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55重金属污染植物修复
重金属的危害
“水俣病”于1953年首先在日本九州熊本县水俣镇发生，当时由于病因不明，故称之为水俣病。水俣病主要发生途径是人或其他动物食用了含有机水银污染的鱼贝类，使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾产生25~30吨的灰分，花费缩减10-100倍
植物修复重金属的途径
植物提取(Phytoextraction)
植物固化(Phytostabilization)
植物挥发(phytovolatilization)
根系过滤(Rh izofiltration)。
植物提取技术
即利用重金属超积累植物(hyperaccumulators)从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。
植物提取
持续植物提取技术
诱导植物提取技术
持续植物提取技术
持续植物提取依赖于一些重金属超富集植物，在其整个生命周期能够吸收、转运、积累和忍耐高含量的重金属。
关键:植物超积累或富集重金属的能力
Baker等田间试验显示超积累植物遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)在土壤含锌440mg/kg时，地上部分锌含量是土壤全锌的16倍，若把土壤含锌量降低到300mg/kg的欧盟允许标准，只需种植遏蓝菜14次
超积累植物：蜈蚣草、遏蓝菜、硬度芥菜、东南景天、宝山堇菜等
诱导植物提取技术
即利用鳌合剂,通过施用鳌合剂使土壤固相键合的金属释放，增加土壤溶液中的重金属浓度，大幅度提高植物对重金属的吸收和富集能力。
印度芥菜、玉米、向日葵、蚕豆
螯合剂（EDTA、HEDTA和CDTA）
对铅、锌、镉和铜的富集增加
适用于在土壤中极难移动的污染元素
诱导植物提取技术
添加EDTA
10mmol/kg的EDTA则可使印度芥菜植株地上部分的铅含量高达15000mg/kg
添加EGTA
10mmol/kg的EGTA可使印度芥菜植株地上部分的Cd含量提高10倍，达到2800mg/kg
地上部分的Cd、Pb含量
Pb
原始
加EGTA后
70
Cd
2800
15000
mg/kg
加EDTA后
印度芥菜
诱导植物提取技术
鳌合剂的施用可使玉米、豌豆地上部Pb含量从小于5OOmg/kg增加到大于10000mg/kg。
地上部分的Pb含量
原始
500
70
10000
mg/kg
加EDTA后
玉米、豌豆
植物固定( phytostabilization)
是指利用一些植物来促进重金属转变为低毒性形态的过程。在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发生变化。
分解、沉淀、螯合、氧化还原等过程
土壤
Pb
Pb
Pb
Pb
植物根系
惰性Pb
惰性Pb
土壤
Cr6+
Cr3+
Kumar等在含铅625mg/ kg 的土壤盆栽处理中种植印度芥菜 , 3个星期后使淋溶液中的铅含
量由740µg/mL下降到22µg/ mL。
生物有效性最强
毒性减弱
印度芥菜
植物挥发(phytovolatilization)
其机理是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染。目前研究较多的是Hg和Se。
Hg2+
Se3+
Hg2+
CH3SeCH3 +CH3Se2CH3 （气态）
洋麻、紫云英、印度芥菜
Hg2+
Hg
携有细菌Hg还原酶基因merA的植物
高毒
低毒
Se3+
Se3+
ATP硫化酶
植物挥发(phytovolatilization)
根系过滤(Rhizofilration)
指利用植物根部过滤、沉淀土壤、富集污染物。
目前用于根系过滤的植物有向日葵、印度芥菜、宽叶香蒲及烟草等。根系过滤主要用于重金属污染的土壤，也可以是放射性核素如U、Cs或Sr 污染的水体。
水科植物浮萍和水葫芦可有效吸收清除水体中的Cd，Cu和As等重金属。
超积累植物
超富集植物是指能超量吸收上壤重金属并将其运移到地上部的植物，是植物修复的核心和基础。
超富集植物的特征：
植物的生长没有出现明显的毒害症状。
地上部对某种重金属的积累要达到一定量
富集系数BF>1，转运系数TF>1，对土壤中的重金属有较强的吸收和向地上转运的能力。
BF＝
地上部器官中重金属含量
土壤中重金属含量
TF＝
茎叶中重金属含量
根部重金属含量
元素
Cd
Ni
Pb
Cu
Zn
Mn
临界值（mg/kg）
100
1000
1000
1000
10000
10000
超富集植物
迄今发现超积累植物480