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罗汉松,植物对重金属的修复
罗汉松资料

罗汉松(Podocarpus macrophyllus)来自于罗汉松科,罗汉松属。

乔木,叶螺旋状着生,雄球花穗状、腋生。种子熟时肉质假种皮紫黑色,有白粉,种托肉质圆柱形,红色或紫红色。花期4-5月,种子8-9月成熟。


产于江苏、浙江、福建、安徽、江西、湖南、四川、云南、贵州、广西、广东等省区,栽培于庭园作观赏树。野生的树木极少。

材质细致均匀,易加工。可作家具、器具、文具及农具等用。

开头

文中的罗汉松是在昆明虚宁寺遇见的,关于罗汉松用途方面的介绍很少,搜索她的时候,看到一篇关于重金属富集植物筛选的文献。我们来看一看重金属对人体的危害和治理吧。

重金属污染

重金属和放射性核素如铀(U)、铅(Pb)、镉(Cd)、钴(Co)、铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、汞(Hg)、砷(As)、镍(Ni)、铯(137Cs)和锶(90Sr)等在土壤中高度富集。

恶化土壤环境质量,影响农作物的产量和品质,严重危害土壤的生态循环,其通过食物链进入人体,危害人们的身体健康,威胁人类的生存环境。

微量元素钴是人和动物必需的微量元素之一,是参与和构造维生素12特定结构的元素。

但高浓度的钴明显抑制植物生长发育,钴含量高的农产品也会损害人和动物的健康,造成心肌和胰腺损伤,降低甲状腺浓缩碘的能力等,因此土壤中钴污染越来越受到人们广泛的关注。

土壤中钴的含量与土壤种类和降雨量等有关,一般有适当砂土的粘土和淤泥中钴的含量较高,土壤钴部分来自降雨沉积。

钴主要的污染来源有矿藏开采、原子能工业排放的废物、核武器试验的沉降物、医疗放射性和科研放射性等。

压水堆核电站主要的放射性液态流出物是放射性钴,排出的放射性钴中有58Co和60Co。其中60Co毒性较大,因其半衰期较长、γ射线能量高。

60Co放射源的应用非常广泛,几乎遍及各行各业,在农业上,常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害和食品辐照保藏与保鲜等;

在工业上,常用于无损探伤、辐射消毒、辐射加工、辐射处理废物,以及用于厚度、密度、物位的测定和在线自动控制等;在医学上,常用于癌和肿瘤的放射治疗。

钴是植物生长的必需微量元素,是维生素B12的组成成分,适量的低浓度钴对植物生长有促进作用,但是如果浓度过高将使植物受到毒害作用。

如果食用了含放射性钴的食品,会导致脱发,严重损害人体血液内的细胞组织,造成白血球减少,引起血液系统疾病,如再生性障碍贫血症,严重的会使人患上白血病(血癌),甚至死亡。

治理重金属污染土壤

物理修复是包括换土法、热解析、和电动修复等。物理修复对于污染重、面积小、短时间内极易扩散的土壤修复比较实用,效果明显,适应性广,但容易破坏土壤结构,导致土壤肥力下降。

化学修复是通过向土壤中加入固化剂、有机质、化学试剂等,通过吸附、氧化还原、拮抗、络合、螯合或沉淀作用,以降低重金属的生物有效性。

常用的化学修复方法有固化、稳定化和淋洗。一般适用于污染严重但面积较小的土壤,修复易操作,但会破坏土壤结构,费用高,不能从根本上除去重金属。

生物修复包括植物修复、微生物修复、以及植物微生物的联合修复。利用植物去除农田污染物已有300多年历史,利用植物修复放射性核素污染土壤在20世纪50年代就已开发应用。

植物修复是指利用植物和植物生长及其共存的微生物作为技术手段来净化环境中的有机和无机污染物,主要依靠植物及其根际微生物菌群自然发生的进程来达到控制、隔离、去除或降解污染物的目的。

植物修复技术具有可操作性强、不破坏土壤理化性质、不引起二次污染、且对防止污染土壤风蚀、水蚀均有良好的效果等优点。

植物修复的类型

植物提取,主要是利用超富集植物将土壤或水体中的金属元素转运到植物的地上部,再通过收获植物将金属元素移走以降低土壤或水体中的金属含量。

要求该植物具有生物量大、生长快、抗病虫害能力强和适应性广的特点,并具备对多种金属元素有较强的富集能力。

一些有机酸(如醋酸、柠檬酸、苹果酸)能够促进铀在土壤中的溶解和在植物体内的快速富集,其中柠檬酸的作用最强。

向铀污染土壤中加入20mmol/L的柠檬酸,3天后使印度芥菜和大白菜地上部分对铀的富集量提高1000倍,达5000mg/kg,这是见于报道的生长在铀污染土壤上最高的植物地上部分铀富集量。

根际过滤是指利用植物大量的根系从废水中吸收,富集和沉淀重金属或放射性核素、有机物等污染物,从而达到消除环境污染的目的。

水培的Brassica juncea根系能够沉淀水体中的多种重金属、类金属和放射性元素,包括镉、铬、铜、铅、锌和铀。

植物固定是指植物通过某种生化过程使污染基质中放射性核素的流动性降低,生物可利用性下降,从而减轻对植物的毒性。

适用于固化污染土壤的理想植物应是一种能忍耐高含量污染物、根系发达的多年生常绿植物。

这类植物主要通过保护土壤不受侵蚀,减少土壤渗漏来防止污染物的流失,并通过在根部累积和沉淀,或通过根系吸收金属元素来增加对污染物的固定。

其根系分泌的粘胶状物质可与金属离子竞争性结合,使其在植物根外沉淀,同时也影响其在土壤中的迁移性。

虽然植物固定并没有减少生长介质中污染物的总量,但却能够降低金属元素在土壤中的活性,减少向植物的地上部分运输,从而降低金属或放射性核素污染的环境风险。在不适宜实施植物提取的情况下,植物固定是一种很好的选择。

植物挥发是利用植物去除环境中部分挥发污染物的方法,即植物将污染物吸收于体内后又将其转化为气态物质而释放到大气中。植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质,以减轻环境危害。

研究发现,一些植物能将体内Se、As、Hg等甲基化而形成可挥发性的分子,释放到大气中去。烟草能使毒性大的二价汞转化为气态汞。

超富集植物

经过科学家的多年探索,现已发现上千种重金属超富集植物。多数为Ni超富集植物,其次为Cu、Zn超富集植物,多金属超富集植物尤为罕见。

可能是因为每种植物对不同重金属的吸收、转化、迁移效率存在差异,多种重金属在植物吸收通道中的竞争,以及不同重金属毒性的加合效应,使得能同时超富集多种重金属的植物数量非常稀少。

印度芥菜和菥蓂可以用来修复湿地重金属污染土壤,Thlaspi可以有效的吸收Zn、Pb和Cd3种重金属,Brassica可以有效的吸收Zn、Pb、Cd和Ni4种重金属。

白杨也可以吸收金属Ni,印度芥菜可超量吸收重金属污染土中的Cu、Zn、Pb和Cd,可对土壤中难溶态镉进行吸收及活化。

玉米和豌豆对Pb有很好的吸收效果,燕麦可以有效的修复被Zn污染的土壤。黑心菊可大量富集Cd、Cu、Pb和Zn。

粉叶蕨对As有很好的富集效果,是一种As超富集植物。红树植物体内能吸收贮藏大量的Hg,As超富集植物蜈蚣草,大叶井口边草也是一种As的超富集植物。

东南景天可超富集Cd和Zn和富集Pb、Cu。扁穗牛鞭草和野薄荷为Cr超富集植物。圆锥南芥具有同时超量富集Pb、Zn和Cd的能力。

天蓝遏蓝菜是综合型超富集植物,其吸收Zn,Cu的效果明显;紫花苜蓿对Pb有较强的富集作用,是一种Pb超富集植物。

结尾

植物富集作用就介绍到这里啦,环境对植物也很重要呢,如果污染环境,最后还是会吃到我们肚子里呢。

参考文献

(1)钴的富集植物筛选 李黎 西南科技大学

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