重金属污染土壤的植物修复
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物质，释放到大气中。二甲基硒、 物质，释放到大气中。二甲基硒、二甲基二硒
植物过滤： 植物过滤： 指污染物被植物根系吸收后通过体内代谢活动来
过滤、降解污染物质的毒性。 过滤、降解污染物质的毒性。Cr6+ Cr3+
植物稳定： 利用特定植物的根或植物的分泌物固定重金，以降低其 植物稳定： 利用特定植物的根或植物的分泌物固定重金，
印度芥菜在高浓度可溶性Pb营养液中培养一段 印度芥菜在高浓度可溶性 营养液中培养一段 时间后,茎中 含量达到1.5％； 茎中Pb含量达到 时间后 茎中 含量达到 ％； 印度芥菜还能吸收积累Cr、 、 、 印度芥菜还能吸收积累 、Cu、Zn、Cd 、Ni 等重金属． 等重金属．
东南景天(Sedum 东南景天 alfredii H)——由杨肖 由杨肖 娥等发现的第一种Zn 娥等发现的第一种 超富集植物。 超富集植物。地上部 含量达5000ppm. 的Zn含量达 含量达 富集系数达1.9以上 富集系数达 以上。
超积累植物研究展望
I. 寻找更多超积累植物，尤其能同时富集不同重金 寻找更多超积累植物，尤其能同时富集不同重金 属元素的植物的寻找 的植物的寻找， 属元素的植物的寻找，加强对现有野生超积累植 物的人工引种、驯化研究； 物的人工引种、驯化研究； II. 分子水平上的植物耐金属性研究，从基因水平上 分子水平上的植物耐金属性研究， 基因水平上 探明植物对重金属耐性的根源所在； 探明植物对重金属耐性的根源所在； III. 各种重金属元素在不同植物体内的储存及分布特 各种重金属元素在不同植物体内的储存及分布特 研究； 征研究； IV. 超积累植物根际环境对重金属吸收作用的影响． 超积累植物根际环境对重金属吸收作用的影响． 植物根际环境对重金属吸收作用的影响
生物有效性。 生物有效性。不易移动的物质
植物提取： 利用植物对重金属的吸收，通过收获地上部来达到减 植物提取： 利用植物对重金属的吸收，通过收获地上部 收获地上部来达到减
少土壤重金属的目的。 少土壤重金属的目的。
Hale Waihona Puke Baidu
植物提取
植物在整个生命周期中都能吸收、 植物在整个生命周期中都能吸收、 整个生命周期中都能吸收 连续植物提取 转运、 植物提取: 连续植物提取 转运、积累和忍耐高含量的重金 属。
转运系统及细胞内的高亲和 性结合位点介导和驱动离子 的跨膜运输
♫运输：通过共质体运输穿越根内皮层中的凯氏带； 运输：通过共质体运输穿越根内皮层中的凯氏带； 运输 共质体运输穿越根内皮层中的凯氏带 受膜转运蛋白 转运到中柱释放进入木质部 中柱释放进入木质部； 转运到中柱释放进入木质部； 严格调控 与木质部中大量存在的有机酸和氨基酸结合运往地上部分 地上部分。 与木质部中大量存在的有机酸和氨基酸结合运往地上部分。
重金属污染土壤的 植物修复简述
1、土壤重金属的形态 、
按本身存在的形态：水溶态、有机质结合态、 按本身存在的形态：水溶态、有机质结合态、碳 酸盐结合态、 酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态以及包含于矿 氧化物结合态以及包含于矿 物晶格中的残渣态。 物晶格中的残渣态。
可利用性：可吸收态、交换态、难吸收态。 可利用性：可吸收态、交换态、难吸收态。
蜈蚣草（ 蜈蚣草（Pteris vittata Linn.）——第一种在我国 ） 第一种在我国 发现的As超富集植物 超富集植物， 发现的 超富集植物，由陈 同斌等发现． 同斌等发现．
商陆： 商陆：Mn
鸭跖草： 鸭跖草：Cu
3、植物对污染环境的适应模式 、 长期生长于污染土壤中的植物对环境胁迫往往形 成了三类适应模式，各自特点为: 成了三类适应模式，各自特点为 抵御：与根际周围的各类真、细菌组成菌根，形 抵御：与根际周围的各类真、细菌组成菌根， 成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。 成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。 忍耐：无法构建防御体系，但可形成一定的忍耐 忍耐：无法构建防御体系， 特性，体内重金属含量高于普通植物， 特性，体内重金属含量高于普通植物，即使脱离 重金属污染土壤仍能自然成活，称为富集植物。 重金属污染土壤仍能自然成活，称为富集植物。 利用：因为自身生理的需要，土壤中污染物质含 利用：因为自身生理的需要， 量要达到一定数值才能成活，称为超积累植物。 量要达到一定数值才能成活，称为超积累植物。
重金属的游离离子及螯合离子易被植物所吸收， 重金属的游离离子及螯合离子易被植物所吸收， 残渣态的难被植物吸收，交换态介于两者之间。 介于两者之间 残渣态的难被植物吸收，交换态介于两者之间。
1、植物修复几种模式 、
植物挥发： 植物将挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为气态 植物挥发： 植物将挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为气态
某些植物只能在一段时期内吸收重 某些植物只能在一段时期内吸收重 一段时期 金属， 整个生命期中都吸收 生命期中都吸收但吸 金属，或整个生命期中都吸收但吸 诱导植物提取 收量很低， 植物提取: 诱导植物提取 收量很低，辅以络合剂等理化措施 诱导植物积累更多金属元素。 诱导植物积累更多金属元素。
植物提取/例子 植物提取 例子
2、超积累植物特征 、 * 超积累植物地上部分的重金属含量是同等生境条件 下其他普通植物含量的100倍以上； 下其他普通植物含量的 倍以上； * 在污染地生长旺盛，生物量大，能正常完成生活史； 在污染地生长旺盛，生物量大， 正常完成生活史 完成生活史； * 富集系数 富集系数(BCF)和转运系数 和转运系数(TF)都大于 。一般而言， 和转运系数 都大于l。一般而言， 植物体内重金属临界含量为 Zn:l0000mg／kg, Cd:l00mg／kg, ／ ／ Au:l mg／kg, Pb、Cu、Ni、Co均为 均为1000mg／kg. ／ 、 、 、 均为 ／
分布和贮存：经木质部汁液运输到叶细胞的重金属经转运蛋白卸载进入叶共质 分布和贮存：经木质部汁液运输到叶细胞的重金属经转运蛋白卸载进入叶共质 转运蛋白卸载 再经叶共质体或质外体在叶细胞各组分间进行分配。 体，再经叶共质体或质外体在叶细胞各组分间进行分配。 植物液泡往往是金属离子钝化后的储存场所，在液泡内形成有机酸复合物，积 植物液泡往往是金属离子钝化后的储存场所，在液泡内形成有机酸复合物， 液泡往往是金属离子钝化后的储存场所 累并起到解毒作用。 累并起到解毒作用。
4、超积累植物的局限性 、 ♫ 1）大部分植物植株矮小，生长缓慢，不易机 矮小， ）大部分植物植株矮小 生长缓慢， 械化作业； 械化作业； ♫ 2）多为野生型植物，对生物气候条件的要求 ）多为野生型植物， 也比较严格，区域性分布较强， 也比较严格，区域性分布较强，引种受到严重 限制； 限制； ♫ 3）专一性强，只作用于一种或两种特定的重 ）专一性强， 金属元素，对土壤中其他含量较高的重金属表 金属元素， 现出中毒症状； 现出中毒症状； ♫ 4）植物器官往往会腐烂、落叶，最终重金属 ）植物器官往往会腐烂、落叶， 重返土壤。 重返土壤。 土壤
BCF=
地上部器官中重金属含量 ％ 土壤中重金属含量
TF=
茎叶中重金属含量 根部重金属含量
％
4、植物吸收和积累重金属的机理 、
♫活化：根系通过改变根系环境如分泌有机酸，提高金属离子有效 活化：根系通过改变根系环境如分泌有机酸， 活化 与土壤颗粒竞争获得重金属离子。 性，与土壤颗粒竞争获得重金属离子。 ♫吸收：被根部细胞细胞壁捕获，低亲和性、低选择 吸收： 根部细胞细胞壁捕获，低亲和性、 吸收 细胞壁捕获 性的离子交换过程。 性的离子交换过程。
植物过滤： 植物过滤： 指污染物被植物根系吸收后通过体内代谢活动来
过滤、降解污染物质的毒性。 过滤、降解污染物质的毒性。Cr6+ Cr3+
植物稳定： 利用特定植物的根或植物的分泌物固定重金，以降低其 植物稳定： 利用特定植物的根或植物的分泌物固定重金，
印度芥菜在高浓度可溶性Pb营养液中培养一段 印度芥菜在高浓度可溶性 营养液中培养一段 时间后,茎中 含量达到1.5％； 茎中Pb含量达到 时间后 茎中 含量达到 ％； 印度芥菜还能吸收积累Cr、 、 、 印度芥菜还能吸收积累 、Cu、Zn、Cd 、Ni 等重金属． 等重金属．
东南景天(Sedum 东南景天 alfredii H)——由杨肖 由杨肖 娥等发现的第一种Zn 娥等发现的第一种 超富集植物。 超富集植物。地上部 含量达5000ppm. 的Zn含量达 含量达 富集系数达1.9以上 富集系数达 以上。
超积累植物研究展望
I. 寻找更多超积累植物，尤其能同时富集不同重金 寻找更多超积累植物，尤其能同时富集不同重金 属元素的植物的寻找 的植物的寻找， 属元素的植物的寻找，加强对现有野生超积累植 物的人工引种、驯化研究； 物的人工引种、驯化研究； II. 分子水平上的植物耐金属性研究，从基因水平上 分子水平上的植物耐金属性研究， 基因水平上 探明植物对重金属耐性的根源所在； 探明植物对重金属耐性的根源所在； III. 各种重金属元素在不同植物体内的储存及分布特 各种重金属元素在不同植物体内的储存及分布特 研究； 征研究； IV. 超积累植物根际环境对重金属吸收作用的影响． 超积累植物根际环境对重金属吸收作用的影响． 植物根际环境对重金属吸收作用的影响
生物有效性。 生物有效性。不易移动的物质
植物提取： 利用植物对重金属的吸收，通过收获地上部来达到减 植物提取： 利用植物对重金属的吸收，通过收获地上部 收获地上部来达到减
少土壤重金属的目的。 少土壤重金属的目的。
Hale Waihona Puke Baidu
植物提取
植物在整个生命周期中都能吸收、 植物在整个生命周期中都能吸收、 整个生命周期中都能吸收 连续植物提取 转运、 植物提取: 连续植物提取 转运、积累和忍耐高含量的重金 属。
转运系统及细胞内的高亲和 性结合位点介导和驱动离子 的跨膜运输
♫运输：通过共质体运输穿越根内皮层中的凯氏带； 运输：通过共质体运输穿越根内皮层中的凯氏带； 运输 共质体运输穿越根内皮层中的凯氏带 受膜转运蛋白 转运到中柱释放进入木质部 中柱释放进入木质部； 转运到中柱释放进入木质部； 严格调控 与木质部中大量存在的有机酸和氨基酸结合运往地上部分 地上部分。 与木质部中大量存在的有机酸和氨基酸结合运往地上部分。
重金属污染土壤的 植物修复简述
1、土壤重金属的形态 、
按本身存在的形态：水溶态、有机质结合态、 按本身存在的形态：水溶态、有机质结合态、碳 酸盐结合态、 酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态以及包含于矿 氧化物结合态以及包含于矿 物晶格中的残渣态。 物晶格中的残渣态。
可利用性：可吸收态、交换态、难吸收态。 可利用性：可吸收态、交换态、难吸收态。
蜈蚣草（ 蜈蚣草（Pteris vittata Linn.）——第一种在我国 ） 第一种在我国 发现的As超富集植物 超富集植物， 发现的 超富集植物，由陈 同斌等发现． 同斌等发现．
商陆： 商陆：Mn
鸭跖草： 鸭跖草：Cu
3、植物对污染环境的适应模式 、 长期生长于污染土壤中的植物对环境胁迫往往形 成了三类适应模式，各自特点为: 成了三类适应模式，各自特点为 抵御：与根际周围的各类真、细菌组成菌根，形 抵御：与根际周围的各类真、细菌组成菌根， 成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。 成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。 忍耐：无法构建防御体系，但可形成一定的忍耐 忍耐：无法构建防御体系， 特性，体内重金属含量高于普通植物， 特性，体内重金属含量高于普通植物，即使脱离 重金属污染土壤仍能自然成活，称为富集植物。 重金属污染土壤仍能自然成活，称为富集植物。 利用：因为自身生理的需要，土壤中污染物质含 利用：因为自身生理的需要， 量要达到一定数值才能成活，称为超积累植物。 量要达到一定数值才能成活，称为超积累植物。
重金属的游离离子及螯合离子易被植物所吸收， 重金属的游离离子及螯合离子易被植物所吸收， 残渣态的难被植物吸收，交换态介于两者之间。 介于两者之间 残渣态的难被植物吸收，交换态介于两者之间。
1、植物修复几种模式 、
植物挥发： 植物将挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为气态 植物挥发： 植物将挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为气态
某些植物只能在一段时期内吸收重 某些植物只能在一段时期内吸收重 一段时期 金属， 整个生命期中都吸收 生命期中都吸收但吸 金属，或整个生命期中都吸收但吸 诱导植物提取 收量很低， 植物提取: 诱导植物提取 收量很低，辅以络合剂等理化措施 诱导植物积累更多金属元素。 诱导植物积累更多金属元素。
植物提取/例子 植物提取 例子
2、超积累植物特征 、 * 超积累植物地上部分的重金属含量是同等生境条件 下其他普通植物含量的100倍以上； 下其他普通植物含量的 倍以上； * 在污染地生长旺盛，生物量大，能正常完成生活史； 在污染地生长旺盛，生物量大， 正常完成生活史 完成生活史； * 富集系数 富集系数(BCF)和转运系数 和转运系数(TF)都大于 。一般而言， 和转运系数 都大于l。一般而言， 植物体内重金属临界含量为 Zn:l0000mg／kg, Cd:l00mg／kg, ／ ／ Au:l mg／kg, Pb、Cu、Ni、Co均为 均为1000mg／kg. ／ 、 、 、 均为 ／
分布和贮存：经木质部汁液运输到叶细胞的重金属经转运蛋白卸载进入叶共质 分布和贮存：经木质部汁液运输到叶细胞的重金属经转运蛋白卸载进入叶共质 转运蛋白卸载 再经叶共质体或质外体在叶细胞各组分间进行分配。 体，再经叶共质体或质外体在叶细胞各组分间进行分配。 植物液泡往往是金属离子钝化后的储存场所，在液泡内形成有机酸复合物，积 植物液泡往往是金属离子钝化后的储存场所，在液泡内形成有机酸复合物， 液泡往往是金属离子钝化后的储存场所 累并起到解毒作用。 累并起到解毒作用。
4、超积累植物的局限性 、 ♫ 1）大部分植物植株矮小，生长缓慢，不易机 矮小， ）大部分植物植株矮小 生长缓慢， 械化作业； 械化作业； ♫ 2）多为野生型植物，对生物气候条件的要求 ）多为野生型植物， 也比较严格，区域性分布较强， 也比较严格，区域性分布较强，引种受到严重 限制； 限制； ♫ 3）专一性强，只作用于一种或两种特定的重 ）专一性强， 金属元素，对土壤中其他含量较高的重金属表 金属元素， 现出中毒症状； 现出中毒症状； ♫ 4）植物器官往往会腐烂、落叶，最终重金属 ）植物器官往往会腐烂、落叶， 重返土壤。 重返土壤。 土壤
BCF=
地上部器官中重金属含量 ％ 土壤中重金属含量
TF=
茎叶中重金属含量 根部重金属含量
％
4、植物吸收和积累重金属的机理 、
♫活化：根系通过改变根系环境如分泌有机酸，提高金属离子有效 活化：根系通过改变根系环境如分泌有机酸， 活化 与土壤颗粒竞争获得重金属离子。 性，与土壤颗粒竞争获得重金属离子。 ♫吸收：被根部细胞细胞壁捕获，低亲和性、低选择 吸收： 根部细胞细胞壁捕获，低亲和性、 吸收 细胞壁捕获 性的离子交换过程。 性的离子交换过程。