改善土壤重金屬污染，植物修復技術來幫忙
發(fā)布時間：
2023-11-22
土壤污染是全球性的環(huán)境問題，嚴重威脅人類健康，影響社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。合理應對耕地重金屬污染是當前我國急需解決的現(xiàn)實問題之一。
土壤污染是全球性的環(huán)境問題，嚴重威脅人類健康，影響社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。合理應對耕地重金屬污染是當前我國急需解決的現(xiàn)實問題之一。
記者7月3日從中國科學院昆明植物研究所獲悉，該所許建初研究團隊多年來從事植物對重金屬的響應機制和植物修復技術相關研究的李雄博士等人，在土壤重金屬污染修復植物資源篩選及植物響應重金屬的根際機理方面取得進展，該研究不僅篩選出了新的可以修復重金屬污染的植物資源，還有助于理解植物適應重金屬污染土壤的根際機理。
用植物去除土壤重金屬綠色簡單又經(jīng)濟
據(jù)2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國土壤總的點位超標率（重金屬超標點位在所有檢測土壤點位中的比例）達到16.1%，其中耕地、林地、草地土壤點位超標率分別為19.4%、10.0%、10.4%。從污染物來看，鎘、鎳、砷、銅、汞、鉛等重金屬及類金屬污染物的點位超標率分別為7.0%、4.8%、2.7%、2.1%、1.6%、1.5%。
李雄介紹，相對于物理和化學修復方法，以植物可吸收和富集重金屬的天然特性為基礎的植物提取技術，具有簡單、經(jīng)濟、綠色等優(yōu)點，是去除土壤中重金屬的有效方法。
目前，包括重金屬超富集植物在內的許多植物，已經(jīng)被用于修復重金屬污染土壤的研究或工程中。“因此，選育優(yōu)良的土壤重金屬污染修復植物資源并解析植物耐受和富集重金屬的潛在機制，對于通過植物修復技術應對突出的耕地重金屬污染問題具有重要意義。”許建初說。
探究特殊植物在污染土壤中正常生長的機理
原產于美洲的大花金雞菊，是菊科金雞菊屬多年生草本植物，在我國廣泛栽培。它對土壤要求不嚴，喜肥沃、濕潤排水良好的砂質土壤。
大量研究表明，土壤鎘污染主要來源于大氣中的鎘沉降，以及農藥、化肥和塑料薄膜的使用。此外，污水灌溉、污泥施肥、含重金屬廢棄物堆積以及金屬礦山酸性廢水污染等，也會造成土壤鎘污染。
在篩選土壤重金屬污染修復植物資源過程中，李雄等人發(fā)現(xiàn)，大花金雞菊對重金屬鎘具有較強的耐受性，能在每千克20毫克左右的土壤鎘濃度下安然無恙。
實驗數(shù)據(jù)表明，大花金雞菊是一種鎘富集型植物，可以用于土壤鎘污染的修復。李雄介紹，在每千克20毫克土壤鎘脅迫下，大花金雞菊體內的抗氧化酶和多種游離氨基酸被顯著誘導參與鎘解毒。
有意思的是，在植物根際，他們還發(fā)現(xiàn)了多種微生物類群的豐度在鎘污染下顯著改變。這些微生物可能還是鎘污染脅迫下維持大花金雞菊生長和活力的“好幫手”，它們有的直接影響植物對鎘的吸收，甚至部分微生物還可能參與了土壤中鉀的活化，從而調控植物對鎘的吸收。
此項研究，從植物生理和根際效應方面解析了大花金雞菊耐受和富集鎘的潛在機制。
除此之外，李雄等人通過種子萌發(fā)實驗發(fā)現(xiàn)，藥用大黃、掌葉大黃和雞爪大黃對重金屬鎘與鉛都有一定耐受性，它們在鎘、鉛復合污染的土壤中能正常生長。
相對于未種植植物的土壤，3種大黃的根際土壤的理化性質變化相似，或許是它們有不同的根系，各自“招募”了一些不同的根際細菌，這些不同的細菌，也促進了它們在鎘、鉛脅迫下的生長和活力，一些根際細菌可能直接影響植物對鎘和鉛的吸收。
此項研究，促進了對同屬植物響應重金屬特性異同的理解，相關研究結果發(fā)表在環(huán)境科學領域權威國際期刊《化學圈》上。
（原載于《科技日報》 2022-07-06 06版）
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