【科技日报】改善土壤重金属污染,植物修复技术来帮忙

发布时间:2022-07-22

土壤污染是全球性的环境问题,严重威胁人类健康,影响社会经济的可持续发展。合理应对耕地重金属污染是当前我国急需解决的现实问题之一。

记者7月3日从中国科学院昆明植物研究所获悉,该所许建初研究团队多年来从事植物对重金属的响应机制和植物修复技术相关研究的李雄博士等人,在土壤重金属污染修复植物资源筛选及植物响应重金属的根际机理方面取得进展,该研究不仅筛选出了新的可以修复重金属污染的植物资源,还有助于理解植物适应重金属污染土壤的根际机理。

用植物去除土壤重金属绿色简单又经济

据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国土壤总的点位超标率(重金属超标点位在所有检测土壤点位中的比例)达到16.1%,其中耕地、林地、草地土壤点位超标率分别为19.4%、10.0%、10.4%。从污染物来看,镉、镍、砷、铜、汞、铅等重金属及类金属污染物的点位超标率分别为7.0%、4.8%、2.7%、2.1%、1.6%、1.5%。

李雄介绍,相对于物理和化学修复方法,以植物可吸收和富集重金属的天然特性为基础的植物提取技术,具有简单、经济、绿色等优点,是去除土壤中重金属的有效方法。

目前,包括重金属超富集植物在内的许多植物,已经被用于修复重金属污染土壤的研究或工程中。“因此,选育优良的土壤重金属污染修复植物资源并解析植物耐受和富集重金属的潜在机制,对于通过植物修复技术应对突出的耕地重金属污染问题具有重要意义。”许建初说。

探究特殊植物在污染土壤中正常生长的机理

原产于美洲的大花金鸡菊,是菊科金鸡菊属多年生草本植物,在我国广泛栽培。它对土壤要求不严,喜肥沃、湿润排水良好的砂质土壤。

大量研究表明,土壤镉污染主要来源于大气中的镉沉降,以及农药、化肥和塑料薄膜的使用。此外,污水灌溉、污泥施肥、含重金属废弃物堆积以及金属矿山酸性废水污染等,也会造成土壤镉污染。

在筛选土壤重金属污染修复植物资源过程中,李雄等人发现,大花金鸡菊对重金属镉具有较强的耐受性,能在每千克20毫克左右的土壤镉浓度下安然无恙。

实验数据表明,大花金鸡菊是一种镉富集型植物,可以用于土壤镉污染的修复。李雄介绍,在每千克20毫克土壤镉胁迫下,大花金鸡菊体内的抗氧化酶和多种游离氨基酸被显著诱导参与镉解毒。

有意思的是,在植物根际,他们还发现了多种微生物类群的丰度在镉污染下显著改变。这些微生物可能还是镉污染胁迫下维持大花金鸡菊生长和活力的“好帮手”,它们有的直接影响植物对镉的吸收,甚至部分微生物还可能参与了土壤中钾的活化,从而调控植物对镉的吸收。

此项研究,从植物生理和根际效应方面解析了大花金鸡菊耐受和富集镉的潜在机制。

除此之外,李雄等人通过种子萌发实验发现,药用大黄、掌叶大黄和鸡爪大黄对重金属镉与铅都有一定耐受性,它们在镉、铅复合污染的土壤中能正常生长。

相对于未种植植物的土壤,3种大黄的根际土壤的理化性质变化相似,或许是它们有不同的根系,各自“招募”了一些不同的根际细菌,这些不同的细菌,也促进了它们在镉、铅胁迫下的生长和活力,一些根际细菌可能直接影响植物对镉和铅的吸收。

此项研究,促进了对同属植物响应重金属特性异同的理解,相关研究结果发表在环境科学领域权威国际期刊《化学圈》上。

《科技日报》(2022年7月6日 第6版)

来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2022-07/06/content_538036.htm?div=-1 



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