进土壤重金属溶解；(3)植物根系分泌金属螯合分子螯合和溶解与土壤结合的重金属；(4)在根细胞质膜上的专一性金属还原酶作用下，土壤中高价金属离子还原，从而溶解性增加。总之，超积累植物对重金属的胁迫有多方面的防卫机制，通常是几种机制同时发挥作用，不能用单一的耐性机理来解释植物对重金属的耐性。而且对于不同的超积累植物，起主导作用的机制可能不同。
3 . 超积累植物的耐性机理研究
耐性是指植物体内具有某些特定的生理机制，使植物能生存于高含量的重金属环境中而不受损害，此时植物体内具有较高浓度的重金属。受植物的生态学特性、遗传学特性等因素所决定，不同种类植物对金属污染的忍耐性不同；同种植物的不同种群由于其分布和生长环境的差异，再加上长期受不同环境条件的影响，也会表现出不同的忍耐性。植物对重金属的耐性是植物体内的生理作用机制，
是基因突变产生的基因型，因而是具有遗传性的。
4. 超累积植物在生态修复中的优势
虽然目前重金属污染土壤的植物修复技术还处于试验与示范阶段，但已显露出常规方法所不及甚至没有的技术和经济上的双重优势。
具体表现在：(l)超累积植物的生态修复在工程中可以原位实施，从而减少了对土壤性质的破坏和对周围生态环境的影响，可称是真正意义上的“绿色修复技术”；(2)该技术是一种成本较低的技术，据估算，生态修复比其它传统方法可减少50%一80%的费用；(3)该技术无需专门的设备和专业操作人员，因而工程上易于推广和实施；(4)超累积植物的生态修复符合人类可持续发展的目标，既不向系统中加入化学物质，也不会导致二次污染，并将以其潜在的巨大优势得到社会的广泛关注和期待。
5. 未来研究方向
超积累植物的研究前景良好，但这些研究仅限于少数几种超积累植物，而这些植物大多生长速度缓慢、植物矮小、生物量小、地域性强，大多只能修复一种重金属污染，并且至今对其分子和生理机制仍不很清楚。因此，今后应加强以下几方面的研究：
(1)将超积累植物的超积累特性关键基因转移到生物量高的植物中，通过修饰改变植物吸收、运输和累积忍耐金属的一些特征，增加植物修复商业化运作的可能性，使得植物修复技术具有很大的商业化潜力。
(2)采用基因手段调控植物的富集能力，培育出高产、高效和可富集多种重金属的超积累植物，也将是植物修复获得突破性进展的途径之一。
(3)植物体中重金属的吸收转运的跨膜(包括质膜和液泡膜等)机理及其相关转运蛋白的研究。
(4)应用螯合诱导植物修复技术需要正确评价鳌合剂的效果与强化金属移动后的潜在负面效应，保证在螯合诱导超积累操作中避免或不产生次生环境问题。
(5)植物吸收和忍耐重金属机理研究，及其从细胞亚细胞水平和分子水平探明重金属在植物中的分布定位和结合形态。
(6)在自然界尤其是在被重金属污染的矿区，对超积累植物资源进行调查筛选和鉴定收集，建立超积累植物的数据库。
(7)通过加工工艺将超积累植物残体内的重金属提纯回收利用，变废为宝，提高重金属的利用率，防止二次污染
(8)对土壤进行工艺研究，结合土壤改良剂，提高植物对重金属的积累速率和水平。
相信在不久的将来，超积累植物会得到的重视与利用，并在重金属污染治理，生态修复等领域发挥出重要作用。
参考文献：
[1]方其仙，李元，祖艳群•重金属超累积植物及其在生态修复中的应用
[2]陈一萍•重金属超积累植物的研究进展•环境科学与管理•第33卷第3期2008年3月
[3]万云兵,李伟中•超累积植物富集重金属的分子生化机理•四川环境2004年第23 卷第5期
[4]张春华，毛亮，周培，高扬，施婉君，靳治国•超积累植物与非超积累植物吸收累积重金属的差异性研究•上海交通大学报•第28卷第6期