土壤重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物的影響

王欣若

(遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院，遼寧 110161)

土壤重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物的影響

王欣若

(遼寧省環(huán)境科學(xué)研究院，遼寧 110161)

土壤的重金屬污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，本文從土壤重金屬污染的內(nèi)涵及特點(diǎn)著手，深入分析重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物生長(zhǎng)形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、光合特性、營(yíng)養(yǎng)系統(tǒng)的影響。為今后重金屬污染的防治提供重要依據(jù)。

鉛鎘植物影響

1研究背景

1.1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀及其來(lái)源

隨著現(xiàn)代工業(yè)和城市的迅猛發(fā)展，城市化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)集約化以及公路交通擴(kuò)大化，加快了土壤重金屬污染的進(jìn)程。據(jù)報(bào)道，目前我國(guó)受鎘（Cd）、砷（As）、鉻（Cr）、鉛（Pb）等重金屬污染的耕地面積近2. 0×107hm2，約占總耕地面積的1/ 5；其中工業(yè)“三廢”污染耕地面積1.0×106hm2，污水灌溉的農(nóng)田面積3.3×103hm2[1]。因此，世界各國(guó)對(duì)其高度重視，有關(guān)環(huán)境重金屬問(wèn)題的研究也日益增多，并逐步成為國(guó)際科學(xué)界研究的熱點(diǎn)[2]。

1.2 土壤中重金屬Pb、Cd的概況與危害

重金屬Pb、Cd屬于潛在污染物，在土壤中具有穩(wěn)定、易于積累以及不易去除等特性[3]。重金屬在土壤環(huán)境中主要以水溶態(tài)、交換態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、沉淀或難溶態(tài)復(fù)合物、硅酸鹽礦物等結(jié)構(gòu)存在。其中，水溶態(tài)的重金屬易被植物直接吸收，其釋放的程度卻需土壤環(huán)境因子的調(diào)節(jié)[4]。

2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

2.1 重金屬Pb、Cd污染對(duì)植株生長(zhǎng)的影響

Pb、Cd進(jìn)入植物，集中并積累到一定程度，表現(xiàn)出來(lái)的毒害癥狀通常為植株矮小、生長(zhǎng)緩慢、退綠、產(chǎn)量下降等。大麥?zhǔn)蹸d污染后，種子的萌發(fā)率、根系生長(zhǎng)的速率均下降，并且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)和處理濃度增大而加劇。當(dāng)土壤Pb含量達(dá)到1000mg/ kg時(shí)，小麥葉色灰綠，植株矮小、不分粟、成熟延遲、結(jié)實(shí)減少，小麥子粒Pb含量可達(dá)1. 5 mg/kg[5]。種類不同，植物出現(xiàn)的中毒癥狀和臨界活度均有不同。不同Cd濃度下，玉米和白三葉草在8 umol 時(shí)出現(xiàn)了明顯的癥狀，黑麥草在28umol、卷心菜在14 umol時(shí)才能出現(xiàn)癥狀[6]。植物的不同部位，對(duì)重金屬蓄積的量不同。植物機(jī)體蓄積Pb的順序是∶根＞莖＞葉＞果。Pb、Cd對(duì)植物生長(zhǎng)影響的大小和植物的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期也有聯(lián)系。向日葵的幼苗在0.01 mmo1. L-1Pb處理下，幼苗生物量和根系長(zhǎng)度與對(duì)照相比有所增大，等到增長(zhǎng)到0.1 mmo1. L-1時(shí)，生物量和長(zhǎng)度均隨濃度的升高而下降，葉片產(chǎn)生黃色斑點(diǎn)，出現(xiàn)失綠等癥狀[7]。

2.2 重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響

重金屬對(duì)線粒體膜上ATP酶活性的抑制，是由于鉀離子和水分子的滲透作用具有方向性，終將引起線粒體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。大蒜根尖細(xì)胞核中的核質(zhì)經(jīng)Cd處理后高度凝聚；近皮層2-3層細(xì)胞的胞質(zhì)收縮明顯，出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象；線粒體殼的數(shù)量變少或減至為零，大多數(shù)細(xì)胞液泡化程度升高，高爾基體的數(shù)目嚴(yán)重減少[8]。

2.3 重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物細(xì)胞膜透性和MDA含量的影響

植物細(xì)胞膜系統(tǒng)是植物細(xì)胞和外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)能量交換和信息交流的界面和屏障，其穩(wěn)定性是細(xì)胞進(jìn)行正常生理功能的基礎(chǔ)。此外，Cd能夠加劇膜脂過(guò)氧化程度[9]。枇杷在不同濃度的Cd處理下，葉片細(xì)胞的MDA含量和電解質(zhì)滲出率均隨Cd濃度的增大而增大[10]，說(shuō)明是Cd脅迫引起枇杷葉片膜透性的破壞，加劇了細(xì)胞膜脂過(guò)氧化活動(dòng)。

2.4 重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物光合系統(tǒng)的影響

光合作用是植物的能量來(lái)源和物質(zhì)基礎(chǔ)，重金屬對(duì)光合作用的抑制是限制植物生長(zhǎng)、影響植物產(chǎn)量最重要的因素[11]。過(guò)量的重金屬Pb、Cd導(dǎo)致葉綠素a/b值發(fā)生變化，葉綠素含量降低，從而使光合作用受抑制[12]。土壤重金屬Pb、Cd的污染對(duì)植物光合系統(tǒng)的影響與植物種類有關(guān)。谷緒環(huán)、金春文等[13]研究表明，在Pb、Cd污染下，兩個(gè)不同品種蘋(píng)果的光合特性所受的影響不同。

2.5 重金屬Pb、Cd污染對(duì)植物可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

可溶性糖作為植物的代謝產(chǎn)物和結(jié)構(gòu)底物參與脅迫反應(yīng)，可溶性蛋白則既作為構(gòu)成生理生化過(guò)程的活性基礎(chǔ)。植物可溶性糖和可溶性蛋白含量受土壤重金屬Pb、Cd污染的影響，并因處理濃度和植物種類的不同而變化[14]。學(xué)者研究結(jié)果表明，隨Pb、Cd處理濃度的增加，大麥根系中可溶性糖含量降低。

3 總結(jié)與展望

重金屬對(duì)植物的毒害是多方面的,是研究土壤重金屬污染的重要課題，其中何為關(guān)鍵因子至今還不明白。本文主要總結(jié)了近年來(lái)重金屬對(duì)植物生長(zhǎng)形態(tài)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、光合特性、營(yíng)養(yǎng)系統(tǒng)的影響，重金屬濃度、植株種類都是受脅迫后表現(xiàn)出不同的癥狀的原因。因此，對(duì)這一問(wèn)題的透徹研究和應(yīng)用，將會(huì)為修復(fù)土壤重金屬污染提供快速、經(jīng)濟(jì)、有效的手段。

[1]萬(wàn)云兵, 仇榮亮, 陳志良等.2002.重金屬污染土壤中提高植物提取修復(fù)功效的探討[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 3(4)∶56-59.

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1007-6344（2015）06-0133-01