超富集植物对铅污染土壤的作用机制

【摘要】 本文综述了植物修复技术的特点和类型、已发现的铅超富集植物及其筛选方法、影响植物富集铅能力的因素以及铅超富集植物的耐受性和富集机制的研究。进展，并指出了尚未解决的问题和未来的发展趋势。 【关键词】：铅；土壤污染；植物修复；正在进行的研究它是一种不可降解的环境污染物，在表土积累后不仅影响农作物的产量和品质，还通过食物链影响人类健康。铅对机体的损害是多系统、多器官的。铅作为中枢神经系统毒物，对儿童的身体和智力危害更为严重。我国土壤铅污染量大、范围广，是污染土壤治理中不可忽视的问题。 1 超积累植物及植物修复技术1.1 超积累植物超积累植物是指能够超积累重金属的植物，又称超积累植物。超积累植物是一些古老的物种，是在长期环境胁迫下诱导驯化的适应性突变体，生长缓慢，生物量小。一般认为，超积累植物应同时具备三个特征：（1）相同生长条件下，植物地上部分（茎、叶）重金属含量是普通植物的100倍。 (2)植物地上部分重金属含量大于根部。通常用转移系数来表征某种重金属元素或化合物从植物根部向植物地上部分转移的能力。对于某种重金属或化合物的转移系数越大的植物越有利于植物的提取修复。 (3)植物生长不表现出明显的为害症状，地上部富集系数大于1。当然，理想的超积累植物还应具有生长速度快、地上生物量大、能够同时富集多个属的两个或多个物种。 1.2 植物修复技术实现金属生物回收的实用可能性。在重金属污染的土壤上，连续种植对土壤中一种或多种污染元素具有超吸收和吸附能力的超级富集植物，收获植物并进行适当处理，可以将污染的重金属转移出土壤，达到污染的目的控制和生态恢复。这就是植物修复技术。植物修复技术可分为四种类型：植物提取、植物挥发、根际过滤和植物固定。一般将前三者统称为去除过程，而后者则称为稳定过程。现在更多的研究集中在植物提取技术上。植物提取技术分为连续植物提取和诱导植物提取两种方法。前者依赖于超富集植物在整个生命周期中吸收、运输和耐受高水平重金属的能力。后者利用螯合剂促进植物对重金属的吸收。和运输。由于Pb是目前对人类和植物危害最大的最常见元素之一，近年来Pb污染土壤的修复引起了全世界的关注。植物修复技术以其原位修复、成本低廉、无二次污染等优点成为国际研究热点。 2.铅超积累植物的筛选目前发现的超积累植物存在生物量小、生长慢、恢复效率低、耕作时间长等缺点，不利于大规模栽培和广泛应用。目前，通过基因工程开发理想的超积累植物还很缓慢。因此，寻找生物量大、生长快、适应性广、修复效率高的超积累植物及其资源是保证植物修复技术产业化的前提。目前，常用的超积累植物筛选方法包括现场采样分析和盆栽模拟。田间取样分析方法方便快捷，大多数超积累植物都是通过该方法发现的；而户外盆栽模拟实验可以观察并记录植物的整个生育期，与长期在金属矿区土壤环境中生长的植物相比，驯化时间短，有利于植物的研究。根据植物对污染物的反应来分析植物本身的特性，从而找到其抵抗重金属中毒的遗传基因。

铅具有高负电性，被认为是弱路易斯酸。易与土壤中的有机物和铁锰氧化物形成共价键，不易被植物吸收。因此，迄今为止报道的铅超富集植物并不多。主要产于铅锌矿区。 3、影响植物富集铅能力的因素根据美国能源部的规定，可用于植物修复的植物应具备五个特征，其中最关键的是超富集和高生物量。由于已发现的Pb超富集植物种类较少、植物生长缓慢、生物量较小，人们迫切需要寻找增强植物提取功效的方法。目前的研究方法比我的方法更好的是应用螯合剂，即诱导植物提取的技术。添加到土壤中的螯合物与Pb结合，阻止了Pb的沉淀和吸附，从而提高了Pb的提取率。据报道，许多植物中的Pb-EDTA可以从土壤溶液转运到植物的地上部分。这种现象的机制可能是螯合剂改变了植物转运系统的功能，导致Pb更容易转运。螯合剂的种类和浓度对植物吸收Pb的效果也有不同的影响。诱导植物提取法更适合中度和低度污染土壤的修复。植物对土壤中Pb的吸收还受到土壤pH值、土壤微生物、施用肥料和复合污染效应等多种因素的影响。一般来说，随着pH值降低，土壤吸附的铅量也会减少。其原因可能是随着pH值降低，氢离子增加，土壤溶液中胶体和粘土吸附的Pb2+与H+交换，Pb2+解吸，从而提高了其在土壤溶液中的浓度。一般可以使用酸化剂来调节pH值，施用不同的肥料也可以改变土壤的pH值。 4.超富集植物的耐受性和积累机制在Pb污染的土壤环境中生长的植物会受到不同程度的危害。植物在长期净化过程中，产生了多种抵抗重金属毒性的机制，如细胞室隔离、细胞壁沉淀、细胞活性氧防御酶协同等发挥着重要作用。近年来，许多动植物中的植物螯合素合酶基因已被鉴定，导入这些基因的转基因植物可以诱导合成更高水平的植物螯合素，提高植物对Pb的耐受性和积累。 Pc作为生物吸附剂，可以有效去除采矿、石油、油漆等工业废水中的Pb2+；含有各种霉菌的丝状真菌菌丝处理后，可去除废水中98%的Pb；最后，在超级富集植物的研究中，根据设定作用的生理和分子机制，利用分子生物学和基因工程技术，将生长缓慢、生物量低的超积累植物培育成生长速度快、生物量高的植物。 -生物量品种，或超积累植物的特定基因转移到高生物量植物是植物修复技术的关键工作。在充分考虑转基因植物对生态环境带来潜在威胁的前提下，通过多学科研究培育速生、高生物量的Pb超富集植物品种是一项未来具有广阔应用和发展前景的工作。 5、展望植物修复是一种可以在不破坏生态环境的情况下保护水土的原位修复技术。它成本低且易于操作。这是一项很有前途的工作。土壤污染植物修复研究已成为国内外的热点问题和前沿领域。在深入了解植物生物学特性与植物修复关系的基础上，土壤污染修复技术的综合应用也至关重要。通过植物生理学、土壤学、遗传学、环境科学和生物工程的跨学科研究，植物修复技术将在铅污染土壤的修复和治理中发挥更大的作用。

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