近年来土壤重金属污染问题越来越严重，植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点，国内外对利用超富集植物来修复土壤重金属污染的研究已有大量报道。

本文对超富集植物概念的提出及超富集植物吸收富集重金属的机理进行了归纳总结，主要就铅、锌、镉和铜四种重金属超富集植物的相关研究进展进行了分类、归纳与总结，同时还对增强植物修复效果的措施进行了探讨，以期为进一步合理有效利用植物修复土壤主要重金属污染提供一定的参考依据。

背景介绍：随着工业化、城镇化和农村集约化的快速发展，矿山开采和冶炼、城市污水排放、含重金属的农药和除草剂的大量使用以及畜牧业粪污的过量还田等都导致土壤系统中的重金属累积量不断增加，同时重金属在土壤中移动性小，不易淋溶，难以被微生物降解，致使部分土壤中重金属含量超过土壤合理容纳量，造成农田作物减产甚至绝收，并且通过食物链在各个营养级之间传递和富集，将对人体产生严重的潜在危害。据统计，从年至年2月，仅2年间我国就有30多起重特大重金属污染事件，严重影响了群众健康。目前我国重金属污染农田超过3亿亩，约占总耕地面积的16.67%。

据报道，全球每年释放的铜、镉、铅、锌重金属污染物分别达到93.90万吨、2.2万吨、78.30万吨和.00万吨。治理土壤重金属污染是21世纪全球迫切需要解决的环境污染问题之一。在治理土壤重金属污染方法中，常用的有客土法、施用石灰或者螯合剂、化学淋溶法等方法，这些方法在对污染土壤改良或者修复中虽具有一定的作用，但在实践中却往往都存在某些局限。如工艺复杂，耗时耗工，成本高昂，且土壤结构和肥力容易遭到破坏，对于低浓度、大范围重金属污染的土壤不适于用上述方法治理。

近年来发展起来的植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点。

“超富集”一词源于Reeves报道在新喀里多尼亚喜树属的一种植物对镍的超累积吸收，而超累积植物则在年被Brooks等首次提出，并用于描述干叶片组织对镍的吸收大于μg·g-1，是生长在非污染土壤中其他常见植物体内含量到倍的植物。Reeves在年为镍超富集植物下了明确的定义：“生长在自然栖息地的植株地上部干物质中镍的累积量至少达到μg·g-1”。植物地上部干物质中重金属累积量达到某个临界水平即可认定为超富集植物。

按照Baker等的报道，重金属超富集植物具有以下三个重要特征：第一，超富集植物地上部分的重金属含量是同等生境条件下其它普通植物含量的倍以上；第二，在重金属污染地生长旺盛，生物量大，能正常完成生活史，一般不会发生重金属毒害现象；第三，由于不同重金属在地壳中的丰度以及在土壤和植物中的背景值存在较大差异，因此对不同重金属，其超富集植物富集质量分数界限也有所不同。根据Baker和Brooks的参考值，镉达到mg·kg-1，钴、铜、镍、铅达到mg·kg-1，锰、锌达到0mg·kg-1可认定为超富集植物。

迄今为止，有关于超富集植物吸收富集重金属的机理尚无明确定论。在重金属的胁迫下，植物根系分泌的高亲和力大分子苹果酸、柠檬酸等有机酸可与重金属结合形成络合物，从而促进植物对重金属的吸收使土壤中自由重金属的浓度降低，进而减缓重金属的毒性。Whiting等研究发现，超富集植物相比于非超富集植物而言，其根系更为发达，根毛更为稠密，对重金属的吸收更为有利。有研究表明，非超富集植物主要吸收以水溶态和交换态形式存在的重金属，而超富集植物除了直接吸收水溶态的重金属之外，可分泌相关物质调节土壤环境降低pH值使其酸化释放其他形态重金属，进而促进植物对重金属的吸收。Shen等对超富集植物T.Caerulescens的不同品系研究表明，管家（housekeeping）基因是控制其对Zn超富集性状的调控基因。Lasat等研究发现超富集植物T.Caerulescens可高速、大量吸收Zn的主要原因是，因其根细胞质膜上拥有更多的Zn2+运载位点以及质膜上有高密度Zn2+运载蛋白。

针对主要的土壤重金属污染，研究如何运用植物进行土壤修复，一直是各国科学家共同研究的热点。到目前为止，已筛选出众多重金属超富集植物。现根据植物富集不同重金属的种类，本文就铅、锌、镉和铜四种重金属超富集植物进行了概述与总结，以期为进一步合理有效利用植物修复土壤主要重金属污染提供一定的参考依据。

在自然界中，由于铅具有很高的负电性，容易与铁、铝的氧化物、有机质及碳酸形成共价化合物，因此难以被植物吸收，含量一般仅为10mg·kg-1（干重）左右，较难达到超富集植物的标准，已经报道的铅富集植物主要有以下几种（表1）。

锌是植物生长的必需元素，在植物体内具有调节植物光合作用速率，调控蛋白质合成过程，促进生长素合成等众多重要的生理作用。而过量的锌却能导致植物体内叶绿素含量下降，植株矮小等不良反应。

锌的超富集植物常见于十字花科遏蓝菜属的植物，而何兰兰等以30余种十字花科植物为材料对锌吸附特征的研究发现，印度芥菜（Brassicajuncea）、芸苔（Bnapus）、芜箐（Brapa）三种植物对锌具有极强的吸收能力，且其生物量可达遏蓝菜的10倍以上，是极具应用价值的几种植物。自然状态下锌矿通常和铅矿伴生，因此在筛选锌超富集植物时，要兼顾植物对锌铅两种重金属的耐性，且两种重金属对植物的毒性不同，这为筛选锌超富集植物造成一定难度，因此关于锌超富集植物的文献报道就相对较少。通过整理收集，笔者将常见的锌（超）富集植物归纳为表2。

镉是一种具有强毒性的重金属，正常条件下，植物体内镉含量一般不超过1mg·kg-1，与其他重金属相比具有高毒性特征，对环境破坏性大，同时镉进入食物链对生物体的毒害具有隐蔽性和累积性。

基于镉的强危害性，国内外对镉超富集植物做了大量的研究工作。侯伶龙等通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤，在实验室条件下研究结果发现，鱼腥草（Huttuyniacordata）对镉具有一定富集能力，虽未达到超富集植物水平，但因其根系发达，生长快，分布地域广，是理想的修复镉污染的材料。聂发辉等通过室外盆栽试验表明，商陆（Phytolaccacinos）茎叶中Cd含量均超过了mg·kg-1，达到超富集植物的标准，且其生物量大、生长速度快，是一种较理想的镉污染修复植物。Sun等研究发现添加0.1g·kg-1EDTA后，龙葵（Solanumnigrm）对镉的吸附量较对照组增加了51.6%。据文献报道，常见的镉超富集植物如表3。

铜和锌一样是植物生长必需元素，同时也是一种重金属污染元素。铜在植物体内可作为多种酶的辅基，且对非催化蛋白质也具有很强的亲合力。当铜含量达到一定程度时，便会对植物产生毒害。铜进入细胞后能直接或间接启动膜质的过氧化作用，导致膜的损伤和破坏；同时能改变植物体内抗氧化酶系统的活性，严重影响植物正常的生理活动。

目前在非洲刚果地区已发现的铜超富集植物至少有32种，在中国也发现了本土特征种，如海州香薷（Elsholtziasplendens）和鸭跖草（Commelina







































乌鲁木齐治疗白癜风医院
哪里治疗白癜风的效果好