被污染土壤的植物

被污染土壤的植物修复研究

周　国　华

(中国地质科学院物地球物理地球化学勘查技术研究所,河北廊坊　065000)

摘要:植物修复是利用植物吸收、降解、挥发、根滤、稳定、泵吸等作用机理,达到去除土壤、水体中污染物,或使污染物固定以减轻其危害性,或使污染物转化为毒性较低化学形态的现场治理技术。植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。已有研究在累积与超累积植物的寻找筛选、植物对重金属等有害物的耐毒和解毒机理、植物修复现场环境调控及根际处理技术等方面取得了大量成果。现代分子生物学、基因工程技术发展有可能使植物修复技术取得重大突破。

关键词:土壤污染治理;植物修复;重金属污染;超累积植物

中图分类号:P632 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2003)06-0473-03

土壤污染治理是一个世界性难题。在治理局部性热点污染时,客土换土、冲洗、热处理、固化、玻璃化、动电修复等常规治理技术或许能发挥一定的作

用,但对于大面积污染区,传统治理方法在经济上是难以承受的,技术可操作性也很差。因此,探索开发新的污染治理和环境修复技术是当前环境领域的研究热点。由于植物修复具有治理效果永久性、治理过程原位性(对土壤环境扰动小)、治理成本低廉性、环境美学兼容性、后期处理简易性等经济技术优势,而成为国内外热点研究课题。

1　植物修复及超累积植物的概念

植物修复是指利用植物吸收、降解、挥发、过滤、

固定等作用,净化土壤和水体中金属元素、有机污染物、放射性核素的环境修复技术。与有机污染物可降解性不同,利用植物吸收并通过收割以去除重金属元素和放射性核素,是治理土壤、水体中这类污染物的根本途径。因而,累积、超累积植物对于土壤金属污染修复具有异乎寻常的意义。

早在半个世纪以前,金属矿产的植物勘查方法研究发现,某些植物可以在富含金属元素的矿区土壤上生长良好,甚至成为优势物种,具有良好的找矿指示意义[1]。这类植物在忍耐高含量金属元素的同时往往表现出超乎寻常的金属元素吸收富集能力,通常称之为累积植物(accum ulato r plant )。比较典型的如广泛分布于蛇纹岩发育形成的富Ni 土壤

上的庭荠属植物以及欧洲铅锌矿区的锌芹菜等。Brooks 等研究认为[2,3],重金属含量超过一般植物100倍的植物属于超累积植物(hyperaccumulator

plant ),即Cr 、Co 、Ni 、Cu 、Pb 含量要求达1000×10-6以上,M n 、Zn 含量要求达10000×10-6以上。现已发现As 、Cd 、Co 、Cu 、M n 、Ni 、Pb 、Se 和Zn 等元素的超累积植物近千种,以Ni 超累积植物为最多。Cunningham 等列举了已发现的典型超累积植物种

及其元素含量(表1)[4]

。

表1　典型重金属超累积植物 10-6(干重)元素植物元素含量典型的超累积植物种名

植物地上部元素含量

Cd >100天蓝遏蓝菜(thl aspi caerulensc ens )1800Co >1000haumaniastrum robertii 10200Cu >1000高山甘薯(ipomoea alpina )12300M n >10000粗脉叶澳洲坚果(ma cadami a neurophyl la )51800Ni >1000九节木属(psychotria douarret )47500Pb >1000圆叶遏蓝菜(thl aspi .Rotundifol ium )8200Zn

>10000

天蓝遏蓝菜(thl aspi caerulensc ens )51600

与一般植物不同的是,超累积植物在重金属含量高的污染土壤以及重金属含量低的非污染或弱污

染土壤上,均具强烈的吸收富集能力,并且能将所吸收的重金属元素大量运移至植物茎叶等地上部器官中。据Baker 等[5]和Lasat 等[6]的研究,超累积植物茎叶与根中重金属元素浓度比可达1以上,而普通植物一般远低于1。Robinson 等对地中海沿岸一种Ni 超累积植物(A .bertolonii )的研究表明,这一植物不仅具有治理修复Ni 污染土壤的能力,而且基本满

收稿日期:2003-09-10

基金项目:国家973项目(G1*******)资助

　第27卷第6期物　探　与　化　探

V ol .27,N o .6 2003年12月

G EOPHYSICA L &G EOCHEM ICAL EXP LO RA T ION

Dec .,2003　

足植物采矿的经济技术指标要求[7]。与植物采矿的技术指标相比,植物修复的要求则低得多,因此,不少重金属累积植物、超累积植物具有巨大的土壤污染修复应用潜力。

2　植物修复的主要方式

环境污染物按化学类型可分为有机污染物、重金属元素和放射性核素,按介质形态则包括土壤沉积物、尾矿砂、固体废物、污水以及大气污染等。据与环境介质、污染物的作用方式及其净化机制,可以将植物修复方式归结为以下几种。

(1)植物吸收作用(phy toex traction)。利用累积植物、超累积植物大量吸取土壤中金属元素、放射性核素,通过收获植物体并加以适当处理,达到去除或降低土壤中元素污染物的目的。

(2)植物降解作用(phy todeg radation)。包括两方面作用机理:植物体内含有能快速分解有机污染物的酶,可将吸收进入植物体内的有机污染物降解成无害的CO2和H2O等组分;通过植物根系分泌物提供碳源和氧源,促进根系环境中喜氧菌群及其它菌种的发育及活性,从而增强根际原位细菌对有机污染物的氧化降解作用。

(3)根滤作用(rhizofitration)。借助植物羽状根系所具有的强烈吸收作用,从污水中吸收、浓集、沉淀去除金属或有机污染物。根滤是水体和湿地系统植物净化的重要作用方式。

(4)植物挥发作用(phytovolalizatio n)。利用植物根系吸收金属、类金属及有机污染物,转化成易挥发化合物,通过叶面挥发进入大气,达到减轻土壤污染的目的。已有的研究主要针对挥发性重金属元素Hg[8]和易于形成生物毒性低的挥发性有机物的元素Se[9,10]进行的。如将细菌体内的汞还原酶基因转入芥子科植物(arabidopsis)后,得到的转基因植物能忍耐、吸收土壤环境中的汞,并将汞还原成零价后挥发进入大气[11]。挥发进入大气的污染物有可能产生二次污染问题,因而此方式尚存不少疑虑。

(5)植物稳定作用(phy tostabilization)。主要是利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活动性,是植物修复概念的扩展和延伸。包括借助植物吸收和根际作用降低重金属的生物有效性及重金属淋滤作用,通过植被重建减轻(尾矿堆)风蚀、水蚀作用及水土流失强度,达到固定、隔绝、阻止重金属进入水体和生物链的目的。

(6)泵吸作用(hydraulic pum ping)。在干旱、半干旱地区,蒸腾作用促使植物根系发达,可大量吸收土壤水分及浅层地下水,有效地降低浅层地下水位、增加饱气带厚度,降低了近地表土壤中污染物活动性及其向地下水迁移和在含水层内侧向运移,从而起到保护饮用水的目的。同时,饱气带的增厚,植物向根际供给氧源,可以促进有机污染物的降解。

至今,英、美、德、意、澳等欧美国家已就上述植物修复方式进行了大量的研究。90年代初以来我国许多科研机构、大专院校在跟踪国外研究动态的同时,也进行了一些探索性研究工作[12,13]。

3　重金属污染土壤的植物修复研究

利用累积、超累积植物去除土壤中重金属元素、放射性核素,可以从根本上解决土壤重金属污染问题,因此,累积植物、超累积植物是植物修复的重点研究内容。已有研究主要涉及以下几个方面。

(1)植物修复机理的研究。主要是从分子生物学、遗传基因学角度,研究植物对金属元素的忍受解毒机理以及吸收、运移、富集累积机制。通过基因表达、转基因植物的培育初步证实了金属硫蛋白基因所起的耐毒和解毒作用、植物中单宁体等有机化合物与金属元素的螯合解毒机制等。这些机理研究成果为转基因工程技术应用提供了基础依据。由于自然界中超累积植物种属稀少,分布受地域局限,而且这类植物往往生长缓慢,生物量小,导致修复治理效率低、周期长而难于满足商业要求。将自然界中超累积的基因组移接入大生物量植物以提高植物修复的效率,是当前植物修复的重要攻关方向。

(2)累积与超累积植物的筛选。普通植物对重金属吸收富集量有限而无应用价值,筛选合适的累积、超累积植物是进行植物修复的前提。除表1典型重金属超累积植物外,自然界中还有许多种累积植物。虽然这类植物对金属元素的累积程度明显低于超累积植物,但由于其生长速度较快、生物量大、适应性强而具有较高的治理效率。十多年来对累积植物和超累积植物已作了大量应用研究,例如试验研究了日本横须贺蹄蕨、向日葵、遇兰菜属(thlaspi caerulensens)、芥子草(brassica juncea)、苎麻、纸皮桦、加拿大杨、红树等植物对Hg的累积修复作用。筛选植物时通常需考虑植物对金属元素的吸收富集能力、生长速度,地上部生物量,气候适应性,根系发育程度,抗病虫害能力,种植管理技术要求,收割物后处理和管理技术,引入治理目标区引发生物侵入的风险性,等等。

·

474

·物　探　与　化　探27卷　

(3)根际作用及管理技术研究。植物修复最终需要通过现场种植植物来实现,利用现有累积、超累

积植物,采用适当的根际环境处理技术,确保植物在现场环境下生长良好并达到较高的治理修复效率,不失为当前比较现实的做法。

根际环境不仅是物质和能量交换的场所,也是土壤物质循环的重要作用界面,是养分、水分、有益或有害微生物、有机和无机污染物进入植物的门户。一方面,由于植物根系分泌糖类、有机酸、氨基酸、脂肪酸等有机质,降低了根际土壤的pH 值,加上植物根系对土壤水分、氧含量、土壤通气性的调适,刺激了根系附近微生物群体的发育,使根际环境成为微生物作用的活跃区域,可使根际环境中金属元素生物有效性增加,从而提高植物对元素的吸收、挥发或固定效率。另一方面,根际土壤组分间的作用十分复杂,有机质、络合剂、pH 、E h 、微生物等诸多土壤环境要素影响到根际土壤中重金属元素的生物有效性,人为地调控根际环境可以改变重金属的生物有效性,增强或抑制植物根系对重金属的吸收。过去大量的实验研究主要包括:化学试剂(络合剂、螯合剂)、微生物或土壤改良剂、酸碱调节剂的试验应用效果、土壤氧化还原条件(施有机肥、水作或旱作)、pH 值的调控技术及效果等。研究表明,采取这些技术措施可以在一定程度上增加目标重金属的生物有效性,提高植物吸收率,加速有机污染物的吸收和降解作用。辅以合理种植、施肥、深耕等措施,可以促进植物生长,提高植物的生物量或增加收获次数,从而提高植物修复的综合效率。根际处理及栽培管理工艺技术已成为植物修复的重要辅助技术。

4　植物修复的应用前景及主要研究方向

由于植物修复技术适用于中、低强度的大范围污染治理,对治理现场扰动小,绿色环保,社会生态综合效益良好而易为公众所接受,尤其是治理费用

要比传统技术低1至几个数量级,并且对重金属污染土壤的治理成效具有永久性。因此,植物修复概念提出后很快成为环境领域的世界性、前沿性热点研究课题,普遍认为将成为环保领域的朝阳产业。

由于该项技术起步时间不长,在基础理论、修复机理及技术工艺方面还需要进行大量研究。植物修复的近期研究工作主要集中于以下几方面[14]

。(1)寻找、筛选自然界中累积、超累积植物,培育训化以满足实际应用需要,仍然是今后一个时期内

植物修复研究的重要任务。我国野生植物资源十分

丰富,经过初步调查已发现了一批超累积植物[15],但这方面总体研究程度低,通过系统的调查研究有可能取得重大发现。

(2)深化应用基础理论研究。植物对重金属的超量吸收和积累及其解毒机理、根际作用以及根际微生物群落的生态学和生理学特征、根际土壤环境条件对重金属的生物有效性制约机理等一系列基础理论问题有待深入研究,以指导基因技术、根际土壤处理和调控技术、合理耕作技术的应用。

(3)分子生物学和基因工程技术的应用。应用转基因工程技术,将自然界中超累积植物的耐重金属、超累积基因移殖到生物量大、生长速率快的植物中去,以克服天然超累积植物的缺点,提高植物修复效率使其实用化。近些年来,在Se 、Hg 、Cd 、Zn 等重金属元素转基因植物研究方面已初获成果,预期基因技术的应用将为植物修复技术的突破带来机遇。参考文献:

[1]　谢学锦,徐邦.铜矿指示植物海州香薷[J ].地质学报.32(4):

88-90.

[2]　Brooks R R ,Lee J ,Reeves R D ,et al .Detection of nickel iferous

rocks by analysis of herbarium specimens of indicator pl ants [J ].Jou rnal of Geochemical Exploration ,1977,7:49-57.[3]　Brooks R R .Plant that hyperaccumulate heavy metals [M ].CAB International ,Wal lingford ,Oxon ,UK ,1998,392.

[4]　Cunningham S D ,Ow D W .Promises and Prospects of Phytore -mediation [J ].Plant phys iology ,1996,110:715-716.[5]

　Baker A J M ,Reeves R D ,Hajar A S M .Heavy metal accumula -tion and tol erance in British populations of the metallophyte Thlaspi caerulescens [J ].New phytol .,1994,127:61-68.[6]

　Lasat M M ,Baker A J M ,Kochian L V .Phys iological characteri -s ation of root Zn 2+

absorption and translocation to shoots in Zn hyperaccumulator and nonaccumulator species of Thlaspi [J ].Plant phys iology ,1996,112:1715-1722.

[7]

　Robinson B H ,Chiarucci A ,Brooks R R ,et al .The nickel hyperac -

cumul ator plant Alyss um bertolonii as a potential agent for phy -toremediation and phytomining of nickel [J ].Jou rnal of Geochemi -cal Expl oration ,1997,59:75-86.

[8]　Bizily S P ,Rugh C L ,S ummers A O ,et al .Phytoremediation of

methyl mercury pollution :merB expression in Arabidopsis thaliana confers resistance to organomercurials [J ].Economy ,1999,96.[9]　Salt D A ,Smith R D ,Raskin I .Annual review of plant physiology

and plant mol ecular biology [J ].Phytoremediation ,1998,49.[10]Teery N ,de Souza M .Phytoremediation of Selenium in s oil and

water [M ].Proceedings of SoilRem 2000,2000,156-160.[11]M eagher R B ,Rugh C L ,Kandas amy M K ,et al .Engineering phy -toremediation of mercury pollution in soil and w ater using bacterial genes [A ].In :Terry N ,Bael os G S .Phytoremediation of contami -nated soil and w ater [C ].Ed C RC Press Inc ,Boca Raton ,FL ,USA ,2000,201-219.[12]张从,夏立江.污染土壤生物修复技术[M ].北京:中国环境科

学出版社,2000.

下转489页

·

475·　6期周国华:被污染土壤的植物修复研究

土壤沙化,培养土壤植被,增施有机肥使土壤粘土化,同时应避免在Se 平原区的沙质土里打饮用水

井。

6　结语

呼和浩特市土壤环境地球化学调查工作查明了呼和浩特市地区22种元素在原生环境、次生环境土壤中的分布特征,初步探讨了影响土壤中物质地球化学元素迁移的主要原因。为农业土壤改良,地方

病防治、环境污染治理提供了一定的资料。同时为

土壤环境地球化学治理提出了一些具体方案。由于工作开展比较早,故测试元素比较少,有一定的局限性。但也为该区的医疗卫生、环境、农、牧业等领域提供了可以使用和借鉴的地球化学资料,为地质科技在这些部门的应用,率先展示了前景,为环境地质工作的开展迈出了可喜的第一步。参考文献:

[1]　国家环境保护总局监督管理司.中国环境影响评价[M ].北京:

化学工业出版社,2000.

A PRELIMINARY STUDY OF ENVIRONMENTAL GEOCHEMISTRY

OF HOHHOT C ITY ,INNER MONGOLIA

DING Tian -cai 1,AN Cun -jie 1,SU Mei -xia 1,TIAN Lin -hao 1,2,LI U Huan -lin 1,ZHANG Yu -bao 1,2

(Geologica l Investigation Institute of Inner Mongolia ,Hohhot 010020,China ;2.China U niversity of Ge os cienc es ,Beijing 100083,China )

A bstract :In this paper ,the authors studied enviro nmental geochemistry of Ho hhot ,divided soil secondary environments according to their qualities ,probed into the soil environmental geochemical element mig ration ,and put fo rward some opinions fo r tackling various environmental geochemical problems .

Key words :characteristics of environmental geochemistry ;geochemical elements migration ;tackling ;Ho hhot City

作者简介:丁天才(1961-),男,高级工程师,2002年毕业于中国地质大学地球科学与资源学院,硕士,现主要从事地球物理、地球化学勘查工作。

上接475页

[13]蒋先军,骆永明,赵其国.土壤重金属污染的植物提取修复技术

及其应用前景[J ].农业环境保护,2000,19(3):179-183.[14]周国华,黄怀曾,何红蓼.重金属污染土壤植物修复及进展[J ].

环境污染治理技术与设备,2002,3(6):33-39.

[15]Chen T B ,Wei C Y .Arsenic hyperaccumulation in some plant

s pecies in south China [M ].Proceedings of SoilRem ,2000.

PHYTOREMEDIATION IN C ONTAMINATED S OIL

ZHOU Guo -hua

(Institute of Geophysica l and Geochemical E xplor ation ,CAGS ,Langfang 065000,China )

A bstract :Remediation of soil contaminated by heavy metals remains a difficult problem in the wo rld .P hy to remediatio n is a new tech -nique to eliminate contaminants or w eaken their adverse effects on eco system by such means as phytoex traction ,phytodegradatio n ,phy tovolatilization ,rhizo filtration ,phy tostabilization and hydraulic pumping .Hy peraccumulator and accumulator plants play an im -po rtant role in soil remediation .In the past decade some achievements have been made on the selection of hy peraccumulato r plants and investigation o f their mechanism on deto xification and hyperaccumulation with the help of molecule biolo gy and gene technique as well as rhizosphere treatment and planting manag ement .With the intro duction of molecular biology and g ene technique ,we can expect a breakthroug h in this technology in near future .

Key words :remedia tio n of soil contamination ;phy to remedia tio n ;heavy metal contamination ;hyperaccumulator plant

作者简介:周国华(1964-),男,浙江昆山人,1989年获长春地质学院岩化专业硕士学位,现为中国地质大学(北京)在读博士,发表论文20余篇。

·

489·　6期丁天才等:呼和浩特市环境地球化学特征初探

植物修复案例

拿什么拯救重金属污染土壤？ “土壤中毒”不是耸人听闻，而是正在发生的事实。 在广西、云南、湖南等一些受到重金属污染区的土地上，原本正常生长的农作物会被超标的重金属毒死，人们难觅蔬菜和粮食的踪影。随着经济社会的发展，中国的土壤重金属污染日益严重。环保部此前估算的数据显示，全国每年因重金属污染的粮食高达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。国土资源部也称，目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染。 中国科学院地理科学与资源研究所陈同斌研究员告诉记者，因矿产资源采掘不当而使废弃采矿地大量裸露，并通过水流等途径污染农田，造成土壤中的重金属含量严重超标，直接影响到农作物的产量和品质，威胁人类健康。 他说，土壤污染问题的“弱势”,跟其隐蔽性和滞后性有关。大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观。比较典型的重金属污染物有砷、镉、汞、铬、铅、镍、锌、铜等，尤其是砷中毒的事件，我国每年都有报道。 但土壤的安全，又涉及人们的米袋子、菜篮子，事关人们的生命健康。因此，污染土壤的修复迫在眉睫。 ——谁来拯救—— 土壤重金属污染是全球面临的一个亟待解决的环境问题，传统污染土壤的修复方法不能从根本上解决问题。陈同斌研究员说，像淋洗法修复土壤，用化学溶剂对受污染土壤进行清洗，把重金属洗去，

这是比较彻底的解决办法，但是淋洗法除了耗费巨大和工程量大之外，还存在二次污染的问题。相对来说，借助植物特殊功能修复污染土壤的植物技术以其安全、廉价的特点正成为全世界研究和开发的热点。 陈同斌主持的“重金属污染土壤的植物修复技术”课题小组，在国际上率先开发出砷污染土壤的植物修复技术，并建立了第一个植物修复示范工程。他们的研究证实，蕨类植物蜈蚣草对砷具有很强的超富集功能，其叶片含砷量高达千分之八，大大超过植物体内的氮磷养分含量。 “植物修复可以细分成植物富集、植物稳定、植物阻隔等很多类型。但是目前植物修复的重点方向主要集中在以去除重金属为目的的植物萃取技术。植物修复萃取技术首先需要筛选和培育特种植物，特别是对重金属具有超常规吸收和富集能力的植物——俗称‘超富集植物’，种植在污染的土壤上，让植物把土壤中的污染物吸收起来，再将植物中的重金属元素加以回收利用。”陈同斌说，“大部分植物吸收的重金属都集中在根部，而超富集植物地上部分的吸收量要高于根系的吸收量。能成为超富集植物，一是植物在有毒重金属污染胁迫下生物量不能减少；二是植物吸收的重金属含量应该高于土壤中的含量。这样的超富集植物才具有实用价值，可以推广应用。” ■专家释疑 陈同斌：中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任，首席研究员、博士生导师、国家杰出青年基金获得者，是我国植

绿化植物修复大气铅污染能力的比较

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 绿化植物修复大气铅污染能力的比较 摘要：大气污染是人类所面临的环境危机之一，依据绿化植物对大气污染的修复能力来选择城市绿化植物是减轻大气污染的重要途径和方法。植物叶片内大气污染物含量既可反映出大气污染的水平，以可反映出绿化植物对大气污染的修复吸滞能力。研究结果表明：城市绿化树种对大气污染具有很强的吸收修复能力，并依树种的不同具有明显差异。修复大气铅污染能力强的树种有：桑树、黄金树、榆树、旱柳 。 关键词：绿化树种；大气铅污染；植物修复能力 Comparison of ability of plant remediation for air Pb pollution PAN Wen-xue 1, WANG You-gui 2 Abstract:Air pollution is one of environmental crisis in the face of human beings To seclect urban planting tree species according to ability of plant remediation for air pollution is a very important approach and means to redu ce air pollrtion .Content of air pollutants of leaves of planting trees can show degree of air pollution ，ability of remediation ，and absorbability of plantig trees for air pollutants .The studying results shows planting trees bave a high ability of restoration and absorbability，which varies with plant species.The plants that have high restoration abiliy for sulfur include Morus alba，Catalpa speciosa，Ulmus pumila，Salix matsudana. Key words：planting tree ；air Pb pollution；plant remediation ability 0 引言 在区域经济的工业发展区，由于金属治炼、汽车尾气排放、板材业生产用胶的废气排放等对大气环境的污染愈来愈来重，人们长期生活在铅污染的环境中，对人们的身体健康造成了严重的危害，干扰了人们的正常生存环境。据调查资料显示，现代人体内的平均含铅量已大大超过1000年前古人的500多倍以上。有效地防止铅污染，是当今科学家解决城市大气污染所面临的日益严重和亟待解决的环境污染之一，而且已成为人类社会可持续发发展的主要障碍，受到各国普遍关注和重视。利用绿化植物修复技术来治理大气污染是近年来国际上正在加强探索、研究和迅速发展的前沿性新课题。 大气污染的绿化植物修复是利用植物地大气污染物的吸附、吸收、转化、同化和降解等功能，形成和发展经济、高效、持续和安全的大气污染绿色修复理论和技术，实现了污染大气环境的生物修复[1]。植物对污染物吸收净化能力愈大，则对污染的修复能力考核成绩也就越强。借助于叶片的化学分析测得的叶片内大气污染物含量，既可反映出大气污染的水平又能反映出植物对大气污染的吸收净化量，即反映植物对污染的修复能力[2]。然而，植物对大气环境污染物的耐受能力与适应性千差万别的，同一种植物对不同类型的污染物和不同种植物对同一类型污染物的净化能力各异[3-6]。不同城市绿化植物，在生态功能上的差异，使其修复污染的能力有显著的不同，依据植物对大气污染的净化修复能力来选择城市绿化植物，从而建立不同类型

环境污染对生物的影响

[案例分析]生物教学：环境污染对生物的影响1 教学活动对象：高一学生 教学活动准备：开放生物实验室，并准备学生活动所需的各类仪器装置；实验所需各种生物、各类污染物等主要由学生自己采集、准备。 教学活动过程：该主题的教学活动过程主要分为以下步骤： (1) 教师提出课题“环境污染对生物的影响”。 (2) 学生调查学校周围环境中的主要污染现象，分析污染原因。如让学生走访区环保局和环境监测站，随同专业人员采集黄浦江水样、测定水样，调查学校周围环境的空气、水质和绿化现状等。 (3) 学生经过对周边环境的各类污染因素与常见生物的关系的调查和分析后，组成若干课题研究小组(每组3-5人)，各自选定实验研究项目。 (4) 各小组相互评议实验研究项目，进行可行性论证，然后确定实验研究项目。 (5) 各小组设计具体的实验研究方案。实验方案中应包括以下内容：①研究题目；②研究目的；③实验原理；④所需材料(应具有可行性)；⑤具体实验步骤；⑥预期结果。 (6) 师生分别作实验准备。 (7) 在课堂内，各组学生按照自己的实验方案进行操作。小组成员之间应相互协作，相互切磋，共同解决实验中出现的问题。 (8) 各组间相互交流实验研究的过程和结果，相互进行评议和质询，提出自己的不同看法。 各组在听取评议的基础上进一步完善实验或提出进一步研究的方案。 (9) 学生写出实验研究报告，提出自己对实验研究结果的见解。 在“环境污染对生物的影响”教学案例中，学生的探究活动分为形成概念和问题、制定学习计划、开展探究活动、总结发现四个阶段。在第一阶段，教师就“环境污染对生物产生的影响”这一现象要求学生进行多种体验，通过调查活动学生形成一系列概念和问题，从而引发学生探究的兴趣。第二阶段开始划分学习小组并进行小组讨论，以选定各自的实验研究项目，制定实验研究计划。第三阶段主要依靠学生自己开展探究活动，教师给予学生适度的辅导。探究的最后阶段是以实验报告的形式来进行总结活动，教师明确提出了实验报告的格式和要求等，并预先制定了相应的量规用于评价学生的整个学习和探究过程。 1．研究课题：环境污染对生物的影响。 2．活动目标： 在活动中提高学生的环保意识和科研意识； 在实验研究的过程中促进学生发展创造性思维； 培养学生设计和操作实验的能力； 培养学生相互合作的精神。 3．参加活动对象：高-年级部分学生(由学生自由报名)。 4，活动的准备： 开放生物实验室，并准备学生活动所需的各类仪器装置。实验所需各种生物、各类污染物等主要由学生自己采集、准备。 5．活动过程： (1)教师就课题"环境污染对生物的影响"概述进行科学实验与研究的基本方法。 (2)学生调查学校周围环境中的主要污染现象，分析污染原因。如让学生走访区环保局和环境监测站，随同1案例来源：上海故业中学费循蛟老师https://www.sodocs.net/doc/d72057325.html,/3_anli/3_jijin/jijin_008.htm

二氧化硫对植物的影响 word (1)

二氧化硫对植物的影响 张涛 20135937 摘要：近年来ＳＯ２污染比较严重，它对植物有着多方面的影响。植物既受到ＳＯ２污染的影响，又对ＳＯ２的影响具有一定程度的修复能力。本文总结了关于ＳＯ２单一污染物对植物生理生化的直接影响以及其适应机制，并提出对这方面研究的展望。 关键词：二氧化硫；植物；抗氧化酶 我国是以煤为主要能源的国家，所以我国的大气污染主要是以ＳＯ ２ 污染为主。特别是近３０年来我国经济的高速发展，更使煤炭以及石油的消耗量达到 了一个前所未有的高度，加剧了ＳＯ ２的排放污染。ＳＯ ２ 是我国当前最主要 的大气污染物，在个别地区污染相当严重。ＳＯ ２ 可通过气孔进入植物叶片细 胞后快速溶于细胞中，在细胞内释放出Ｈ＋、ＨＳＯ ３－和ＳＯ ３ ２－等，从而对细 胞产生直接或间接的伤害。也可与其它大气污染物进行化学反应，生成各种硫酸盐，这些成分随雨水共同降落成为“酸雨”，能够导致土壤和水系的酸化，干扰植物的代谢，对生态系统有很大的破坏作用，从而间接地危害人类健康。关 于ＳＯ ２ 污染环境对植物生理生化及生长发育的影响已引起了众多学者的关 注，并己取得了长足的进展。近年来，在ＳＯ ２ 的植物伤害症状、伤害机理、对生理生化指标、植物组织结构影响等方面取的研究得了许多进展。 1.二氧化硫对植物形态的影响 李利红，仪慧兰［１］等采用室内培养及密闭箱静态熏气方法，研究了不同浓 度ＳＯ ２暴露对拟南芥叶片形态的影响，结果显示：ＳＯ ２ 暴露对拟南芥成熟 叶片的伤害主要是叶面伤害斑的出现和叶片枯死，伤

害程度与暴露浓度和时间呈正相关，暴露于低浓度ＳＯ ２ 时叶面无伤害斑，随 时间推移有少数叶片边缘卷曲，但在停止暴露后恢复正常；中浓度时暴露的植株叶片出现大小不等的透明斑，随着暴露时间的延长，伤害症状发展为坏死斑， 暴露于高浓度ＳＯ ２ 的植株，叶片很快出现不规则形的黄色坏死斑，坏 死斑的面积随暴露时间的延长而扩大，之后叶片大量枯死。但在脱离高浓度Ｓ Ｏ ２ 后伤害性斑点不再增加，并能继续生长发育。 ＳＯ ２暴露对拟南芥植株的生长发育具有双向作用，较低浓度ＳＯ ２ 暴露 对植株的生长发育有一定的促进作用，高浓度ＳＯ ２ 暴露会抑制植株的生长发育，使株高、单株叶片数和单叶面积呈浓度依赖性减少。 ２二氧化硫对植物生理生化的影响 ２．１二氧化硫对植物气孔的影响 气孔是植物与外界环境间气体交换的主要通道，气体污染物主要通过气孔进入叶组织，因此气孔在大气污染物对植物的影响中占有相当重要的地位。高吉喜 ［２］通过试验表明：通常情况下 ＳＯ２ 促使植物气孔关闭，但也有某些植物经Ｓ Ｏ ２熏气后气孔关闭。气孔对ＳＯ ２ 浓度的反应通常是ＳＯ ２ 浓度越大，气孔 反应越快。 ２．２二氧化硫对植物细胞膜的影响 细胞膜是植物细胞的重要组成部分，起着调节控制细胞内外物质交流的屏障作用，当植物处在不利环境条件下时，刺激首先作用于细胞膜。大量观察研 究表明，细胞膜也是ＳＯ ２作用的最初部位，在植物接触高浓度ＳＯ ２ 后，膜 首先受到损伤，继而膜透性发生改变。植物膜透性对ＳＯ ２ 的反应差异通常与 植物的抗性有关，抗ＳＯ ２强的植物，细胞膜对ＳＯ ２ 的反应不敏感，反之则很

重金属污染土壤的植物修复

立志当早，存高远 重金属污染土壤的植物修复 土壤是环境中特有的组成部分，是最宝贵的自然资源之一。在地球表面，土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽，是人类赖以生存的必要条件。然而，各种人为因素如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等，使土壤遭受不同程度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及食物链安全与人类自身健康。 我国城市与工业废水年排出镉、汞等重金属为2700 吨左右，且相当一部分污染物通过灌溉途径进入农牧业生产环境，污染了耕地。灌溉水源中的镉、汞、铜、锌等重金属一旦进入土壤，就会被农作物吸收，从而残留在农产品中。受污染的水源和农作物还会危及畜禽健康，使畜禽产品受到污染。 在造成环境污染的重金属中，危害最大的是汞、镉、铬、铅、砷等，毒性稍低的是镍、铜、锌、钴、锰、钛、钒、钼、铋等。汞进入人体后被转化为甲基汞，有很强的脂溶性，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用，在脑组织中积累，破坏神经功能，无法用药物治疗，严重时能造成死亡。镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中，不易排出，镉的慢性中毒主要使肾脏吸收功能不全，降低机体免疫力以及导致骨质疏松、软化，引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，如八大公害之一的骨痛病，有时还会引起心血管疾病等。铅对人体也是累积性毒物，铅能引起贫血、肾炎，破坏神经系统和影响骨骼等。砷是一种类金属，也是传统的剧毒物。 植物修复是一门新兴的环境治理技术。广义的植物修复就是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的植物修复 【摘要】土壤重金属污染是急需解决的环境问题之一，植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。本文介绍了植物修复技术的概念、基本原理、研究现状以及优缺点，并展望了该领域今后的研究方向。 【关键词】植物修复；重金属；超积累植物；土壤 随着工业和农业的发展，重金属对土壤的污染越来越严重。土壤中重金属污染不仅直接影响作物的产量与品质，而且会通过食物链危及人类的健康和安全，如日本的痛骨病事件就是典型的例证。由于重金属污染物在土壤中难迁移，又不能被微生物降解，价态变化复杂，使得治理非常困难[1]。目前，常用的土壤污染修复方法有物理法、化学法和生物法(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等)[2]，大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。近年来出现的植物修复技术由于成本低、效果良好、环境友好等优点，正成为环境科学领域研究和开发的热点[3,4]。 1.植物修复技术及其机理 植物修复技术是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的[5]。根据机理不同分以下4种：植物萃取、植物稳定、植物挥发和植物转化。 植物萃取又称植物提取技术。重金属经植物根系吸收后，继而转移、贮存到植物茎叶，然后收割茎叶，从而达到去除土壤重金属元素的目的。植物萃取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物，要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点，并具备对多种重金属较强的富集能力(即超富集植物)[6]，植物萃取是目前研究最多且最有发展前景的植物修复方式，此技术的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。 植物稳定是耐性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用固定土壤中重金属的方式，包括了分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程，这些过程可降低重金属的生物有效性，防止其进入水体和食物链。然而植物稳定并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时的固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。 植物挥发是指利用植物去除土壤中的一些挥发性污染物的一种方法，即植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。植物挥发只限于挥发性的污染物(如Se，As和Hg等)，应用范围小，且此方法将污染物转移到大气中，对环境有一定的影响。 植物转化是指利用植物的根部及其它部位通过新陈代谢作用等生理过程将

土壤重金属污染植物修复研究报告现状与发展前景

土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①2007-05-27 17:08 土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①作者】桑爱云。张黎明。曹启民。夏炜林。王华。【英文作者】 SANG Aiyun1） ZHANG Liming1） CAO Qimin1） XIA Weilin1） WANG Hua2）<1 Tropical Crops Genetic Resources Institute。CATAS。Danzhou。Hainan。 2 College of Agronomy。SCUTA。Hainan 571737）。【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所。华南热带农业大学农学院。海南儋州。【刊名】热带农业科学 , Chinese Journal of Tropical Agriculture, 编辑部邮箱2006年01期 桑爱云1>② 张黎明1> 曹启民1> 夏炜林1> 王华2> (1 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州571737。 2 华南热带农业大学农学院海南儋州571737> 摘要重金属污染是土壤污染中危害极大的一类, 重金属污染的防治及其修复是目前国际上研究的热点之一。综述了土壤重金属污染及其植物修复的方法, 概述了超富集植物的概念、植物修复的机制和方式, 系统阐述植物修复的应用前景和今后的研究方向。关键词重金属污染。植物修复。超富集植物分类号X5 3 Resear ch Advances and Development Prospect of Phytor emediation in Heavy Metal Contamination Soil SANG Aiyun1> ZHANG Liming1> CAO Qimin1> XIA Weilin1> WANG Hua2> (1 Tropical Crops Genetic Resources Institute, CATAS, Danzhou, Hainan 571737。 2 College of Agronomy, SCUTA, Danzhou, Hainan 571737> Abstr act Heavy metal contamination is extremely harmful in soil contamination. It is one of the research priorities in the world to control and remedy heavy metal contamination. Heavy metal contamination in soil and its phytoremediation are reviewed in this paper. At the same time, the definition of hyper-accumulated plants and the mechanism and measures of phytoremediation are described in detail. The perspectives in research and application of phytoremediation were expounded systematically. Keywords heavy metal contamination 。phytoremediation 。hyper-accumulator 热带农业科学CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE 2006 年 2 月第26 卷第 1 期Feb. 2006 Vol.26, No.1 ① 科技基础性工作和社会公益研究专项( 2004DI B3J073> 资助。

土壤中铅污染及其植物修复技术综述

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/d72057325.html, 土壤中铅污染及其植物修复技术综述 作者：王丽华唐容刘尉 来源：《南方农业·上旬》2017年第08期 摘要铅是土壤中一种常见的重金属污染物，对动植物生长及人类健康具有极大的潜在隐患，土壤中的铅不易被清除且难以被微生物分解。一些植物对重金属的耐性及积累特性对于修复土壤中铅的污染具有十分重要的作用。综述铅作为土壤重金属的危害，简述植物修复技术的优缺点。介绍植物修复技术之一——草坪草的修复作用，草坪草作为修复植物的优劣，草坪草作为修复植物的应用情况。结合国内外的实际情况，对未来重金属污染中植物修复技术的发展趋勢作了展望。 关键词铅；重金属污染；植物修复技术；草坪草 中图分类号：X53 文献标志码：A DOI：10.19415/https://www.sodocs.net/doc/d72057325.html,ki.1673-890x.2017.22.033 知网出版网址：http：//https://www.sodocs.net/doc/d72057325.html,/kcms/detail/50.1186.S.20170818.1911.012.html 网络出版时间：2017/8/18 19：11：00 近年来，由于工农业的迅速发展，含有重金属的污染物通过各种途径不断进入土壤，造成了土壤大规模的重金属污染，对生态环境造成了不可估量的损失。重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可逆转和难处理等特点，受重金属污染的土壤治理和修复成为当下急需解决的生态与环境问题[1]。高浓度或长时间的重金属污染会导致植物光合作用减弱，细胞内酶的活性降 低，细胞膜受损，种子发芽率降低，生长迟缓，产量降低，根系生长受阻等实质性伤害，严重时可造成植株死亡[2]。土壤中重金属对植物的影响可通过食物链间接影响动物及人体的健 康，从而引起各类疾病。 铅是土壤重金属污染中常见的污染源，其来源广泛，长期积累后对动植物及人类的影响较大，其引发的危害成为亟待解决的问题之一。 1 铅的危害 铅是一种有毒性重金属元素，严重影响人类健康及动植物的生存。铅可通过植物的根、茎或者叶进入植物体内，并在其内部积累，当积累量达到一定程度时，将对植物的生长发育和生理生化指标造成不同程度的影响[3-5]。 1.1 对植物生长的影响 土壤中的铅浓度是影响植物生长的主要因素，低浓度的铅对植物的生长具有一定的促进作用，不同植物对铅的需求量不同，例如400 mg·L-1的铅离子溶液能够提高白三叶种子发芽 率，而800 mg·L-1的铅离子溶液则对马蹄金种子的发芽率具有一定的刺激作用[6]。然而，铅

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的植物修复 3 屈　冉1,2 　孟　伟1 　李俊生 133 　丁爱中2　金亚波 3 (1中国环境科学研究院,北京100012; 2 北京师范大学水科学研究院,北京100875; 3 广西大学农学院,南宁530005) 摘　要　土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环 境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作。本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合的修复方法,着重介绍了重金属超富集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs )的合成。生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点。关键词　土壤污染;重金属;植物修复中图分类号　X131.3　文献标识码　A 文章编号　1000-4890(2008)04-0626-06Research progress on phytore m ed i a ti on of heavy m et a l con t am i n a ted so il 1QU Ran 1,2 , ME NG W ei 1,L I Jun 2sheng 1,D ING A i 2zhong 2,J IN Ya 2bo 3(1 Chinese R esea rch A cade m y of En 2 vironm ental Sciences,B eijing 100012,Ch ina;2 College of W ater Sciences,B eijing N or m al U niver 2 sity,B eijing 100875,Ch ina;3 A g ricultu ral College of Guangxi U niversity,N anning 530005,Chi 2na ).Ch inese Journal of Ecology ,2008,27(4):626-631.Abstract:The conta m inati on har m by s oil heavy metals is extensive .The cost of traditi onal phys 2ical and che m ical re mediati on methods is expensive .Moreover,the disturbance of traditi onal methods on envir onment is severe .It has been p r oven that phyt ore mediati on ismore effective than other methods and easily operated .This paper discussed the phyt ore mediati on technique of single p lants,co mbinati on of p lants and m icr obes,as well as combinati on of p lants and che m ical treat 2ment,and e mphatically intr oduced the research of hyperaccumulati on p lant and the synthesis of phyt ochelatin (PCs ).It is f orecasted that future disquisitive e mphases are the app licati on of bi o 2chelat or al ong with co mbinati on re mediati on of ani m als,p lants and m icr obes .Key words:s oil conta m inati on;heavy metal;phyt ore mediati on . 3国家自然科学基金项目(30440036)和中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目(30770306)。33通讯作者E 2mail:meng wei@craes .org .cn 收稿日期:2007206224 接受日期:2007212203 土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物 质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中,当其积累到一定程度、超过土壤自净化能力时,土壤的生态服务功能将降低,进而对土壤动、植物以及微生物产生影响。重金属是土壤重要污染物之一。粗略统计,在过去的50年中,排放到全球环境中的Cr 212×104 t 、Cu 9139×105 t 、Pb 7183×105 t 和Zn 1135×106t,其中大部分进入土壤,致使 世界各国土壤出现不同程度的重金属污染(Singh,2003),中国土壤的重金属污染也十分严重(王新和周启星,2004)。土壤中的重金属离子可以作为中 心离子与土壤中的水、羟基、氨以及一些有机质中的某些分子形成螯合物,并在土壤中迁移转化,易于被植物或微生物吸收利用,继而通过食物链进入人体,引起各种生理功能改变,导致各种急慢性疾病,如慢性中毒、致癌和致畸等。因此,有必要开展土壤重金属污染的生态修复。 传统的土壤重金属污染修复技术有排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法和化学法等。在20世纪80年代初期,土壤重金属污染的植物修复开始起步,目前关于这方面的研究比较多,是一项有发展前景的修复技术。与传统的处理方式相比,植物修复的主要优点是成本低,处理设施简单,适合大规模的应用,利于土壤生态系统的保持,对环境扰动小, 具有美学价值等特点。植物修复是生物修复(bi ore 2 生态学杂志Chinese Journal of Ecol ogy 2008,27(4):626-631

二氧化硫污染对绿色植物的影响

二氧化硫污染对绿色植物的影响 上海市园林学校（200051）胡天勤 化学与生活，1996（7） 随着人类对自然资源的不断开发和工农业生产的迅速发展，大量有毒有害物质任意排放，对我们周围环境带来了严重污染。 本文就二氧化硫这一主要大气污染物对绿色植物所产生的影响作一分析和探讨。 （一）二氧化硫的来源 在大氧中有许多污染物质，如二氧化硫、NOx、臭氧、烟尘等，其中以二氧化硫为主要污染源，原因是它来源广、危害大。据统计，全球每年向大气排放的二氧化硫多达2.4亿吨左右，单在我国，就有1400万吨之多，其污染量之大令人吃惊。二氧化硫污染大气，它来自以下凡方面： (1)煤、石油等燃料的燃烧是大气中二氧化硫的主要来源。煤炭中含硫，一般含量在3%～5%左右，燃烧后即被氧化成二氧化硫，由燃料燃烧所产生的二氧化硫大多从烟囱排入大气。 (2)钢铁、炼油、有色金属冶炼、化工、水泥等工厂企业，在生产流程及工艺操作过程中，也会排放相当量的二氧化硫气体。据统计，到本世纪末。全世界二氧化硫排放总量可达3.4吨左右。而当大气中二氧化硫的含量超出0。2～0。3PPm时，一些绿色植物将会受到严重的伤害。 （二）二氧化硫对植物的危害 大气中二氧化硫污染物对植物的危害方式一般有三种： 1。急性危害：高浓度的SO2气体会大大超出植物的承受能力，使植物在短时问内（1～2天或几小时内）发生叶片枯焦脱落，生长发育严重受阻，直到枯

萎死亡。 2。慢性危害：植物因长期在低浓度SO2污染的环境中，逐渐产生不易被人们所觉察的一些症状，使植物出现不同程度的生长不良。 3。隐性危害：植物长期在低浓度SO2影响下，并未表现出任何症状，但植物内部的生理活动已受到侵害，生长发育受阻。 (三)二氧化硫危害植物的化学机理 当二氧化硫通过植物叶片上的气孔进入叶子后，被叶肉吸收，转变成亚硫酸根离子然后又可转变成硫酸根离子，由于在植物体内SO2转变成SO32－的速度要比SO32－转变成SO42－快得多，所以当高浓度的二氧化硫进入植物体内后，会造成高浓度的SO32－的积累，而SO32－对植物的毒性比SO42－扩大30倍，从这一意义上分析，二氧化硫对植物造成的损害，实际上是由于其还原作用所引起的。 （1）对气孔机能的影响 当二氧化硫气体进入叶片以SO32－形式积累起来后；便会对气孔的开启和关闭机能带来影响，使气孔机能瘫痪，从而使大量二氧化硫气体进入植物体的细胞，加重对植物的危害。此外，由于植物气孔机能受阻，还会引起水份大量蒸腾，导致植物组织迅速枯萎。 （2）对叶片组织结构的破坏 当二氧化硫通过开放的气孔进入叶片组织后，溶解在细胞中，致使细胞内含物遭破坏或变形，引起外渗与原生质分离，使叶片组织结构遭到损害，海绵细胞与栅栏细胞发生质壁分离，其主要症状为：细胞失水变形、组织破碎。栅状组织细胞的排列层次紊乱、细胞间隙增大、叶片明显变薄等。 （3)对光合作用的影响

根际环境与土壤污染的植物修复研究进展

生态环境 2003, 12(1): 76-80 https://www.sodocs.net/doc/d72057325.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.sodocs.net/doc/d72057325.html, 基金项目：广州市科技计划项目（2001-J-011-01）；华南理工大学自然科学基金项目（E52020） 作者简介：张太平（1967－），男，博士，讲师，从事污染生态学与环境生物技术的研究。 根际环境与土壤污染的植物修复研究进展 张太平，潘伟斌 华南理工大学环境科学与工程系，广东 广州 510641 摘要：土壤污染的植物修复通常与植物根际微生物紧密相关，根际微生物群落变化与土壤污染物在根际环境中的动态，可能是对土壤污染成功进行植物修复的基本过程。可见根际环境在土壤污染的植物修复中具有明显的重要作用。文章介绍了有关重金属在根际环境中的动态、有机污染物在根际环境中的降解转化、土壤重金属污染与土壤有机污染的植物修复研究进展。 关键词：根际环境；土壤污染；植物修复 中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）01-0076-06 根际环境(rhizosphere)是指与植物根系发生紧密相互作用的土壤微域环境，是植物在其生长、吸收、分泌过程中形成的物理、化学、生物学性质不同于土体的、复杂的、动态的微型生态系统。它是土壤圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用的结果。从环境科学角度来说，根际环境是重要的环境界面，因而成为当前土壤与环境科学研究中的一个热点[1]。根际环境的研究主要集中在两个方面，一是农业方面，探讨根际的物理、化学和生物环境与作物生长发育、抗逆性和生产力的直接关系；二是环境污染及其治理研究[2]。由于土壤及地下水的污染呈日益加剧的趋势，近年来对土壤重金属及有机污染的植物修复研究日渐增多，其关键之处是根际环境在土壤污染植物修复中的地位与作用，新的研究方法与技术、思路与观点不断涌现。本文就根际环境与土壤污染植物修复近年来这方面的研究进展作一简要评述，以期为该领域的研究提供借鉴。 1 根系分泌、根际微生物相互关系及其在土壤污染生物修复中的地位与作用 根际环境由于植物根系分泌作用的存在致使其pH 、Eh 、微生物等组成一个有异于非根际的特殊生境，根系分泌、根际微生物间存在着复杂的相互关系。14CO 2连续标记植物与密闭根－土壤系统研究表明，植物光合产物的40%以上通过根释放到土壤，称为根际沉降(rhizodeposition)，供相关的生物群的代谢利用，包括自由生活的微生物，及其与 植物共生的根瘤菌与菌根真菌[3] 。早已证明，根系分泌物会影响土壤中微生物的数量及群落组成，群落特征也随着根系分泌物的类型而变化。根际环境中的细菌密度比非根际土壤通常大2～4个数量级，并表现范围更广泛的代谢活性[4]。 土壤中微生物的活性及其生物量增长受到底物的限制，特别是碳源，根际环境中碳源的输入明显增加微生物的活性。通过模拟根系分泌物组成成分进行碳源添加实验，测定微生物群落的DNA 分子杂交、（G+C ）比例、膜脂，结果表明，微生物群落结构及活性与碳源存在明显的相关性[5]。Compbell 等研究了以根系分泌物中的有机物为唯一碳源培养土壤微生物，对3种不同植被类型9个取样点的土壤样品研究结果表明，根系分泌物对土 壤微生物具有一定的选择性[6] 。Kozdroj 等的研究结果表明，植物根系分泌物明显影响根际微生物群落结构，根系分泌物中的有机成分是引起根际新的细菌群落发展的潜在机制。以植物为基础的土壤污染生物修复通常是由于与植物根际紧密相连的微生物的作用，这种依赖于根际的变化而使土壤中微生物群落发生变化，可能是对土壤污染成功进行生物修复的基本过程[7]。可见根系分泌、根际微生物相互关系在土壤污染生物修复中具有非常重要的地位与作用。 根系分泌物具有各种不同的功能与性质，根系分泌物除促进根际微生物的生长及多样性与活性外，近来的研究发现，根系分泌物也是生物间相生相克关系(allelopathy)的不可缺少的组成成分。最新研究结果表明，根际环境分子信号对捕食者、寄生者、互利共生者寻找猎物或宿主非常重要。最引人注目的是与“定量感应”(quorum sensing)有关的分子信号物质，由不同的微生物释放用于感应其本身种群密度，较高的种群密度导致较高浓度的分子信号物质，引发密度依赖性反应，从而控制种群密度，特别是对病原菌种群密度的控制与植物健康的改善[8]。这进一步加深了对根际微生物与植物相互关

环境污染对生物的影响资料

环境污染对生物的影响 环境污染是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境结构和功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。环境污染有不同的类型，按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染。 造成环境污染的污染物发生源称之为污染源。污染源又可分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源、生活污染源等。其中工业污染源是指在原料生产、加工过程、燃烧过程、燃烧过程、加热冷却等过程中所使用的生产设备都有可能成为工业污染源。农业污染源是指在农业生产过程中对环境造成有害影响的农田和各种农业设施。交通运输污染源是指对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。这类污染源是运行中发出噪声引起振动、运载的有害物的泄露、汽油柴油煤油燃料燃烧等。生活污染源主要是城市化造成的，由于城市人口密集，是人类消费活动集中地。消费能源排出废气可以造成大气污染，排出的生活污水(包括粪便)可以造成水体污染，城市排出的厨房垃圾、废塑料废纸、金属、煤灰可以造成环境污染。 污染物排入环境后经过环境的迁移、分布、扩散、转化，并通过不同的途径进入生物机体。污染物进入生物机体后，经过生物体内的代谢，一些污染物被代谢成无毒的物质排出体外，另一些污染物或一些污染物的代谢产物通过在生物体内浓缩积累和放大，对生物产生不利影响。污染物对生物机体的最早作用是从生物大分子开始的，然后逐步在细胞----器官----个体---种群----群落----生态系统各个水平上反

映出来。 （1）污染物在生物化学和分子水平上的影响 ①污染物对生物体酶的影响 ◆污染物对酶辅助因子的影响 一些污染物能与酶的辅助因子相互作用，从而使辅助因子失活，影响到酶的活性。例如氰化物等能与细胞色素酶中的铁离子相互结合，形成稳定的络合物，而抑制细胞色素的酶活性，使其不能传递电子，则细胞内的氧化代谢过程中断，使机体不能利用氧，出现窒息性缺氧。 ◆对酶活性中心的影响 污染物还能和酶的其他活性基团结合。例如，汞和砷与某些酶的活性基团结合就很牢固，从而使酶失去活性。 ◆破坏酶的结构 有些污染物能取代酶分子中的某些成分，从而使酶失去活性。 ◆与酶激活剂作用 有些酶需要激活剂才能表现出活性，酶激活剂往往是金属离子，凡是能与激活剂作用的污染物都能抑制酶的活性。 ◆污染物与基质竞争同种酶而抑制酶的作用 污染物与底物具有相似的结构，也能和酶形成复合物。从而与底物竞争没得活性中心。 ②污染物对生物大分子的影响 污染物对生物大分子的影响主要表现在以下方面：

土壤重金属污染的现状及植物修复研究进展

土壤重金属污染的现状及植物修复研究进展 《环境生物技术》结课论文 学院：生命科学学院 专业：生物工程 年级：三年级 姓名：郑洪胜 学号： 0809030311 教师：白宁宁 2011-6-22

土壤重金属污染的现状及植物修复研究进展 【摘要】：本文在评述了金属污染物来源和分布的基础上,概括了植物修复的 核心——超积累植物的研究现状，并分析了它的优缺点及技术发展方向，旨在为重金属污染土壤的有效修复提供科学的依据。 【关键词】：重金属污染土壤植物修复超积累植物 土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一定程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响。 重金属是土壤重要污染物之一。重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。土壤中进入的重金属不能被土壤微生物所分解，而易于积累，转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。 重金属对土壤的污染基本上是一个不可逆转的过程。许多重金属物质一旦进入土壤造成污染, 光靠土壤本身的自净功能需要数百年时间才能降解或者转化。某些重金属土壤污染靠土壤稀释、自净化作用是无法消除的。土壤污染一旦发生, 仅仅依靠切断污染源的方法往往很难恢复, 必须靠人工主动修复方法才能解决问题。治理污染土壤通常成本较高、治理周期较长。 （一）土壤重金属污染现状 土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。此外，人类工业、农业生产活动和交通等也造成土壤重金属污染。以下主要就受人为作用影响的土壤重金属污染来源进行介绍。 1.1 不同工矿企业对重金属积累的影响 工业过程中广泛使用重金属元素，工矿企业将未经严格处理的废水直接排放，使得它们周围的土壤容易富集高含量的有毒重金属。企业排放的烟尘、废气中也含有重金属，并最终通过自然沉降和雨淋沉降进入土壤。矿业和工业固体废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗等，重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散，固体废弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大。 1.2 农业生产活动影响下的土壤重金属污染 农业生产，尤其是近代农业生产过程中含重金属的化肥、有机肥、城市废弃物和农药的不合理施用以及污水灌溉等，都可以导致土壤中重金属的污染。重金属元素是肥料中报道最多的污染物质，化肥中品位较差的过

(完整版)简述土壤污染及其防治措施

结课论文 题目：简述土壤污染及其防治措施 姓名：程旭 院系：生命科学学院农学系 年级专业：2015级园艺专业 学号：0151122842 指导教师：王玉芬 2016年12月31日

摘要 本文在综述中国土壤环境污染态势及成因的基础上，提出了土壤环境污染的预防、控制和修复方法。指出了当前中国土壤环境污染态势严峻，危及粮食生产、食物质量、生态安全、人体健康以及区域可持续发展。认为以预防为主，预防、控制和修复相结合是中国在相当长时期内的土壤环境保护策略。 关键词：土壤污染，预防，控制，修复

引言 土壤是农业生产的基础，是人类赖以生存的基石，也是人类食物与生态环境安全的保障。但随着经济的发展，全球土壤资源承受的因人口增长、植被破坏、生物多样性消失、土壤退化、气候变化和污染种种等的压力逐渐增大。 土壤是生态环境的重要组成部分。是结合无机界和有机界的纽带，是联系其他要素的关键环节，是人类赖以生存、发展的主要自然资源之一。但由于现代工农业生产的飞跃发展，有的地方农药、化肥过度使用。工矿企业固体废弃物向土壤倾倒和堆放，城市污水、工业废水、大气沉降物也会进入土壤，使土壤污染日益严重。土壤污染是全球三大污染问题之一。不断恶化了的土壤污染态势，已经成为影响我国可持续发展的重大障碍，防治土壤污染刻不容缓。 1土壤污染的含义和特点 1.1 土壤污染的含义 土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在2 m 左右。土壤不但为植物生长提供机械支撑能力，并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。近年来，由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，汽车排放的废气，大气中的有害气体及飘尘不断随雨水降落在土壤中。农业化学水平的提高，使大量化学肥料及农药散落到环境中，导致土壤遭受非点源污染的机会越来越多，其程度也越来越严重，在水土流失和风蚀作用等的影响下，污染面积不断扩大。因此，凡是妨碍土壤正常功能，降低农作物产量和质量，通过粮食、蔬菜、水果等间接影响人体健康的物质都叫做土壤污染物。当土壤中有害物质过多，超过土壤的自净能力，引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度，就是土壤污染。 1.2 土壤污染的分类 土壤污染物有化学污染物、物理污染物、生物污染物、放射性污染物4类。 化学污染物：包括无机污染物与有机污染物，前者如汞、镉、铅、砷等重金属，过量的氮、磷植物营养元素以及氧化物与硫化物等；后者如各种化学农药、石油及其裂解产物、以及其他各类有机合成产物等。 物理污染物：指来自工厂、矿山的固体废弃物如尾矿、废石、粉煤灰与工业垃圾等。 生物污染物：指带有各种病菌的城市垃圾与由卫生设施（包括医院）排出的废水、废物以及厩肥等。 放射性污染物：主要存在于核原料开采与大气层核爆炸地区，以锶与铯等在土壤中生存期长的放射性元素为主。 2现今土壤状况 由于人类活动的日益频繁和扩大，使得工业三废、化学农药、不合理施用的化肥、有害的生物侵人土壤，并且不断积累，引起土壤结构、组成、功能的变化，降低土壤能力，影响土壤的生态系统功能的发挥，从而影响植物正常生长发育，并在植物中累积，影响作物产量、品质，并最终影响人类健康[1]。目前，我国土