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華南植物園對超富集植物修復(fù)鎘污染土壤研究獲新進展
植物修復(fù)技術(shù)(Phytoremediation)是近二十年來發(fā)展起來的一種主要用于清除土壤重金屬污染的綠色生態(tài)技術(shù)。重金屬超富集植物(hyperaccumulator)及植物修復(fù)技術(shù)是當前學(xué)術(shù)界研究的熱點領(lǐng)域。與物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比，植物修復(fù)技術(shù)具有成本效益高、可原位施用、侵入性小、破壞性小等顯著優(yōu)點。
中科院華南植物園生態(tài)及環(huán)境科學(xué)研究中心博士生黃榮在導(dǎo)師李志安研究員的指導(dǎo)下，選用5種Cd超富集植物(籽粒莧、青葙、龍葵、商陸和伴礦景天)對不同pH值(分別為5.93和7.43)的土壤進行了植物修復(fù)試驗。除伴礦景天外，大多數(shù)超富集植物在酸性土壤中生長較好，生物量比在堿性土壤高19.59-39.63%。利用植物修復(fù)技術(shù)清除金屬污染土壤的潛力取決于超富集植物的金屬吸收能力、土壤性質(zhì)和植物-土壤關(guān)系的相互適應(yīng)度。在酸性土壤中，籽粒莧和青葙的Cd提取總量最高(分別為1.03 mg/盆和0.92 mg/盆)。在堿性土壤中，伴礦景天表現(xiàn)最好，主要是由于植物地上部鎘的高積累量(541.36 mg kg-1)。大多數(shù)植物在酸性土壤中的葉片Cd生物富集因子(BCF)均大于10，而在堿性土壤中則小于4。土壤鎘的有效性是造成重金屬提取能力差異的主要原因，在堿性和酸性土壤中，鎘的有效性分別為5.02%和48.50%。在堿性土壤中，植物主要通過分泌更多的小分子量有機酸而不是通過改變土壤pH值來增加根際土壤有效Cd含量。在酸性土壤中，植物使土壤有效Cd略有下降。高鈣、高鋅、高鐵的樹種從土壤中提取的Cd較多，Cd與葉片中Ca、Zn、Fe的含量呈正相關(guān)。土壤有效鈣、Mg2+、SO42-、Cl-在植物吸收Cd中不起關(guān)鍵作用。綜上所述，植物提取修復(fù)技術(shù)對酸性土壤具有可行性，而伴礦景天更適合于修復(fù)堿性的鎘污染土壤。
相關(guān)研究成已在環(huán)境領(lǐng)域知名SCI期刊Science of The Total Environment(《全環(huán)境雜志》)。該研究得到國家重點研發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金面上項目和廣東省自然科學(xué)基金等項目的資助。原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720310925?dgcid=coauthor#f0040
圖1 不同超富集植物對不同土壤的適應(yīng)機制。
圖2 不同植物葉片中元素的皮爾遜相關(guān)分析。
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