鉛污染土壤的植物修復技術研究綜述

張施施 陳靜

摘? 要：隨著人類工業(yè)活動的不斷發(fā)展，受重金屬鉛污染的土壤面積在不斷增加，這不但影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還威脅到人體健康。尋找成本低廉、環(huán)境負效應小的富集植物修復重金屬鉛污染土壤并提取有關基因轉移使用已成為當今鉛污染土壤植物修復的研究熱點。

關鍵詞：鉛;污染土壤;植物修復;超富集植物

鉛是一種毒有害的重金屬元素，可在植物及生物體內積累，影響植物的生長發(fā)育及生物的正常生理代謝活動。如何治理修復鉛污染土壤，在今后相當長時間內依然是研究的熱點和重點。相較于物理化學法及工程法兩種傳統(tǒng)修復技術，植物修復技術成為了大家探究的重點。

1、鉛污染土壤植物修復技術

重金屬污染土壤的植物修復技術是指利用自然生長或經(jīng)過遺傳培育篩選的植物去除污染土壤中重金屬的方法。鉛污染土壤的植物修復技術主要有植物提取技術和植物穩(wěn)定技術。

1.1植物提取技術

植物提取技術是指植物通過吸收和累積污染物在到地上部分，通過收割地上部分去除土壤中重金屬的方法。植物提取技術有連續(xù)植物提取和誘導植物提取兩種方法。Salt等把利用超累積植物來吸收土壤重金屬的方法稱為連續(xù)植物提取;利用螯合劑來促進植物吸收土壤中重金屬的方法稱之為誘導植物提取[1]。

1.2植物穩(wěn)定技術

植物穩(wěn)定技術是植物通過根際作用將土壤中的重金屬固定在根系或土壤中以降低其活性，從而起到穩(wěn)定土壤中重金屬污染物的作用。這種技術主要應用于土壤被重金屬污染后的復墾復綠。相較于植物吸收法短期內實現(xiàn)植被的覆蓋率，利用植物固定土壤中重金屬，可避免污染土壤通過侵蝕、滲透等對周圍環(huán)境造成危害。

2、鉛超富集植物的篩選研究

重金屬超富積植物是指能夠超大量吸收重金屬污染物并且將污染物轉運到地上部分的植物。目前，對超富集植物的界定采用較多的是Baker等提出的植物葉片或地上部分（干重）中鉛含量達到或超過1000mg/kg的植物為鉛超富集植物[2]。此外，還可以根據(jù)植物對高濃度鉛的毒害有很強的耐性及植物地上部分的鉛含量大于地下部分兩個特征來界定鉛超富積植物，但想要找到一種植物能同時滿足這兩個特征實在是困難，因此，有人認為只要植物地上部分鉛含量達到或超過500mg/kg即為鉛富集植物。目前研究已發(fā)現(xiàn)的鉛富集植物有紅葉莧、鬼針草、高丹草、節(jié)節(jié)草、早熟禾等，羽葉鬼針草、酸膜、高山漆姑草、小鱗苔草、圓葉遏藍菜、魯白、芥菜等植物在不同鉛濃度處理下其地上部分鉛含量最高值均超過1000mg/kg，可視為超富集植物。

3、超富集植物對鉛的吸收、轉運及耐性機制

3.1植物對重金屬鉛的吸收、轉運機制

超富集植物對重金屬的吸收、轉運能力很強，超富集植物在受到重金屬鉛脅迫后，根毛能直接從土壤中交換吸附鉛，根系會分泌檸檬酸、氨基酸、草酸等特殊的有機物，并且呼出CO2形成碳酸，進而螯合鉛或酸化根際土壤，從而溶解、吸收土壤中的鉛，吸附在根系的重金屬鉛，植物通過根部質膜上的轉運蛋白將重金屬吸收進入根細胞，進入根細胞的重金屬離子因受到內皮層上凱氏帶的阻攔不能通過，進而轉入共質體內通過木質部中長距離運輸轉運到地上部分。

3.2植物對重金屬鉛的耐性機理

鉛富集植物可在高濃度鉛的土壤中存活生長，這表明在植物長期的進化過程中產(chǎn)生了多種抵抗鉛毒害的防御機制。植物對重金屬鉛的抗（耐）性途徑主要有三種，一是通過根部的某種機制將重金屬鉛離子阻止在根部，限制其向根內及地上部位運輸進入體內，從而避免或降低重金屬鉛對其本身的毒害;二是植物通過將重金屬鉛大量沉積在細胞壁上或是利用液泡的區(qū)域化作用將重金屬鉛與細胞內的其他物質隔離開讓液泡中的各種有機酸、有機堿、蛋白質等與重金屬鉛相結合，使其活性鈍化，從而降低鉛對其對自身的毒害;三是植物通過抗氧化防衛(wèi)系統(tǒng)抵御重金屬鉛的毒害，受重金屬鉛污染的植物，其體內可產(chǎn)生大量的活性氧使蛋白質和核酸等生物大分子變性及膜脂過氧化，從而降低重金屬鉛對植物自身的脅迫傷害。

重金屬鉛的耐性植物通過調節(jié)其生理生化過程對進入細胞內的重金屬鉛以沉淀或螯合的方式，降低重金屬鉛的有效性，從而減輕或消除鉛的毒害。如重金屬離子結合到植物細胞壁上后，通過離子的主動運輸進入液泡，與有機酸或某些蛋白質絡合或在細胞間隙積累[3]。

4、結語

植物修復技術具有成本低廉、操作簡單等優(yōu)點，但目前發(fā)現(xiàn)的鉛富集植物多數(shù)都存在植株矮小、生長緩慢、生物量較小等缺點。故尋找生物量大、修復率高的富集植物以及應用現(xiàn)代分子生物學技術分離、克隆富集植物中與鉛轉運及修復有關的基因，并將這些基因轉移到生物量較大、容易存活的植物體內從而廣泛推廣利用是我們今后繼續(xù)不斷努力研究的方向。

參考文獻

[1]? SALT D E，SMITH R D，RASKIN I .Phytoremediation [J].Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1998，49：643-648

[2]? Baker A J M，Brooks P R，Pease A J et al.1983.Studies on copper and cobalt tolerance in three closely related taxa within the genus Silence .L（Caryphyllaceae）from Zaire.Plant Soil，73：377-385

[3]? 姜理英.典型香薷屬植物對銅的耐性和吸收特性及污染土壤植物修復機理研究[D].杭州：浙江大學，2003.