重金属对植物生长的影响综述

重金属对植物生长的影响综述化工院2008级4班摘要：本文主要阐述植物对重金属的吸收，重金属在植物体内的富集运转情况和国内外学者研究重金属对植物生长的影响的进展与展望。关键字：重金属植物吸收生长影响重金属污染已经成为环境生物学关注的焦点，当土壤中重金属离子超过植物对重金属离子的自净作用时，将对植物的生长发育产生不良的影响[1]。重金属主要通过采矿、电镀、油漆等工业而排出，进而间接或直接地对植物造成危害。目前，随着国内外多起重金属污染事件的不断涌现，重金属的污染越来越受到国内外专家学者的重视，并且许多专家就此展开研究。1.引言植物生长在有重金属污染的环境中，因受重金属的胁迫，植物与重金属接触界面首先受到影响，并且这种影响随着胁迫时间的延长和重金属浓度的升高，植物的损害也会逐渐增加[2]。植物受重金属的伤害程度、伤害症状与重金属的种类关系密切。重金属金属被植物吸收后并不是全部向上部运输，其中大部分重金属离子任然留在根内，主要与根内的蛋白质结合，形成稳定的螯合物并滞留在根部，一部分重金属向地上部位运输，根系表面吸收的重金属离子先横穿根的中柱，到达导管中，然后通过蒸腾作用输送到地上部位[3]。重金属作为植物生长的非必须元素，当其在植物体内积累达到一定量时，植物会出现毒害的情况，通常情况下，会出现植物的根、茎生长缓慢，叶片泛黄、卷曲、出现斑点、生长缓慢、植株矮小、产量和质量大幅度下降等生长发育不良的症状。重金属离子首先通过植物根茎的吸收进入植物体内，当达到一定量时，就会抑制植物根尖细胞的伸长并使细胞的木质化速度加快，导致根部变短变粗[4]。重金属在植物叶片中的影响主要是通过抑制植物的光合作用，重金属在叶片中积累到一定程度时会导致叶绿体及色素解体、增加化学猝灭并降低光合效率，重金属还会强烈抑制气孔开放。重金属通过植物根系进入植物体内后会其他离子的吸收运转会造成一定的影响，导致植物体内的新陈代谢发生紊乱，对植物的生长造成影响[5]。不过在植体内有一些化合物，如金属硫蛋白、植物络合素、有机酸等，通过与重金属的结合形成络合物，从而降低植物体内的重金属的含量，植物通过这类物质保持体内的各种离子的平衡。2.重金属测定方法2.1原子吸收光谱法原子吸收光谱法是重金属分析最早、最普遍的方法之一，主要有火焰和石墨原子吸收光谱法两种。火焰原子吸收光谱法具有灵敏度高、应用成熟、经济等优点，而石墨炉法对样品的消解技术要求较高，要求样品不含杂质，背景干扰小。在环境生物样品盒水样中，其背景值较低也相对简单，火焰法一直是应用的主要方法之一。有研究发现用硝酸-高氯酸消解，金属离子含量与吸收广度呈现出良好的线性关系，测定的结果标准偏差为1.3%-3.5%，加标回收率93%-107%。另外蒸发浓缩-火焰原子吸收光谱法在连续测定水中的铁、锰、铜、铅、锌、镉几种元素时，RSD均在5%以下，不同样品加标回收率为92.3%-103.7%[6],此法准确度高、精密度好、操作简便、分析速度快，并能充分满足低含量重金属地表水以及其他水样的测定，同时也实现了几种重金属的连续测定，大大拓宽了火焰原子吸收光谱法的应用范围。2.2氢化物发生-原子荧光光谱法氢化物发生-原子荧光光谱法是在样品消解后加入能产生游离态氢的还原剂，然后将试样溶液中的待测元素还原为挥化性的共价氢化物，有氩气带入石英原子化器中进行原子荧光测定[7]。2.3分光光度法分光光度法也是重金属分析应用较早的方法之一[8]，它利用显色剂与重金属离子形成稳定显色络合物，具有简便快捷、仪器简单、灵敏度高、成本低廉等优点。但是分光光度法需要寻找一种合适的络合剂，提高体系吸光度，这也是分光光度法的核心问题[9]。3.重金属污染修复技术3.1植物修复技术植物修复技术就是利用植物吸收、富集、降解或固定土壤中重金属离子或其他污染物,以消除或降低污染程度、修复环境的综合环境生物技术,有植物提取、植物挥发、植物稳定和植物促进等修复技术[10]。植物促进是根据重金属的螯合原理,向土壤中施加螯合剂如EDTA(乙二胺四乙酸)、柠檬酸等活化土壤中重金属,增加重金属的生物有效性,提高富集植物对重金属的积累,促进植物的吸收,这是植物修复发展的一个新方向。植物修复主要是通过收割地上部分而实现的,而施加螯合剂可以提高某些植物对重金属的吸收,促进了重金属向地上部分的转移。研究发现,向铅污染土壤中加入1.0g/kgEDTA24h后,Pb从根向枝干部分的净转移提高了120倍[11]。利用超积累植物修复重金属污染的土壤是一项绿色的治理方法,具有很大的开发前景。3.2客土法由于有些重金属只污染了表层土壤,所以有条件的地方可采用客土改良方法。具体做法是在被污染的土壤上覆盖一层好土,或将被污染的土壤部分或全部换掉,覆土或换土的厚度应大于污染层土壤的厚度[12]。但是,该法费工、费力,而且需要较大的资金投入。4.重金属对植物生长影响研究展望目前，重金属对植物生长发育的影响研究主要涉及重金属汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍和类金属砷等生物毒性重金属对植物生长发育的影响；对于植物而言，主要研究重金属对植物的出芽率、生长速率、产量等生长参数影响的浓度和时间效应，植物对重金属的吸收和重金属在植物体内的分布以及对植物超微结构的毒害等方面。随着原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、氢化物发生--原子荧光光谱法、分光光度法等技术的开发与进步，使得对植物中重金属含量、分布规律、变化形式等方面的研究更为深入、广泛和精确[13]。通过对重金属的各种污染事件的处理中可以看出国内外学者、专家对重金属在植物生长中的影响这方面的研究相当成熟。参考文献[1]周焱,钱肖余,罗安程.土壤和植物中镉的污染及防治，1995，5(12)；19-21.[2]陈怀满.土壤-植物系统中的重金属污染[M].北京:科学出版社，1996，1-14.[3]王慧忠,何翠屏，赵楠.镉对草坪植物生长特性及生物量的影响，2003-5；32-34.[4]鲁如坤，熊礼明，时正元.关于土壤一作物生态系统中锅的研究.土壤,1992，24（3）；129-132.[5]沙尔比亚·阿合尼亚孜.重金属对植物影响及其解决措施.新疆阿克苏，新疆阿克苏职业技术学院植物科：现代农业科学，2009-5，16（5）；182-183.[6]吴怡，曹旭，郭亚飞，邓天龙.重金属镉的分析方法研究进展，2010，17（10）；1-7.[7]章金鸿，李玫.植物对金属镉的吸收、分配及其影响因素，1999-9；14（3）；28-32.[8]李玫植物对金属镉的吸收及其影响因素，1999，20（2）；28-33.[9]宋瑜，金樑，蓸宗英，王晓娟.植物对重金属隔的响应及其耐受机理，2008，17（5）；84-91.[10]王志香，周光益，吴仲民等.植物重金属毒害及其抗性机理研究进展.河南林亚科技,2007,27(2)；26-29.[11]郭燕梅，王昌全，李冰重金属镉对植物的毒害研究进展，2008（3）；122-125.[12]陈玲,赵建夫,仇雁翎.环境监测[M].北京：化学工业出版社.2003；39-67.[13]国家环境保护局,土壤环境质量标准（GB15618-1995）[S].1995.