日韩精品无码一区二区A片不卡_中文字字幕在线中文乱码不卡新二_国产精品福利免费视频一区二区_久久精品中文字幕第一页

來源：中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)

植物修復(fù)(phytoremediation)是重金屬污染環(huán)境治理的重要手段之一。狹義上的植物修復(fù)是指利用植物的功能去除大氣、水體和土壤中的污染物，其主要其途徑包括植物萃取(Phytoextraction)[1]、根際過濾(Rootfiltration)[2]、植物揮發(fā)(Phytovolatilization)[3]和植物固定(Phytostabilization)[4]。廣義上，植物修復(fù)還具有重建植被、修復(fù)景觀、改良土壤性質(zhì)、改善土壤生態(tài)環(huán)境等功能。植物修復(fù)技術(shù)屬于原位修復(fù)技術(shù)，其成本低、二次污染易于控制，植被形成后具有保護(hù)表土、減少侵蝕和水土流失的功效，可大面積應(yīng)用于礦山的復(fù)墾、重金屬污染場地的植被與景觀修復(fù)[5-7]。

在植物修復(fù)領(lǐng)域，超富集植物的篩選至今仍然是學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)。國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道的超積累植物具有抗性強(qiáng)、耐受重金屬濃度高和轉(zhuǎn)移系數(shù)大的特點(diǎn)，然而不足的是，大多數(shù)超積累植物適生范圍窄，根系淺，生物量小，因而富集重金屬元素的總量小，以至修復(fù)污染土壤所需要的時(shí)間漫長，另外，部分超積累植物具有元素專一性的特點(diǎn)，因此在多重金屬元素共存的復(fù)合污染中，超積累植物的應(yīng)用受到一定的限制。

實(shí)踐中，采用植物修復(fù)技術(shù)治理重金屬污染土壤主要有三大目標(biāo)：

一是迅速恢復(fù)植被與景觀，有效地降低水土流失，控制重金屬污染擴(kuò)散對周邊環(huán)境的影響;

二是去除土壤重金屬，降低土壤重金屬元素含量到生態(tài)安全的水平;

三是在實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的前提下，進(jìn)一步提高土地的利用價(jià)值。在重金屬尾礦庫以及垃圾填埋場等廢棄地治理中，通常按規(guī)定采用覆土、克土以及土壤改良等措施，這些措施的應(yīng)用改善了植物生長介質(zhì)的理化性質(zhì)，降低了植物根際重金屬毒性，從而擴(kuò)大了植物種類選擇的范圍。本研究的目的是總結(jié)近年來科學(xué)家在超積累植物、先鋒植物和生態(tài)-經(jīng)濟(jì)型植物種類篩選應(yīng)用方面的研究與實(shí)踐工作，為發(fā)展植物修復(fù)技術(shù)提供基礎(chǔ)信息。

1積累與超積累植物

積累與超積累植物是指吸收積累重金屬能力強(qiáng)的植物。國內(nèi)外對積累與超積累植物的界定依據(jù)是植物的富集濃度與轉(zhuǎn)移系數(shù)，轉(zhuǎn)移系數(shù)一般用植物地上部和根部重金屬濃度的比值來表示。超積累植物(hyper-accumulator)的標(biāo)準(zhǔn)目前一般采用Baker和Brooks[8]1983年提出的參考值，即把植物葉片或地上部干重含Mn、Zn達(dá)到10000μg/g，Cd達(dá)到100μg/g，Pb、Cu、Cr、Co、Ni等達(dá)到1000μg/g及以上，且轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1的植物稱為相應(yīng)元素的超積累植物。按照這一標(biāo)準(zhǔn)，世界上至今為止共發(fā)現(xiàn)的超積累植物約有500余種[9]。表1列出了國內(nèi)外文獻(xiàn)中報(bào)道的部分超積累植物和試驗(yàn)中證明具有較強(qiáng)抗重金屬污染的植物。

(1)鉛的超積累植物

表1中列出的Pb超積累植物地上部Pb的含量均大于1000mg/kg[9]，其中富集能力極強(qiáng)的植物有羊茅[10]和普通蕎麥[11]，其Pb的富集濃度達(dá)到和超過10000mg/kg，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)也大于1。白蓮蒿[12]和小鱗苔草[13]Pb的富集濃度低于羊茅和普通蕎麥，但其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)分別為10.38和9，是文獻(xiàn)報(bào)道中Pb元素轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高的植物。馬藺[14]的轉(zhuǎn)移系數(shù)小于1，但其Pb的富集濃度約高于腎蕨，因此作為積累植物列在表1中。

(2)鎘的超積累植物

野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)壺瓶碎米薺[15]在鎘重度污染區(qū)生長良好，其地上部分濃度峰值可達(dá)Cd超積累植物閾值的38倍，具有極強(qiáng)耐受Cd污染的能力。其次是球果蔊菜[16]，其Cd的富集濃度和轉(zhuǎn)移系數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國際參考值標(biāo)準(zhǔn)。金邊吊蘭[17]和蜀葵[18]體內(nèi)Cd的濃度高，但吸收的Cd主要積累在根部，轉(zhuǎn)移系數(shù)較小。在盆栽試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)龍葵和羽葉鬼針草在高Cd濃度環(huán)境下生長時(shí)，地上部Cd含量可超過100mg/kg，轉(zhuǎn)移系數(shù)也大于1[19-20]。文獻(xiàn)報(bào)道的還有一些體內(nèi)Cd濃度達(dá)到和超過100mg/kg，轉(zhuǎn)移系數(shù)也接近和超過1的植物，其中值得提及的是商陸，其適生區(qū)域廣，除了具有較強(qiáng)的耐受和積累Cd的能力外，還能在多種重金屬元素污染的環(huán)境下生長。

(3)鋅的超積累植物

鋅的超積累植物方面的研究較多[21]，但報(bào)道的達(dá)到超積累參考標(biāo)準(zhǔn)的種類卻較少。長柔毛委陵菜[22]和圓錐南芥是野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)耐受和積累Zn能力很強(qiáng)的植物，長柔毛委陵菜Zn的富集濃度高達(dá)26700mg/kg，但轉(zhuǎn)移系數(shù)小，圓錐南芥Zn的濃度約小于長柔毛委陵菜，但轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1。

Md.AbulKashem[23]在不同Zn濃度水培實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，葉芽阿拉伯芥地上和地下部Zn的濃度可分別達(dá)到26400mg/kg和71000mg/kg，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)值變異范圍為2～9。東南景天[24]富集的Zn濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于超積累植物的參考值，但其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較大，因此可作為Zn污染土壤的修復(fù)植物。

(4)錳的超積累植物

和Zn元素相似，文獻(xiàn)報(bào)道耐受和積累Mn能力強(qiáng)的植物種類較多[25]，但達(dá)到超積累標(biāo)準(zhǔn)的種類較少。表1中列出的富集濃度大于10000mg/kg、轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1的植物種類有，人參木、土荊芥[26]、杠板歸[27]、短毛蓼[28]和福木[29]。木荷[27]、垂序商陸和水蓼等植物Mn富集濃度低于超積累標(biāo)準(zhǔn)參考值，但轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，其中尤其是木荷和垂序商陸，其轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)可分別達(dá)到13.5和15.6。

(5)銅的超積累植物

國內(nèi)外報(bào)道的符合銅的超積累植物標(biāo)準(zhǔn)的植物有荸薺、海州香薷[30]、蓖麻、鴨跖草，其中荸薺的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)可達(dá)45.7[31]。列在表1中KiddP[32]等人報(bào)道的密毛蕨的Cu含量低于超積累植物的閥值，但其作為蕨類植物具有生長快、分布廣，且具有較強(qiáng)的Cu轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

(6)鉻的超積累植物

國內(nèi)外報(bào)道的鉻的超積累植物也較少，野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)的符合參考值標(biāo)準(zhǔn)的有狼尾草、李氏禾[33]和假稻，其中狼尾草富集Cr的濃度極高，而李氏禾轉(zhuǎn)運(yùn)能力很強(qiáng)。扁穗牛鞭草[34]Cr地上部濃度低于參考標(biāo)準(zhǔn)值，但其適生區(qū)域廣，生長快，可在Cr污染土壤修復(fù)中發(fā)揮作用。

(7)砷的超積累植物盆

栽實(shí)驗(yàn)確定了大虎杖和澳大利亞粉葉蕨[35]為As超積累植物，其中澳大利亞粉葉蕨具有強(qiáng)積累能力，大虎杖則具有強(qiáng)轉(zhuǎn)移能力。此外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)蜈蚣草地上部富集As濃度也較高，且轉(zhuǎn)移能力較強(qiáng)[36]。大葉井口邊草[37]的地上積累量達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)參考值，但是由于其較強(qiáng)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，且具有藥用價(jià)值，故可作為積累植物用于修復(fù)重金屬污染土壤。

(8)多金屬超積累植物

多金屬超積累植物[38]是對多種金屬元素具有較強(qiáng)的耐受和積累能力的植物，該類植物的篩選在治理重金屬復(fù)合污染土壤中具有重要的理論與實(shí)踐意義。野外調(diào)查報(bào)道的多金屬超積累植物有寶山堇菜、野茼蒿[39]和禿瘡花[40]，其中禿瘡花同時(shí)符合Pb、Cd、Zn三種重金屬元素超積累植物的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是對Zn，不但富集濃度高而且轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)。盆栽實(shí)驗(yàn)報(bào)道苧麻[41]和三葉鬼針草[42]能在Pb/Cd重度復(fù)合污染條件下生長，其中三葉鬼針草對Pb、Cd的耐受和積累能力達(dá)到超積累植物的國際標(biāo)準(zhǔn)參考值。苧麻耐受和積累Pb、Cd的能力次之，且具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2耐重金屬污染的本土先鋒植物

耐重金屬污染的本土先鋒植物是指抗脅迫能力強(qiáng)，能在重金屬污染立地條件下自然生長的植物。表1中積累和超積累植物都屬于耐重金屬污染的先鋒植物范疇，而表2列舉的主要是近年來報(bào)道的積累和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)達(dá)不到超積累植物標(biāo)準(zhǔn)的本土植物，這類植物雖然富集能力比超積累植物弱，但其適生的特性可在迅速恢復(fù)污染區(qū)植被、保護(hù)表土、減少侵蝕和水土流失中可發(fā)揮重要的作用?？怪亟饘傥廴镜谋就料蠕h植物主體是草本植物與灌木，喬木種類較少。

(1)草本

文獻(xiàn)報(bào)道的草本先鋒植物有錳礦廢棄地的白茅、馬唐、飛蓬等，鋅礦區(qū)的皺葉酸模，銅污染地區(qū)的節(jié)節(jié)草和蜈蚣草，鉛鋅礦區(qū)的五節(jié)芒、辣蓼和糯米團(tuán)，鎳銅礦區(qū)的角果藜。許多草本先鋒植物也具有很強(qiáng)的積累重金屬能力，例如Zn污染區(qū)的皺葉酸模[48]地上部分和根部Zn的濃度可分別達(dá)到901.7mg/kg和480.4mg/kg。艾蒿[67]根、莖、葉中重金屬濃度較低，但其Cu、Zn、Pb、Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，其中Zn的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)到達(dá)4.217。

(2)灌木

文獻(xiàn)報(bào)道的本土先鋒灌木植物有Cr礦區(qū)的女貞、Cu礦區(qū)的紅霧水葛和Mn、Cu、Pb、Ni復(fù)合污染區(qū)的玫瑰和珍珠梅。女貞[49]地上部分Cr含量高，峰值可達(dá)227.06mg/kg。耐受Pb的野桐[57]具有藥用價(jià)值，黃荊條[58]、珍珠梅和玫瑰[55]能在Mn等復(fù)合元素污染環(huán)境中自然生長，其中黃荊條具有一定的能源價(jià)值，而珍珠梅和玫瑰是典型的景觀植物。

(3)喬木

喬木作為重金屬污染區(qū)的先鋒物種的優(yōu)勢在于其生物量大，富集量相對高，并具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。文獻(xiàn)報(bào)道的喬木先鋒物種有Mn污染區(qū)的橡樹、木荷和拐棗樹;Cu污染區(qū)的刺槐、黑松，以及Pb污染區(qū)的白背葉和大葉樟。除此之外，野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)能在復(fù)合重金屬污染區(qū)自然生長的喬木還有泡桐、欒樹、楓香和棕櫚等用材林和工業(yè)原料植物種類。

3生態(tài)-經(jīng)濟(jì)型建群植物

雖然國內(nèi)外報(bào)道的抗重金屬污染的優(yōu)勢植物具有抗性強(qiáng)、富集濃度高的特點(diǎn)，但大多數(shù)超積累植物實(shí)用價(jià)值低，適生范圍窄，根系擴(kuò)展深度有限，生長量小，因此吸收和富集重金屬的總量小，以至土壤修復(fù)需要的時(shí)間漫長[68]。為了提高修復(fù)時(shí)期土地利用的價(jià)值，科學(xué)家逐漸將修復(fù)植物篩選轉(zhuǎn)移到具有一定抗污染性能的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)型植物種類上來。此類植物地上部富集重金屬含量普遍較低，但由于較大的生物量使其去除土壤重金屬總量較大。表3列出了近年來國內(nèi)外應(yīng)用于重金屬尾礦庫和工業(yè)污染區(qū)的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)型建群植物。

為了防止重金屬通過植物吸收進(jìn)入食物鏈(網(wǎng))，實(shí)踐中篩選用以重金屬污染區(qū)生態(tài)修復(fù)的建群植物的主要為用材、工業(yè)原料與藥用、能源和景觀等四大類植物種類。

(1)用材植物

野外研究發(fā)現(xiàn)常見的用材植物三球懸鈴木、刺槐、圓葉決明可以作為Cd、Pb的修復(fù)植物[69]廣泛種植于重金屬污染區(qū)。楓樹、白蠟、樺樹、松樹等常見行道樹金屬積累能力強(qiáng)、生物量大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，作為重金屬污染土壤修復(fù)植物的同時(shí)也提高了修復(fù)區(qū)的景觀效應(yīng)[70]。

田如男[71]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大葉樟和闊瓣含笑忍耐和積累Pb的能力較強(qiáng)。大葉黃楊[72]經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明在Pb濃度300mg/kg的脅迫下適應(yīng)能力較強(qiáng)，則可應(yīng)用于客土后的Pb污染區(qū)。

(2)工業(yè)原料與藥用植物

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)五加樹、紫蘇、巴西人參、圓葉決明、棕櫚、鹽膚木都可在重金屬污染土壤生長的生態(tài)-經(jīng)濟(jì)型植物。其中五加樹[73]對Cd的積累能力尤為顯著。另外鹽膚木[74]對Pb、Zn均有耐性，且對Zn的轉(zhuǎn)移能力達(dá)到國際參考值。盆栽實(shí)驗(yàn)篩選出加拿大一枝黃花、鴨跖草、迷迭香、紫竹梅、香根草、龍須、蒲公英、大葉樟等為重金屬抗性植物。其中鴨跖草[75]對Cu富集和忍耐能力較強(qiáng)，迷迭香[76]則對Pb、Cd、Cu、Zn均有抗性，在多金屬復(fù)合污染的條件下也能生長。

(3)能源植物

黃連木、油菜、黃豆、甘蔗、甜高粱、薄荷、蒔蘿、羅勒為野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)可以用于植物修復(fù)技術(shù)的能源型植物。油菜[77]常被用作生物能源的植物，對Cd富集能力較強(qiáng)，可用于重金屬污染土壤修復(fù)，兼具能源價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值與修復(fù)價(jià)值。此外，薄荷、蒔蘿、羅勒能夠吸收和積累Cd、Pb、Zn、Cu等多種重金屬元素，可用于重金屬復(fù)合污染土壤[78]。

盆栽實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)光皮樹、蓖麻、亞麻、花生等可用于修復(fù)重金屬污染土壤，其中蓖麻[79]不僅是用途很廣的能源植物，而且對Pb的耐性很強(qiáng)，在高濃度Pb脅迫下，依舊能夠存活。

(4)景觀植物

植物修復(fù)周期較長，導(dǎo)致大量土地浪費(fèi)，故將景觀植物應(yīng)用于修復(fù)重金屬污染土壤，可在恢復(fù)植被的同時(shí)增加自然景觀效應(yīng)，提供土地利用率。夾竹桃、杜鵑花、蟛蜞菊、金葉女貞均通過野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)能夠生長于重金屬污染土壤。其中杜鵑花和蟛蜞菊分別對Mn和Cd的富集能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力較強(qiáng)，可應(yīng)用于污染區(qū)的修復(fù)[80-81]。

羽衣甘藍(lán)[82]為由盆栽實(shí)驗(yàn)確定的先鋒觀賞性植物，地上部分積累鉈含量較高，且觀賞價(jià)值高、易于生長栽培，可將其應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)。

4展望與建議

國內(nèi)外目前報(bào)道的超積累植物種類很多，但在實(shí)踐中應(yīng)用的成功事例卻較少，限制超積累植物應(yīng)用的瓶頸是修復(fù)效率問題。實(shí)踐中，可采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如通過培肥、接種高效菌種增強(qiáng)根際微生物功能等來促進(jìn)超積累植物的生長，從而提高植物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬的總量。在復(fù)合重金屬污染場地的治理中，篩選和應(yīng)用多金屬超積累植物將成為該領(lǐng)域新的關(guān)注點(diǎn)。

采用植物修復(fù)技術(shù)治理重金屬污染土壤雖然具有周期長的特點(diǎn)，但在實(shí)現(xiàn)重金屬污染土壤治理的多元目標(biāo)中,植物修復(fù)在恢復(fù)植被景觀、保護(hù)表土、控制水土流失、豐富生物多樣性、提高土地利用價(jià)值等諸多方面具有不可代替的功能特點(diǎn)。為此，有必要針對重金屬污染治理的具體目標(biāo)擴(kuò)大抗逆植物的篩選范圍。在重金屬復(fù)合污染場地治理中，利用適生的本土先鋒植物在迅速恢復(fù)植被與景觀、控制水土流失和重金屬污染擴(kuò)散等方面的特點(diǎn)，結(jié)合用材、工業(yè)原料、藥用、能源、景觀等生態(tài)-經(jīng)濟(jì)型植物的功能構(gòu)建復(fù)合植被群落，可望成為發(fā)展植物修復(fù)技術(shù)的新趨勢。

本文所引用圖片及文字來源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，本文旨在供讀者分享，如有侵犯您的權(quán)益或者版權(quán)請及時(shí)聯(lián)系我們，我們將在24小時(shí)內(nèi)刪除，謝謝。