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摘要：抗重金属植物不仅能在重金属污染的环境中正常生长而且还能治理重金属污染的土壤，水体，从而达到美化环境，治理污染的目的，这就是植物修复技术。本文主要讲了重金属污染对植物的危害及植物修复机制。
关键词：重金属;植物修复;污染;生态
1 重金属对植物的伤害
1.1 水分代谢
重金属对植物的毒害在于阻碍作物中水分输送，引起永久性的质壁分离并使植物组织失水，重金属对植物蒸腾作用的影响也十分明显，在低浓度毒物的刺激下，细胞膨胀，气孔阻力减小，蒸腾加速。
1.2 核酸代谢
由于重金属可以影响 DNA 和 RNA 的含量，而 DNA 和RNA 通过转录和翻译与蛋白质合成有关，因此，重金属还可以抑制蛋白质的合成。
1.3 植物激素
细胞内积累的重金属可以通过各种方式影响植物本身的生理生化活动，干扰细胞的正常代谢，对植物自身激素的分泌产生直接的伤害作用。
1.4 碳水化合物代谢
重金属污染时植物体内碳水化合物代谢紊乱，可导致可溶性糖和淀粉含量降低。
1.5 重金属对膜透性的破坏
重金属胁迫可导致植物细胞膜透性的严重破坏，使细胞膜透性增加。细胞膜的损伤必然导致膜上结合酶和细胞内酶的平衡失调， 大量物质外渗， 有毒物质能自由进入细胞，导致细胞一系列生理生化过程的紊乱，严重时导致植株的死亡。
1.6 重金属对光合作用的影响
重金属离子对植物光合作用的影响是复杂的、多方面的。不同重金属离子可能有不同的作用部位和作用方式，而相同的重金属离子又因浓度和作用于不同的植物而有所差别。
1.7 重金属对植物呼吸作用的影响
重金属胁迫下，植物呼吸作用紊乱，供给正常生命活动的能量减少。
1.8 重金属对植物酶活性的影响
重金属胁迫可导致酶活性的失活、 变性，甚至酶的破坏， 重金属胁迫还可导致碳水化合物合成代谢、氮素代谢等代谢的失衡。
2 植物耐受重金属胁迫的机制
尽管重金属对植物有毒害作用，但仍有大量植物能生长在富含重金属的土壤中。这些植物本身会发生一系列生理生化以及分子生物学方面的变化，形成特定的耐性机制，以适应变化了的环境。经研究，植物对重金属抗性的获得可通过两种途径，避性和耐性，这两条途径并不排斥，往往能统一作用于一个植物上。
（1）避性。一些植物可通过某种外部机制保护自己，使其不吸收环境中高含量的重金属从而免受毒害，称之为避性。（2）耐性。耐性是指植物体内具有某些特定的生理机制，使植物能生存于高含量的重金属环境中而不受伤害，此时植物体内具有较高浓度的重金属， 耐性又具备两条基本途径，即金属排斥性（排除体外和根富集重金属离子）和金属积累（与细胞壁结合、进入液泡和形成重金属络合物 ）。
3 植物修复技术
植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。
4 国内外植物修复技术的研究进展
在国外，污染土壤的植物修复技术的基础理论研究起步较早，已取得不少研究成果，在理论研究的同时，国外在植物修复技术的开发与推广方面也做了大量的开创性工作。如英国已开发出多种耐重金属污染的草本植物用于净化污染土壤中的重金属和其它污染物，并已将这些开发出来的草本植物推向商业化进程。
相比之下，我国在耐重金属污染机理的基础研究方面也做过不少工作。但超积累植物的基础研究工作几乎是一块空白。植物修复技术的应用研究工作开展得较少，也未正式走向商业化进程。植物-土壤-微生物界面之间的研究工作主要集中在栽培作物如水稻等。正常环境中野生植物的根际微生物和土壤酶活性的研究工作做得不多。重金属超常环境中植物-土壤-微生物-重金属之间的关系研究也很薄弱。
5 植物修复技术的优点
相比于其他的方法，植物修复技术更具有发展前景。它不仅成本低，对环境危害小。而且在治理重金属污染的过程中，还能美化环境，被植物修复后的土壤可以种植农作物，这将一定程度上解决中国可用耕地逐渐减少的问题。除此之外，植物修复技术也更容易被人们接受。
6 植物修复技术的缺点及局限
植物修复技术虽然具有很多优点，但同时还有很多问题。例如，需针对不同污染状况的土壤选用不同的生态型植物;植物对重金属的选择作用限制了植物修复技术在多种重金属污染土壤治理方面的应用前景;对土壤肥 力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水与灌溉 系统等条件有一定的要求;超积累植物通常矮小、生物量低、生长缓慢、生长周期长，因而修复效率低，不易于机械化作业;植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤，因此，必须在植物落叶前收割并处理植物器官。
随着社会的不断进步，重金属污染也越来越严重，对重金属污染的治理刻不容缓。污染土壤的植物修复技术是一个很新的研究领域，具有很大的市场潜力。大范围推广使用该项技术还有相当多的问题有待解决。我国幅员辽阔，种质资源异常丰富，研究、 开发和利用这些野生超积累植物资源是一件十分有意义的事。 这不仅是科学研究、 国际合作的需要和为国争光的需要，也是关系到我们自身安危以及子孙后代幸福的需要。
参考文献：
[1] 杨世勇，王方，谢建春.重金属对植物的毒害及植物的耐性机制[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2004（01）.
[2] 周建华，王永锐.硅营养缓解水稻幼苗Cd、Cr毒害的生理研究[J].应用与环境生物学报，1999（01）.
[3] 李元，王焕校，吴玉树. Cd、Fe及其复合污染对烟草叶片几项生理指标的影响[ J] .生态学报， 1992 （02）.
[4]. 李荣春. Pb、Cd 及其复合污染对烤烟叶片生理生化及细胞亚显微结构的影响[J].植物生态学报，2000（04） .
[5].孔祥生，张妙霞，郭秀璞.C d毒害对玉米幼苗细胞膜透性及保护酶活性的影响[J] .农业环境保护，1999（03）.
[6] 李荣春. Pb、Cd及其复合污染对烤烟叶片生理生化及细胞亚显微结构的影响[ J] .植物生态学报，2000（04）.
[7] 代全林.重金属对植物毒害机理的研究進展[J].亚热带农业研究，2006（02）.
[8] 杨世勇，王方，谢建春.重金属对植物的毒害及植物的耐性机制[J]. 安徽师范大学学报（自然科学版），2004（01）.
（作者单位：中国葛洲坝集团有限公司宜昌基地管理局）
关键词：重金属;植物修复;污染;生态
1 重金属对植物的伤害
1.1 水分代谢
重金属对植物的毒害在于阻碍作物中水分输送，引起永久性的质壁分离并使植物组织失水，重金属对植物蒸腾作用的影响也十分明显，在低浓度毒物的刺激下，细胞膨胀，气孔阻力减小，蒸腾加速。
1.2 核酸代谢
由于重金属可以影响 DNA 和 RNA 的含量，而 DNA 和RNA 通过转录和翻译与蛋白质合成有关，因此，重金属还可以抑制蛋白质的合成。
1.3 植物激素
细胞内积累的重金属可以通过各种方式影响植物本身的生理生化活动，干扰细胞的正常代谢，对植物自身激素的分泌产生直接的伤害作用。
1.4 碳水化合物代谢
重金属污染时植物体内碳水化合物代谢紊乱，可导致可溶性糖和淀粉含量降低。
1.5 重金属对膜透性的破坏
重金属胁迫可导致植物细胞膜透性的严重破坏，使细胞膜透性增加。细胞膜的损伤必然导致膜上结合酶和细胞内酶的平衡失调， 大量物质外渗， 有毒物质能自由进入细胞，导致细胞一系列生理生化过程的紊乱，严重时导致植株的死亡。
1.6 重金属对光合作用的影响
重金属离子对植物光合作用的影响是复杂的、多方面的。不同重金属离子可能有不同的作用部位和作用方式，而相同的重金属离子又因浓度和作用于不同的植物而有所差别。
1.7 重金属对植物呼吸作用的影响
重金属胁迫下，植物呼吸作用紊乱，供给正常生命活动的能量减少。
1.8 重金属对植物酶活性的影响
重金属胁迫可导致酶活性的失活、 变性，甚至酶的破坏， 重金属胁迫还可导致碳水化合物合成代谢、氮素代谢等代谢的失衡。
2 植物耐受重金属胁迫的机制
尽管重金属对植物有毒害作用，但仍有大量植物能生长在富含重金属的土壤中。这些植物本身会发生一系列生理生化以及分子生物学方面的变化，形成特定的耐性机制，以适应变化了的环境。经研究，植物对重金属抗性的获得可通过两种途径，避性和耐性，这两条途径并不排斥，往往能统一作用于一个植物上。
（1）避性。一些植物可通过某种外部机制保护自己，使其不吸收环境中高含量的重金属从而免受毒害，称之为避性。（2）耐性。耐性是指植物体内具有某些特定的生理机制，使植物能生存于高含量的重金属环境中而不受伤害，此时植物体内具有较高浓度的重金属， 耐性又具备两条基本途径，即金属排斥性（排除体外和根富集重金属离子）和金属积累（与细胞壁结合、进入液泡和形成重金属络合物 ）。
3 植物修复技术
植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。
4 国内外植物修复技术的研究进展
在国外，污染土壤的植物修复技术的基础理论研究起步较早，已取得不少研究成果，在理论研究的同时，国外在植物修复技术的开发与推广方面也做了大量的开创性工作。如英国已开发出多种耐重金属污染的草本植物用于净化污染土壤中的重金属和其它污染物，并已将这些开发出来的草本植物推向商业化进程。
相比之下，我国在耐重金属污染机理的基础研究方面也做过不少工作。但超积累植物的基础研究工作几乎是一块空白。植物修复技术的应用研究工作开展得较少，也未正式走向商业化进程。植物-土壤-微生物界面之间的研究工作主要集中在栽培作物如水稻等。正常环境中野生植物的根际微生物和土壤酶活性的研究工作做得不多。重金属超常环境中植物-土壤-微生物-重金属之间的关系研究也很薄弱。
5 植物修复技术的优点
相比于其他的方法，植物修复技术更具有发展前景。它不仅成本低，对环境危害小。而且在治理重金属污染的过程中，还能美化环境，被植物修复后的土壤可以种植农作物，这将一定程度上解决中国可用耕地逐渐减少的问题。除此之外，植物修复技术也更容易被人们接受。
6 植物修复技术的缺点及局限
植物修复技术虽然具有很多优点，但同时还有很多问题。例如，需针对不同污染状况的土壤选用不同的生态型植物;植物对重金属的选择作用限制了植物修复技术在多种重金属污染土壤治理方面的应用前景;对土壤肥 力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水与灌溉 系统等条件有一定的要求;超积累植物通常矮小、生物量低、生长缓慢、生长周期长，因而修复效率低，不易于机械化作业;植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属污染物重返土壤，因此，必须在植物落叶前收割并处理植物器官。
随着社会的不断进步，重金属污染也越来越严重，对重金属污染的治理刻不容缓。污染土壤的植物修复技术是一个很新的研究领域，具有很大的市场潜力。大范围推广使用该项技术还有相当多的问题有待解决。我国幅员辽阔，种质资源异常丰富，研究、 开发和利用这些野生超积累植物资源是一件十分有意义的事。 这不仅是科学研究、 国际合作的需要和为国争光的需要，也是关系到我们自身安危以及子孙后代幸福的需要。
参考文献：
[1] 杨世勇，王方，谢建春.重金属对植物的毒害及植物的耐性机制[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2004（01）.
[2] 周建华，王永锐.硅营养缓解水稻幼苗Cd、Cr毒害的生理研究[J].应用与环境生物学报，1999（01）.
[3] 李元，王焕校，吴玉树. Cd、Fe及其复合污染对烟草叶片几项生理指标的影响[ J] .生态学报， 1992 （02）.
[4]. 李荣春. Pb、Cd 及其复合污染对烤烟叶片生理生化及细胞亚显微结构的影响[J].植物生态学报，2000（04） .
[5].孔祥生，张妙霞，郭秀璞.C d毒害对玉米幼苗细胞膜透性及保护酶活性的影响[J] .农业环境保护，1999（03）.
[6] 李荣春. Pb、Cd及其复合污染对烤烟叶片生理生化及细胞亚显微结构的影响[ J] .植物生态学报，2000（04）.
[7] 代全林.重金属对植物毒害机理的研究進展[J].亚热带农业研究，2006（02）.
[8] 杨世勇，王方，谢建春.重金属对植物的毒害及植物的耐性机制[J]. 安徽师范大学学报（自然科学版），2004（01）.
（作者单位：中国葛洲坝集团有限公司宜昌基地管理局）