土壤重金属污染植物修复及基因技术的应用

叙述了植物修复基本内容,重点介绍了基因技术在植物修复中的应用,章认为,与传统的修复技术相比,污染土壤植物修复技术由于具有成本低,不破坏环境,保护人类健康和易为大众接受等优点而引起人们极大的关注,但是,应用于修复的植物往往植物矮小,生长速度慢,近年来,国外出现了将基因技术应用到植物修复中的研究,能有效地克服了上述缺点,将基因技术应用于植物修复将是今后该领域研究的一个重要方向。     

重金属污染土壤的植物强化修复研究进展

随着工农业生产的快速发展,土壤重金属污染日益严重,土壤重金属污染的高效快速修复技术备受关注。在各种土壤重金属污染修复技术中,植物修复技术因其清洁、简单、高效、低消耗等优点,得到人们的认可,具有良好的发展前景。论文综述了土壤重金属污染来源及现状,植物修复技术的基本原理及特点,植物强化修复技术的研究进展,分析了当前植物强化修复技术中存在的问题,并指明了植物强化修复技术的发展方向,以期为土壤重金属污染的快速、绿色修复提供理论依据。     

土壤重金属污染的植物修复研究进展

随着工业的发展,重金属在土壤和水体中的含量越来越高。植物修复可部分解决这一问题正引起人们的普遍关注。     

重金属污染土壤的植物修复技术

土壤的正常功能受到障碍即形成土壤污染 ,土壤污染不但直接表现于土壤生产力的下降 ,而且也通过以土壤为起点的土壤、植物、动物、人体之间的链 ,使某些微量和超微量的有害污染物在农产品中富集 ,其浓度可以成千上万倍地增加 ,对人类和动植物产生严重危害。引起土壤污染的物质种类繁多 ,其主要来源是各种废弃物 (如工业废水、生活污水、汽车尾气等 )、被污染的水和大气 ,以及不合理的施用农药、化肥及污水灌溉都能给土壤带来污染。污染土壤的重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌、钴、镍、锰、铀、铯、锶 ,类金属砷、硒和非金属氟也包括其中…     

营养元素与螯合剂强化植物修复重金属污染土壤研究进展

植物修复技术具有安全、环保、经济、操作简单等独特优势,符合未来重金属污染土壤修复技术的发展趋势,因而应用前景广阔、发展潜力巨大。然而,修复周期长、超富集植物生物量不足、修复效率低、修复范围有限等缺点限制了植物修复的大规模应用。因此,如何增强植物修复效果逐渐成为一个土壤修复热点问题。螯合强化能显著增加土壤中有效态重金属的含量并提高其迁移转化能力。营养元素的施加则有利于维持植物在重金属胁迫下的生长。对螯合剂和营养元素(N、P、K)强化植物修复的作用方式和强化效果进行了总结,深入分析了内在的作用机制以及影响因素,探讨了强化技术目前存在的问题,并对螯合剂与营养元素联合强化的可行性进行了展望。     

螯合剂在重金属污染土壤植物修复中的应用研究进展

重金属污染土壤的植物提取修复强化途径主要有2种,一是提高植物生物量,二是提高植物体内重金属含量。从螯合剂的作用机理,常用螯合剂种类,不同种类螯合剂对土壤中目标重金属的活化效果,以及螯合剂诱导下植物对目标重金属的吸收和积累效应,螯合剂使用对生态环境造成的负面影响等方面综述了重金属污染土壤螯合诱导强化植物提取修复技术的研究进展,同时对植物修复后的评价以及螯合诱导植物修复技术今后的发展方向进行了探讨。     

重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展

土壤重金属污染来源广泛、危害严重、治理困难,已经成为环境污染中的难点、热点问题。重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术有着绿色环保、经济高效等优点,在污染土壤修复领域具有很大的发展空间。本文综述了螯合诱导修复技术的原理,从螯合剂的选用、超富集植物的筛选、土壤pH值的调节以及田间措施的实施4个方面介绍了螯合诱导修复技术的限制因素,最后对存在问题进行了探讨,并以螯合诱导修复技术理论研究和实践应用2个方面为着力点,详细叙述了此项技术的发展方向和应用前景。     

内生细菌强化重金属污染土壤植物修复研究进展

近年来,植物修复因其独特的优势备受推崇,尤其是当前植物内生细菌的应用为植物修复重金属污染土壤提供了有效的新方案.在植物修复过程中,耐重金属的内生细菌利用与植物的共生互惠关系,通过自身的抗性系统缓解重金属的毒性,促进植物对其迁移,并通过溶磷、固氮等途径改善植物营养以及分泌植物激素、铁载体、特异性酶、抗生素等作用,促进植物在逆境条件下的生长和对重金属的富集.本文综述了近年来国内外关于重金属抗性植物内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属的抗性以及影响重金属在植物体内吸收、转运和积累的作用机制,系统分析了内生细菌促进植物修复重金属污染土壤的机理,并进一步讨论了植物内生细菌在重金属污染土壤植物修复工程中的应用前景与研究方向.     

重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。     

转基因技术在污染土壤植物修复中的研究进展

利用植物及其相关的微生物修复污染土壤、沉积物、地下水,已经成为一种经济环保的技术,越来越受到关注。植物修复主要是利用积聚、络合、挥发、降解、去除、转化或者固定等机制来处理污染物。识别超富集植物中的特定基因,通过基因操纵技术以及植物转化技术,获得高效去除环境中污染物的转基因植物,对于污染场地的植物修复应用具有非常大的潜力。根据相关文献分别从植物提取、植物挥发以及植物降解三个方面,对国外转基因技术在土壤污染植物修复中的研究进展进行了综述。     

土壤重金属污染的植物修复与金属超富集植物及其遗传工程研究

本文综述了土壤重金属污染的植物修复、金属超富集植物及其遗传工程的最新研究进展及存在问题,并提出加紧筛选和发现野生高生物量的金属超富集植物,在现有高生物量作物种质资源中筛选金属超富集作物,应用遗传工程技术把野生植物的超富集基因转移到现有高生物量植物(作物)中,寻找综合、可持续的植物修复手段等对策。     

植物重金属转运蛋白及其在植物修复中的应用

植物修复技术已成为解决土壤重金属污染的一个绿色环保方法。利用基因工程和分子生物学技术,已经鉴定出一系列与重金属转运相关的蛋白及基因,包括ZIP家族、ABC载体、有机汞裂解酶基因merB、Hg离子还原酶基因merA和金属S蛋白基因MT等。本文着重从细胞、亚细胞水平上综述了一系列重金属转运蛋白的相关分子生物学研究进展及其在植物修复上的应用。     

近20年山东省典型农田土壤中重金属含量变化特征及积累速率估计

以山东省基本农田为研究对象,于2009年采集60个0 ～ 20 cm耕层土壤样本,分析了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有效态含量和全量,并与1989年调查资料比较,研究近20年山东省土壤重金属全量和有效态含量变化特征.结果表明:山东省农田土壤Zn、Cu、Pb全量均有样点超过国家土壤环境质量二级标准(GB15618-1995),其中有28.78％的样点Cu超标,5.26％的样点Zn超标,8.00％的样点Pb超标,所有调查样点均未发现Cd超标.近20年,山东省农田土壤中Pb全量变化幅度最大,与1989年相比,褐土区增加了5.81倍;Cd全量在棕壤中变化幅度最小,仅增加了1.33倍.Zn、Cu、Pb、Cd全量在3种土壤中变化幅度为:褐土＞潮土＞棕壤.与1989年相比,山东省农田土壤有效态Cu含量增加1.22 ～ 1.70倍,Zn增加了11.50 ～ 16.60倍.山东省土壤重金属积累速率,褐土≈潮土＞棕壤.Cu、Zn、Pb的积累速率和年变化速率明显高于20世纪七八十年代太湖地区水稻土,Cd的积累速率和年变化率远远低于太湖地区水稻土.     

污水灌溉后土壤重金属汞和砷积累变化规律及对番茄的影响

污水灌溉对土壤、作物的影响日益受到人们的关注。通过日光温室内的污水滴灌试验,分析了污水灌溉后重金属Hg、As在土壤中的集聚分布规律和污水灌溉对番茄生长、产量与品质的影响,同时探讨了在番茄果实中的残留状况。结果表明,污水灌溉后重金属Hg、As在不同土层集聚差异较大,Hg、As在根区10~30 cm土层出现了富集现象,且二者具有很好的相关性,说明土壤受灌溉外源污染影响较大;污水灌溉对番茄的果实产量和品质有一定的影响,与清水处理相比番茄的产量减少7.68%,果实中的可溶性固形物提高了46.2%、VC含量增加76.76%,酸度和可溶性总糖含量基本持平,蛋白质降低了55.84%;番茄果实检测表明,与清水处理相比,Hg的残留量增加了28%,As增加了112%,但含量均未超标。     

Improved zinc tolerance in Eucalyptus globulus inoculated with Glomus deserticola and Trametes versicolor or Coriolopsis rigida

The potential of interactions between saprophytic and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi to improve Eucalyptus globulus grown in soil contaminated with Zn were investigated. The presence of 100 mg kg ⁻¹ Zn decreased the shoot and root dry weight of E. globulus colonized with Glomus deserticola less than in plants not colonized with AM. Zn also decreased the extent of root length colonization by AM and the AM fungus metabolic activity, measured as succinate dehydrogenase (SDH) activity of the fungal mycelium inside the E. globulus root. The saprophytic fungi Trametes versicolor and Coriolopsis rigida increased the shoot dry weight and the tolerance of E. globulus to Zn when these plants were AM-colonized. Both saprophytic fungi increased the percentage of AM root length colonization and elevated G. deserticola SDH activity in the presence of all Zn concentrations applied to the soil. In the presence of 500 and 1000 mg kg⁻¹ Zn, there were higher metal concentrations in roots and shoots of AM than in non-AM plants; furthermore, both saprophytic fungi increased Zn uptake by E. globulus colonized by G. deserticola. The higher root to shoot metal ratio observed in mycorrhizal E. globulus plants indicates that G. deserticola enhanced Zn uptake and accumulation in the root system, playing a filtering/sequestering role in the presence of Zn. However, saprophytic fungi did not increase the root to shoot Zn ratio in mycorrhizal E. globulus plants. The effect of the saprophytic fungi on the tolerance and the accumulation of Zn in E. globulus was mediated by its effect on the colonization and metabolic activity of the AM fungi.     

内外生菌根真菌对重金属的耐受性及机理

本文从内外生菌根真菌对重金属的耐受性和耐受机理,以及将菌根真菌作为重金属污染程度的生物指示剂和重金属生物修复等方面对菌根真菌和重金属的相互作用作了较全面的论述。重金属对生物圈的污染是一个严重的环境和健康问题。某些内外生菌根真菌对重金属具有耐受性。菌根真菌菌丝能与金属相结合而限制它们向菌根植物地上部迁移,从而可达到植物稳定和保护植物免遭重金属毒害的目的。内外生菌根真菌对重金属的耐受性因菌种、重金属种类和浓度、与宿主植物共生与否以及所生长的土壤条件等而异,同时种内菌株之间也有差异。菌根真菌通过离子交换,络合物的形成,沉淀或结晶化作用等方式获得对重金属的耐受性,其子实体内重金属含量,繁殖体密度和侵染势可作为重金属污染程度的生物指示剂。     

浙江典型铅锌矿废弃地优势植物调查及其重金属含量研究

对浙江境内6个典型的铅锌矿废弃地进行了优势植物调查和植物体重金属含量的定量分析。本次调查共记录到高等植物36种,隶属26属22科,共42个样品。植物中重金属含量高低顺序为Cu相似文献   

典型乡镇企业密集区土壤-蔬菜系统重金属分布与关联特征

土壤中有毒污染物的生物有效性及其在土壤－植物系统的迁移富集是当前研究的热点问题。该研究对乡镇企业密集地——东莞地区常见的7种叶菜类蔬菜及其相应土壤样品中的Cu、Zn、Cr、Ni、Pb等重金属元素的全量和稀盐酸可提取态进行了分析。结果表明：研究区蔬菜存在明显的有毒金属元素（Ni、Pb）超标和有益金属元素（Cu、Zn）缺乏问题,蔬菜重金属含量与土壤重金属总量和可提取态重金属含量均无显著的相关性,但可提取态含量的富集系数与蔬菜重金属含量具有显著相关性,其可以较好地指示土壤可提取态重金属向蔬菜系统的转移规律。不同品种蔬菜对各重金属的富集系数随可提取态重金属含量增加呈幂函数形式递减,且递减趋势与土壤中可提取态重金属含量范围密切相关。当数据量有限时,利用富集系数与对应可提取态重金属含量之间的回归模型对富集系数定量估值,其准确性要高于取相应的均值或中值。     

基于耦合模型的重金属污染土壤植物修复效益空间差异分析

在污染土壤生态修复的同时须兼顾其经济、社会效益,以提高其修复综合效益并推动修复工作的顺利开展。以贵溪市为研究区域,使用耦合模型对污染土地植物修复效益进行空间差异评价并筛选适宜的修复植物类型。研究结果显示:研究区域重金属污染土壤植物修复综合效益存在较大空间差异,其中水泉区重金属污染土壤植物修复效益最低为0.173 6,苏门区重金属污染土壤植物修复效益最高为0.835 4;九牛岗区和庞源区效益相近,效益值小于0.4,属于效益较低区块;在种植植物类型上看,混合种植的树木和乔灌木植物,能产生较好的效益,单纯种植一种植物类型,总体效益低;建议将高效益的苏门区植物类型和种植方式进行推广,并采用红叶石楠和栾树间套种植方式。     

印度芥菜(Brassica juncea L.)重金属耐性机理研究进展

印度芥菜可富集/忍耐Cd、Zn 等多种重金属, 是研究植物修复技术的一种模式植物。高浓度的重金属离子会改变植物的基因表达、细胞形态、细胞结构, 最终使植物生长受抑, 甚至死亡。印度芥菜高效的抗氧化系统、损伤修复系统以及对重金属的螯合、区域化可部分解除重金属的毒性, 缓解重金属离子的毒害作用。利用基因工程技术在印度芥菜中导入重金属耐性及运输相关基因可大幅度提高其重金属富集能力, 在重金属污染修复方面具有广阔的应用前景。