利用菊科植物净化矿区重金属污染土壤的研究进展,发表论文

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 摘 要:本文调研和分析了近年发表的大量相关文献,较系统地回顾和总结了菊科植物在修复矿区土壤重金属污染研究进展,进一步指出了菊科植物在重金属土壤修复领域的发展前景。
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关键词:土壤污染;重金属;菊科植物;植物修复。
目前,草本植物是国内外学者常选择的研究对象。在这些草本植物中,芸苔、庭芥及遏蓝菜属等研究的较多,发现的超富集植物中大部分是十字花科的植物。菊科是草本植物中大的科属,具有分布广泛、生长能力强、生长速度快、可大量种植等的优点。若将其运用在该法中,是具有较大的研究空间。本文根据以往的相关文献,较系统地回顾和描述了菊科植物在矿区的存在情况,总结了菊科植物富集土壤重金属效果的研究,并指出了菊科植物在修复土壤重金属上的发展空间。
  1 重金属污染土壤上菊科富集植物的筛选研究。
植物修复法(Phytoremediation)是利用自然生长或者遗传工程培育的植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥、地表与地下水中有毒有害污染物。它修复被污染土壤、改善被修复地区的生态环境,可从尾矿或土壤中回收贵金属实现土壤环境保护和金属矿产资源高效回收利用的统一。该法的核心是超富集植物,它的典型特征有三个:即较强的吸收能力、根系向茎叶的转移能力以及叶片的解毒和固定能力。近年来,矿区污染场地修复是研究人员关注的重点。通过调查可知,菊科植物其中有 5 种,苍耳、野艾蒿、野菊花、鬼针草和三叶鬼针草在所有采样点中都有一定的分布,并从调查表得出每个采样点的菊科植物的平均盖度都大于这个采样点中的所有物种的平均盖度,可以看出菊科植物的盖度较高相对于其他科植物,具有相当的生长优势。较各植物的综合转移能力,菊科植物猪毛蒿最强、其次也为同科植物铁杆蒿和狗哇花,并发现这几种菊科植物对单一重金属和复合重金属污染都具有较强的耐性。
矿区中发现的耐性植物在修复污染土壤上有着巨大的作用。根据大量文献资料显示,在中国大多矿区中都能找到菊科植物的存在,且其种类较多,分布范围广。说明这些菊科植物对类似于矿区这种高污染的环境具有耐受性,能适应恶劣的环境,可以说是中国采矿地区恢复植被中的主要优势物种,可作为植物修复土壤重金属污染优先考虑种类。
  2 利用菊科植物修复重金属污染土壤研究进展。
2.1 菊科植物修复 Cd 污染土壤。
根据部分统计,我国已经有 20000 hm2 耕地被重金属 Cd 污染,每年约有 1.46×109 kg 的农产品存在镉超标问题,受污染土壤日益增加。土壤被 Cd 污染也会直接伤害植物水分代谢、光合作用、呼吸作用、碳水化合物代谢、氮代谢等。Cd 富集到植物中,被人类食用,威胁人类的身体健康。
其中,对镉具有富集效果的菊科植物种类较多。随着发展,不仅要求采用的植物进行土壤修复具有良好的富集能力,还要求其具有美观性、净化环境。有蒲公英等的草本植物,也有像细叶百日草等的观赏性植物,它们都有较好的富集效果,能满足现在植物修复技术的多重要求。
2.2 菊科植物修复 Pb 污染土壤。
被 Pb 污染的土壤是一个重要隐患对于粮食质量安全来说。根据资料显示铅污染是全国土壤重要的污染物,而且受 Pb 污染的植物一旦进入食物链,可能严重影响孩子生长发育和智力;土壤中 Pb 含量被认为是城市化过程对土壤影响和危害程度最佳表现。有部分的菊科植物例如鬼针草和向日葵等,对 Cd和 Pb 都有富集效果,菊科植物向日葵甚至对 Cd、Pb 和Zn 三种重金属有较好的累积效果。在实际复杂的环境中,拥有这些特点的菊科植物,即能够对两种或者以上的重金属有富集能力,是我们理想的研究对象。
2.3 菊科植物修复 Cu、Zn 和 As 等其他重金属污染土壤。
菊科植物对富集土壤中 Cd 和 Pb 的研究多于其他重金属,但是也存在菊科植物对其他重金属(Cu、As、Zn等)具有富集效果。
目前,在对菊科植物的研究中,更有许多都是具有观赏性物种,就相比其他科非观赏性的植物多出许多优势;若将它们进行更深一步的试验,确定了其超富集能力,这样又补充了耐受各种重金属植物的基因库,增加了各类 Cd、Pb、Cu 等重金属植物毒理资料,可为以后提高植物修复技术提供依据和资源。
  结语。
随着社会的发展,人们在对土壤重金属污染修复方法的选择、研究方面,更加重视生物修复或者是建立在监测基础上的自然修复。利用植物修复受重金属污染土壤是一个绿色环保的方法。同时又有研究者进行的相关对比发现,具有生物量大、生长速度迅速的植物具有与超富集植物相近的或者是超过某些超富集植物修复能力,菊科植物就具备这样的特征。到 2011 年,国内研究发现了 60 余种富集植物,其中有大部分散布在菊科植物中,例如小飞蓬、鬼针草、白苞蒿、全叶马兰、紫茎泽兰等植物。
参考文献:
[1] 中华人民共和国环境保护部, 中华人民共和国国家统计局 ,中华人民共和国农业部。 第一次全国污染源普查公报(2011)。
[2] 黄益宗,郝晓伟, 雷鸣,等。重金属污染土壤修复技术及其修复实践。农业环境科学学报,2013;03:409-417
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作者: wxs

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