铅污染土壤的植物修复技术研究综述

张施施 陈静

摘  要：随着人类工业活动的不断发展，受重金属铅污染的土壤面积在不断增加，这不但影响了农业生产，还威胁到人体健康。寻找成本低廉、环境负效应小的富集植物修复重金属铅污染土壤并提取有关基因转移使用已成为当今铅污染土壤植物修复的研究热点。

关键词：铅;污染土壤;植物修复;超富集植物

铅是一种毒有害的重金属元素，可在植物及生物体内积累，影响植物的生长发育及生物的正常生理代谢活动。如何治理修复铅污染土壤，在今后相当长时间内依然是研究的热点和重点。相较于物理化学法及工程法两种传统修复技术，植物修复技术成为了大家探究的重点。

1、铅污染土壤植物修复技术

重金属污染土壤的植物修复技术是指利用自然生长或经过遗传培育筛选的植物去除污染土壤中重金属的方法。铅污染土壤的植物修复技术主要有植物提取技术和植物稳定技术。

1.1植物提取技术

植物提取技术是指植物通过吸收和累积污染物在到地上部分，通过收割地上部分去除土壤中重金属的方法。植物提取技术有连续植物提取和诱导植物提取两种方法。Salt等把利用超累積植物来吸收土壤重金属的方法称为连续植物提取;利用螯合剂来促进植物吸收土壤中重金属的方法称之为诱导植物提取[1]。

1.2植物稳定技术

植物稳定技术是植物通过根际作用将土壤中的重金属固定在根系或土壤中以降低其活性，从而起到稳定土壤中重金属污染物的作用。这种技术主要应用于土壤被重金属污染后的复垦复绿。相较于植物吸收法短期内实现植被的覆盖率，利用植物固定土壤中重金属，可避免污染土壤通过侵蚀、渗透等对周围环境造成危害。

2、铅超富集植物的筛选研究

重金属超富积植物是指能够超大量吸收重金属污染物并且将污染物转运到地上部分的植物。目前，对超富集植物的界定采用较多的是Baker等提出的植物叶片或地上部分（干重）中铅含量达到或超过1000mg/kg的植物为铅超富集植物[2]。此外，还可以根据植物对高浓度铅的毒害有很强的耐性及植物地上部分的铅含量大于地下部分两个特征来界定铅超富积植物，但想要找到一种植物能同时满足这两个特征实在是困难，因此，有人认为只要植物地上部分铅含量达到或超过500mg/kg即为铅富集植物。目前研究已发现的铅富集植物有红叶苋、鬼针草、高丹草、节节草、早熟禾等，羽叶鬼针草、酸膜、高山漆姑草、小鳞苔草、圆叶遏蓝菜、鲁白、芥菜等植物在不同铅浓度处理下其地上部分铅含量最高值均超过1000mg/kg，可视为超富集植物。

3、超富集植物对铅的吸收、转运及耐性机制

3.1植物对重金属铅的吸收、转运机制

超富集植物对重金属的吸收、转运能力很强，超富集植物在受到重金属铅胁迫后，根毛能直接从土壤中交换吸附铅，根系会分泌柠檬酸、氨基酸、草酸等特殊的有机物，并且呼出CO2形成碳酸，进而螯合铅或酸化根际土壤，从而溶解、吸收土壤中的铅，吸附在根系的重金属铅，植物通过根部质膜上的转运蛋白将重金属吸收进入根细胞，进入根细胞的重金属离子因受到内皮层上凯氏带的阻拦不能通过，进而转入共质体内通过木质部中长距离运输转运到地上部分。

3.2植物对重金属铅的耐性机理

铅富集植物可在高浓度铅的土壤中存活生长，这表明在植物长期的进化过程中产生了多种抵抗铅毒害的防御机制。植物对重金属铅的抗（耐）性途径主要有三种，一是通过根部的某种机制将重金属铅离子阻止在根部，限制其向根内及地上部位运输进入体内，从而避免或降低重金属铅对其本身的毒害;二是植物通过将重金属铅大量沉积在细胞壁上或是利用液泡的区域化作用将重金属铅与细胞内的其他物质隔离开让液泡中的各种有机酸、有机碱、蛋白质等与重金属铅相结合，使其活性钝化，从而降低铅对其对自身的毒害;三是植物通过抗氧化防卫系统抵御重金属铅的毒害，受重金属铅污染的植物，其体内可产生大量的活性氧使蛋白质和核酸等生物大分子变性及膜脂过氧化，从而降低重金属铅对植物自身的胁迫伤害。

重金属铅的耐性植物通过调节其生理生化过程对进入细胞内的重金属铅以沉淀或螯合的方式，降低重金属铅的有效性，从而减轻或消除铅的毒害。如重金属离子结合到植物细胞壁上后，通过离子的主动运输进入液泡，与有机酸或某些蛋白质络合或在细胞间隙积累[3]。

4、结语

植物修复技术具有成本低廉、操作简单等优点，但目前发现的铅富集植物多数都存在植株矮小、生长缓慢、生物量较小等缺点。故寻找生物量大、修复率高的富集植物以及应用现代分子生物学技术分离、克隆富集植物中与铅转运及修复有关的基因，并将这些基因转移到生物量较大、容易存活的植物体内从而广泛推广利用是我们今后继续不断努力研究的方向。

参考文献

[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.典型香薷属植物对铜的耐性和吸收特性及污染土壤植物修复机理研究[D].杭州：浙江大学，2003.