论文-植物修复及其在环境治理中的作用

植物修复及其在环境治理中的作用

摘要：环境问题是当前人类生存与发展过程中所面临的重大问题。植物修复技术是解决环境污染，恢复被人类活动破坏的生态系统，实现人类社会可持续发展的重要手段之一。近年来，我国植物修复技术研究与应用蓬勃发展，取得了显著成绩。其内容就包括重金属污染的植物修复技术。如今土壤的重金属污染越发严重，而As的土壤污染是世界范围内普遍存在的环境问题。As污染土壤的治理也受到广泛的关注。采用超富集植物对As污染土壤进行修复，是一种理想的治理方式，其中高富集量、高生物量的As富集植物是As污染土壤植物修复技术的关键。本论文论述了植物修复的意义、机理，还通过大范围的野外调查，寻找出As超富集植物。并对自然条件下影响超富集植物生长和富集能力的可能因素开展研究，为超富集植物实际应用于植物修复所需的调控措施提供依据。

关键词：植物修复 砷 富集 蜈蚣草 大叶井口边草 植物修复机理 一：植物修复的意义

1.1重金属的危害

土壤中得重金属离子可以作为中心离子与土壤中的水、 羟基、 氨以及一些有机质中的某些分子形成螯合物， 并在土壤中迁移转化易于被植物或微生物吸收利用， 继而通过食物链进入人体，引起各生理功能改变， 导致各种急慢性疾病， 如慢性中毒、 致癌和致畸等。而元素砷的毒性虽然很低，但砷的化合物均有毒，如果将砷作用于人体局部，最初有刺激症状，久之出现组织坏死。砷对黏膜具有刺激作用，可直接损害毛细血管。经黏膜(包括阴道)或皮肤吸收的砷及化合物，主要沉积在毛发、指甲、骨、肝和肾等器官。常人服入三氧化二砷0.01—0.05g，即可中毒，出现中毒症状；服入0.06—0.2g，即可致死；在含砷化氢为1毫克/升的空气中，呼吸5—10分钟，可发生致命性中毒。，土壤中重金属砷可经水、大气及生物链最终危害人体健康，且此类污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点因此寻求治理此类污染的办法迫在眉睫。

1.2植物修复的概念

植物修复是生物修复的一种方式， 又称绿色修复 是以植物忍耐、 分解或

超量积累某种或某些化学元素的生理功能为基础， 利用植物及其共存微生物体系来吸收、 降解、 挥发和富集环境中污染物的一项环境污染治理技术。

1.3植物修复的优点

植物修复与传统的处理方式相比， 植物修复的主要优点是成本低， 处理设施简单， 适合大规模的应用， 利于土壤生态系统的保持， 对环境扰动小，具有美学价值等特点。因此植物修复对治理重金属污染有着重大的意义。 二：植物修复的机理

2.1 植物中砷的代谢

植物生长发育亦受到砷的影响， 砷是一种非必需元素， 并且无机种类砷具有植物毒性。但是， 某些植物种类例如：中国蕨类被证实可以积累高水平砷，并且因此提供一个砷污染环境修复的方法。

为了达到利用这些植物的独特的超富集的能力进行植物修复，我们了解植物砷的抗性和超富集特性的机理是必要的，由Raab 等所做一项研究提供了关于植物砷的解毒的重要进展。它认为, 植物设陷井防止亚砷酸盐由地下部进入地上部的繁殖组织，从而防止可能的突变因素。

2.2 植物砷吸收和解毒机制

砷解毒机制虽然在植物中仍然大部分未知，但在细菌和酵母砷的解毒机制已经被很好的描绘出来, 其共同点就是由砷酸盐还原酶将砷酸盐（AsⅤ）还原为亚砷酸盐（AsⅢ），然后由可诱导的选择性的运输蛋白将毒性的含氧AsⅢ阴离子从细胞中排除。迄今为止，这些微生物砷酸盐还原酶和AsⅢ 运输蛋白直向同源类似蛋白在植物中未被证实，因而当前没有证据证明植物使用同样的砷解毒机制。然而最近除了天然的砷超富集植物－蜈蚣草之外， 已经发现了几种植物可以耐受高浓度的砷。虽然砷解毒和抗性分子机制依然没有充分地被确定，然而已经证明植物解毒是由使As 还原为As 开始, 随后与巯基化合物形成配基解毒。

2.3砷的转运

在植物中，AsⅢ吸收机制和AsⅢ的进一步从根到地上部的转运依然需要被进一步去证明。现在已经有有力的证据证明AsO4-3 和磷酸盐(PO4-3) 由根中同样的

转运蛋白转运，但是它是怎样和以什么形式从根部转运到地上部尚未被证明。AsO4-3 和PO4-3比较，化学性质非常相似，而AsⅢ是相当不同的。因而只有AsⅤ 被ⅤⅢ

认为是通过PO4-3 的吸收途径吸收的。初步研究结果证明， 在植物中也许存在As

Ⅲ 转运蛋白将AsⅢ 从地下部转运到地上部。

三： 植物修复的展望

开发高效的策略以达到净化砷污染的土壤和水，并且减少在作物中砷的吸收使得通过食物链造成砷污染的危险降到最低是必需的。植物修复技术是污染的土壤和水修复的希望。例如， 自然砷超富集植物蜈蚣草可以用于修复砷污染的土壤。在湖南郴州高砷地区进行调查发现有些植物能在那些地方正常的生长，其中就包括蜈蚣草、大叶井口边草等植物。

植物修复是一种极具潜力的环境治理技术，其中超富集植物是当前植物修复技术研究的热点。蕨类植物蜈蚣草是一种砷的超富集植物.蜈蚣草能够正常生长在含砷2.34﹪的尾矿上,对砷具有极强的耐性,且生物量大,生长快,具有巨大的植物修复潜力。通过对前人研究成果的系统总结,提出了自然界存在

蜈蚣草、大叶井口边草不仅对砷有很强的忍耐能力和富集能力,而且生长快、生物量大、地理分布广、适应性强.因此在砷污染环境的修复方面具有良好的应用前景。

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