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【文科论坛】重金属污染土壤的植物修复技术研究现状

北极星环境修复网  来源:文科园林    2017/6/1 10:09:32  我要投稿  

北极星环境修复网讯:植物修复技术是于20世纪80年代初期在环境污染治理的实践中逐渐发展起来的,它是作为一种新兴的绿色生物技术,同时也是土壤污染治理的环境友好型技术。植物修复技术是指利用重金属富集植物来清除土壤重金属污染,其设想由美国科学家Chaney于1983年首次提出。它通过利用能够富集重金属的超富集植物、用基因工程培育新的富集植物品种,以及植物根际微生物群落,来移去、挥发或稳定土壤中存在的重金属污染物,也可以通过降低重金属的毒性来清除污染,以达到修复或治理土壤污染的目的。

【文科论坛】重金属污染土壤的植物修复技术研究现状

自从富集植物的概念被提出以来,欧美等发达国家对富集植物的富集能力进行了较为深入的研究,而国内发展则相对滞后。截止到目前为止,国内外共发现超富集植物约450余种,其中镍Ni超富集植物最多,约320种;铜Cu超富集植物34种、钴Co超富集植物34种、锌Zn超富集植物18种、硒Se超富集植物20种、铅Pb超富集植物14种、锰Mn超富集植物9种、砷As超富集植物5种。

虽然富集植物的种类和数量不少,但目前对富集植物在园林中的应用还缺乏系统性的总结。园林景观行业以改善人居环境为己任,有必要对时下国内所面临的各种生态环境问题承担相应职责,而植物是园林中不可缺失的重要组成要素,因此迫切需要对植物修复土壤重金属污染机理作深入细致的研究,系统地总结出适合园林应用的富集植物,以期更好地利用植物修复技术来创造更加美好的人居环境。

植物修复土壤重金属污染的机制研究

回避机制

一些植物可通过某种外部机制保护自己,使其不吸收环境中高含量的重金属从而免受毒害,称为避性。植物主要通过两种机制来保护自己,一种是限制重金属离子的跨膜吸收,细胞质膜是选择透过性膜、控制离子进入原生质体的真正关卡;一种是与体外分泌物结合,降低重金属的毒性。

排除机制

所谓金属排斥性即重金属被植物吸收后又被排出体外,或重金属在植物体内的运输受到阻碍。在高等植物中,通过对不同抗性的基因型进行的重金属离子吸收与代谢能量关系的研究已证实原生质膜溢泌有主动排除金属离子的作用。这己在微生物和动物的试验中得到证实,植物体内的重金属离子也能被排出体外。还有些植物对重金属的排除可以通过根际化学性状的改变实现,如根际分泌螯合剂、形成跨根际氧化还原梯度、形成跨膜根际pH梯度等。

细胞壁作用机制

植物细胞壁是抵御重金属离子进入的第一道屏障,它的金属沉淀作用可能是一些植物耐重金属的原因,这种作用能阻止重金属离子进入细胞原生质,而使其免受伤害。杨居荣等研究了Cd和Pb在黄瓜和菠菜细胞各组分中的分布,发现77%-89%的Pb沉积于细胞壁上,而45%-69%的Cd存在于细胞质中。因此根部细胞壁可视为金属离子的重要贮存场所。

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