1 植
修复技术的产生与发展
而离开污染区, 这
植
则很少能成群分布, 个
也小的多。这些表明所发现的超富集蕨类植
有特殊的耐砷毒能力, 在砷污染区
于竞争优势。目前正在
一步开展
的研究工作。
超富集植
是能超量
收重金属并将其运移到地上
的植
。通常, 超富集植
的界定可考虑以
两个主要因素: ①植
地上
富集的重金属应达到一定的量; ②植
地上
的重金属
量应
于
。由于各
重金属在地壳
的丰度及在土壤和植
的背景值存在较大差异, 因此, 对不同重金属, 其超富集植
富集
度界限也有所不同。目前采用较多的是Baker 和B rook s 1983[14 ]年提
的参考值, 即把植
叶片或地上
(
重) 
Cd 达到100Lg? g,
Co, Cu, N i, Pb 达到1 000Lg? g,M n, Zn 达到10000Lg? g 以上的植
称为超富集植
。同时这些植
还应满足S ? R > 1 的条件(S 和R 分别指植
地上
和
重金属的
量)。
4 超富集植
收富集重金属的特征
3 超富集植
收富集重金属的机理
2 超富集植
的特
及其地理分布
目前, 世界上共发现有400 多
超富集植
。其
N i 的超富集植
277
[15 ]。他们分布在世界少数几个地区(表1~ 3)。
唐世荣[16 ]对
国
江
游安徽和湖北境
的铜矿区富铜植
E lsholtz ia haichow ensis Sun (海州香薷)、Comm elina comm unis L inn (鸭跖草) 和R um exacetosa L inn (酸模)
行了系统的调查研究, 发现酸模、海州香薷和鸭跖草样本叶片
铜(
重) 平均596、157 和102Lg? g。野外这些植
生
的土壤上铜
量为5 000~ 20 000Lg? g, 因此调查结果未能显示这些植
特殊的超富集能力。应
一步开展这些植
在人工驯化
预
条件
的富集试验, 
揭示这些植
作为超富集植
应用于植
修复的可行
。自1999 年开始对
国
南
一些炼砷区的植被和土地污染状况
行了考察、采样和室
盆栽试验和化学分析, 首次发现了一
A s 的超富集蕨类植
, 其叶片
A s
达5 000Lg? g (
重, 未发表的数据)。同时, 调查还发现在砷污染严重区域生
群极其单一, 这
超富集蕨类植
生
非常繁盛, 呈族群分布, 调查样方
几乎没有其他植
生
, 每平方米收割的植
地上
鲜
可达316kg, 显示其
有很大的植
修复潜力。
目前发现的超富集植
均为在野外矿山开采或冶炼区发现的的品
, 一般土壤介质
的重金属
量较
, 尽
植
地上
量可以达到一定
的
量, 但其生
富集系数(植
地上
重金属
量与土壤重金属
量的比值) 并不大, 大多数文献报
也都忽略了对生
富集系数的探讨。实际上, 通过一些野生植
品
的人工驯化栽培,
合添加土壤改良剂, 可显着提
植
对重金属的
收富集能力, 这些人工驯化成功的植
也可以
1583年意大利植
学家Cesalp ino 首次发现在意大利托斯卡纳“黑
的岩石”上生
的特殊植
, 这是有关超富集植
(Hyperaccumulato r) ① 的最早报
。1814 年Desvaux 将其命名为A ly ssum bertolonii (
荠属) , 1848 年M inguzzi 和V ergnano 首次测定该植
叶片
(
重) 富
Ni达7900Lg? g (0179% ) [7 ]。以后的研究证明这些植
是一些地方
的
, 其区域分布与土壤
某些重金属
量呈明显的相关
[8, 9 ]。这些植
作为指示植
在矿藏勘探
发挥了一定的作用[10 ]。在
国, 利用指示植
找矿的工作也开展较早,如在
江
游安徽、湖北的一些铜矿区域分布的E lsholtz ia harchow ensis Sun (海州香薷, 俗称铜草) 在铜矿勘探
发挥了重要作用[11 ]。重金属污染土壤上大量地方
植

的发现促
了耐金属植
的研究, 同时某些能够富集重金属的植
也相继被发现。1977 年, B rook s 提
了超富集植
的概念[12 ]; 1983 年Chaney 提
了利用超富集植
清除土壤重金属污染的思想[13 ]。随后有关耐重金属植
与超富集植
的研究逐渐增多, 植
修复作为一
治理污染土壤的技术被提
, 工程
的试验研究以及实地应用效果显示了植
修复技术商业化的
大前景。
然
有一定的理论意义, 但在实际应用上往往都存在某些局限。如加
土壤改良剂的沉淀法虽然在一定时期
可以降低土壤溶
重金属离
的溶解度, 但同时却会导致某些土壤营养元素的沉淀; 淋洗法会同时造成营养元素的淋失; 客土法虽效果较好, 但费用昂贵, 难以大面积工程推广。近年来发展起来的植
修复技术以其安全、廉价的特
正成为研究和开发的
, 以
国环保局公布的Phyto remediat ionbibiliography 为例①, 1977年有关文献仅7篇, 到1997年已增
到每年214 篇。
国、英国都设立了植
修复公司, 如
国的Edenspace 公司, 专门从事土壤、
重金属和放
元素的植
修复商业化工作, 而国
尚未系统开展这方面的工作。
有关超富集植
收富集重金属的机理仍不清楚。在重金属胁迫
, 植
系分
的低分
量有机酸如柠檬酸、苹果酸可与重金属结合, 降低重金属对植
的毒
, 促
植
对重金属的
收。Shen[17 ]发现超富集植
T h lasp i caeru lesences (遏蓝菜属) 和非超富集植
T h lasp i och roleucum 地上
柠檬酸和苹果酸
量相近, 不同
度的Zn
理对两
植
的苹果酸和柠檬酸
量影响也不显着, 因此并不能认为柠檬酸和苹果酸在超富集植
扮演特殊的作用。Kramer[18 ]发现超富集植
T. caeru lesences 与组氨酸
有特殊的关系, 营养
培养显示当植
收富集重金属较
时, 其木质素
的组氨酸
量也
; 而在营养
加
组氨酸也能显着促
植
对重金属的
收富集。有关超富集植
的耐
与富集机理则研究较多, 结论普遍认为超富集植
的耐
与超富集由植
本
不同的生理机制所控制。超富集植
超量
收富集重金属与其
细胞
有与重金属较多的结合位
有关, 而耐
则是由于重金属在植
细胞
分布的区域化相关,即重金属存在与细胞
和
泡
, 从而降低其毒
[19 ]。
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