[科普中国]-超积累植物

超积累植物，是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部积累的植物。被广泛接受的认定标准为：①超积累植物地上部分重金属含量是正常植物体内的100倍左右，且对不同的重金属元素有不同的临界值。②植物地上部分重金属含量高于根系周围的土壤，即富集系数（BCF1）大于1（富集系数=地上部植物中元素质量分数/土壤中元素质量分数）。③在污染地生长旺盛，生物量大，能正常完成生活史。世界上共发现有400多种超积累植物。1

简介植物能吸收利用并积累耐受环境中的金属离子，将它们输送并贮存在植物体的地上部分。因此研究不同植物对金属离子的吸收特性、筛选出能耐受且能超量积累重金属的植物是其中的关键2。

特征超积累植物是指那些能够超量积累重金属的植物，也有称之为超累积植物或超富集体。Brooks等在1977年首先提出“hyperaccumulator”这一概念，后来也有人用“accumulator”、“ metalaccumulating plant”，但目前大多数文献使用“hyperaccumulator”或“hyperaccumulatorplant”。超积累植物往往长期生长在重金属含量较高的土壤上，并经过不断的生物进化而形成的，或是通过遗传工程或基因工程培育、诱导而成的。因此它们一般具有以下几个重要特征：(1)体内某一金属元素浓度大于一定的临界值。由于不同元素在土壤和植物中的自然浓度不同，因此，临界值的确定取决于植物富集的元素类型。表1为常见重金属在土壤和普通植物中的平均浓度以及超积累植物的临界标准。(2)植物吸收的重金属大部分分布在地上部分，即有较高的地上部或根浓度比率。通常情况下，根内的Zn、Cd浓度往往比茎叶中的相应元素浓度高10倍以上，但在超积累植物中，茎叶内的重金属浓度超过了根内的元素水平 。(3)在重金属污染的土壤上这类植物能良好地生长，一般不会发生毒害现象。如邂蓝菜属的**ZnCd超富集植物天蓝遏蓝菜****（**T．caerulescens）自然生长的土壤全锌含量在218～16655ug/g，全铅在409～6025ug/g，全镉在4～118ug/g，交换性铅在5～3000ug/g，交换性镉在0．4～33ug/g。我国目前发现的超积累植物有：

蜈蚣草蜈蚣草中的砷含量竟可以达到1-2%，而且多集中于地上部分，可做改良土质土壤，一年可以收割三次之多。中科院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌，和他的研究团队在国内砷最为集中分布地带之一的广西环江地区，经长达3年时间研究找寻，一座有着1500多年历史的石门矿被科研人员发现，并将该矿附近100多种植物纳入搜索圈。经层层筛选以及遗传性能鉴定，当地大量存在的一种优势植物——蜈蚣草胜出。

东南景天东南景天(Sedum alfredii)是一种锌、镉、铅超积累植物，能将镉、锌、铅等较多地吸收到植株的地上部，有效减轻土壤重金属污染。

东南景天的地上部锌含量高达5000mg/Kg，富集系数为1.25～1.94，大于1；而营养液培养试验发现，东南景天地上部锌含量高达19674mg/Kg。

东南景天对镉污染修复效率较大，能对镉超积累。当土壤中镉含量为12.5～50mg/Kg时，矿山生态型东南景天的地上部在一年内(两茬)的积累量可达2～4mg/盆，其对土壤镉清除率达16%～33%。矿山生态型东南景天特别适合修复低、中度镉污染土壤。

商陆

镉--龙葵等。

超积累植物的发现历史“超积累植物”一词最先是由Brooks等1977年提出的，当时用以命名茎中镍含量（干重）大于1 000 mg/kg的植物。Minguzzi和Vergnano在意大利Tuscany地区的富镍蛇纹石风化土壤中找到了一种叫Alyssum bertolonii Desvaux（布氏香芥）的植物，该植物叶片中Ni的含量极高。Wild在非洲发现半卡马菊（Dicomaniccolifera）也是一种Ni超积累植物。Cole在澳大利亚发现一种叫Hybantbus floribundas (lindl.)F Muell（多花鼠鞭草）的Ni超积累植物。Severn和Brooks在其他地方也发现了相同的Ni超积累植物。其干叶中Ni含量达l%，叶灰分中Ni含量达23%。Ni和Cu都达到超积累水平。Jaffre报道了另一种Ni超积累植物——塞贝山榄（Serbertia accuminata），其汁液中Ni含量可达25.7%（干重）。Brooks等对富Ni地区的植物标本进行分析后发现，Ni超积累植物主要产于几个属，在已鉴别出的168种植物中，有45种Ni超积累植物属于庭芥属( Alyssum)。上述这些发现激起了科学家们的极大兴趣，促使Ni超积累植物的研究飞速地向前发展。

在Ni超积累植物研究快速发展的同时，其他类型的金属超积累植物如Cu、Co、、Mn、Pb、Se、Cd和Zn也相继被发现。超积累植物的概念已经扩大到植物对所有重金属元素的超积累现象，即指超量积累一种或同时积累几种重金属元素的植物2。

研究背景重金属指原子密度大于5g/cm3的金属元素，包括Cd、Cr、Hg、Cu、Pb、Zn、Ag、Ni等。近年来，由于矿山开采、金属冶炼、工业污水和污泥的农业应用，大量有毒有害的重金属进入土壤系统，对生态环境造成严重的破坏。重金属进人土壤中，首先会降低微生物数量和土壤酶活性，而且对土壤中有机污染物的降解、土壤的呼吸代谢、土壤的氨化和硝化作用都会产生抑制作用。其次，大多数重金属具有可迁移性差，不能降解等特点，会在生态系统中不断积累，毒性不断增强，从而导致生态系统的退化，并通过食物链影响人体健康对于重金属污染，传统的治理方法有排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法和化学法。这些方法不但费时、耗资，而且更容易造成环境的再度污染。因此，20世纪80年代起，土壤重金属污染的植物修复研究开始起步。与传统的处理方式相比，植物修复的主要优点是成本低，处理设施简单，没有二次污染，而且适合大规模的应用。植物修复包括:植物提取、植物固定、植物挥发、植物过滤等方法。这其中，植物提取是一种集永久性和广域性于一体的植物修复途径。植物提取是利用一些积累或超积累植物对重金属大量吸收并将其积累在地上部分，通过收获地上部分来减少土壤中重金属含量，而超积累植物的筛选是这一技术的关键。

超积累植物是指那些能够超量积累重金属并将其运移到地上部的植物，也可称为超积累植物或超富集植物。一般认为超积累植物对重金属的积累量超过一般植物100倍以上。而且，重金属超积累植物的认定要考虑3个条件:①植物地上部(茎或叶)重金属含量是普通植物在同一生长条件下的10~500倍，其临界含量分别为Zn、Mn10000mg/kg，Cd100mg/kg，Au l mg/kg，Pb、Cu、Ni、Co、As均为1000mg/kg。②植物地上部重金属含量应远大于其根部该种重金属含量，表现为特殊的吸收，转运重金属并储藏于地上部的能力。③植物对重金属具有较强的耐性，即能旺盛地在污染场地生长，植物生物量较大，生长周期短，能同时富集2种或2种以上重金属3。

本词条内容贡献者为:

李学强 - 教授 - 宁夏大学