《城市重金屬污染探究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述》5200字_第1頁(yè)
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城市重金屬污染研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u165071.1重金屬污染概述 1309381.2廣西重金屬污染現(xiàn)狀 2236381.3重金屬污染對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 269811.3.1鉛(Pb)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 2135081.3.2鋅(Zn)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 4281831.3.3鉛鋅復(fù)合脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 522173參考文獻(xiàn) 51.1重金屬污染概述經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,環(huán)境污染問(wèn)題隨之而來(lái),尤其以土壤重金屬污染問(wèn)題最為突出。如果重金屬富集于土壤中,既造成農(nóng)作物品質(zhì)下降,生長(zhǎng)受到極大影響而減產(chǎn),也嚴(yán)重影響到人類(lèi)健康[15]。其中,全國(guó)相當(dāng)一部分面積的土壤已經(jīng)受到重金屬鉛污染,并且污染狀況日益嚴(yán)重,鉛(Pb)污染土壤問(wèn)題迫在眉睫。鉛為植物非必需元素,被植物根系吸收,長(zhǎng)期累積最終阻礙植物正常生長(zhǎng)發(fā)育[16-18]。鋅是植物生長(zhǎng)不可或缺的元素,但過(guò)量時(shí)會(huì)對(duì)植物造成負(fù)面影響[19]。而且土壤中的鉛、鋅容易產(chǎn)生復(fù)合污染。特別是Pb、Hg、Zn等多種重金屬富集于土壤中,極大地帶來(lái)人類(lèi)食品風(fēng)險(xiǎn),說(shuō)明人類(lèi)必須重視重金屬污染的治理。生物修復(fù)已成為將來(lái)十分可期的修復(fù)手段,尤其是篩選和利用對(duì)重金屬富集能力強(qiáng)的植物進(jìn)行生物修復(fù)成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[20]。當(dāng)今社會(huì)發(fā)展速度加快和人類(lèi)生活的范圍擴(kuò)大,土壤受到重金屬污染的日益嚴(yán)重,引起了人類(lèi)對(duì)治理污染土壤的極大關(guān)注。重金屬污染存在多種不良作用,如污染紅樹(shù)林[72-73]、污染水源及生態(tài)系統(tǒng)[74-75]等,可見(jiàn)動(dòng)植物生境中過(guò)量的重金屬存在較多不良影響。近年來(lái)隨著工業(yè)化與現(xiàn)代化的迅速發(fā)展,土壤重金屬污染的現(xiàn)象趨于日?;Y(jié)果趨于嚴(yán)重化[76]。如鉛即為一種常見(jiàn)的污染性重金屬,其隨著各類(lèi)工業(yè)活動(dòng)釋放于自然環(huán)境中[77]。鉛會(huì)對(duì)植物會(huì)造成嚴(yán)重的毒害作用,同時(shí)隨著食物鏈的富集逐漸進(jìn)入人體,危害人類(lèi)健康[78]。雖然部分重金屬元素(如:銅、鋅、鐵等)對(duì)人體具有一定的有益作用,但其含量過(guò)高對(duì)環(huán)境及動(dòng)植物均存在不良影響。重金屬污染作為一項(xiàng)長(zhǎng)期誘導(dǎo)植物進(jìn)化的非生物脅迫因子,可能會(huì)導(dǎo)致不同生態(tài)型的發(fā)育[79]。城市快速發(fā)展與受到污染的過(guò)程中,Ba(鋇)、Cd(鎘)、Hg(汞)、Mn(錳)、Mo(鉬)、Ni(鎳)、Pb(鉛)、Zn(鋅)等重金屬的排放等情況受到注重[80]。重金屬對(duì)人體健康存在較大影響,故應(yīng)在城市地區(qū)開(kāi)展重金屬濃度監(jiān)測(cè)等工作[81]。1.2廣西重金屬污染現(xiàn)狀廣西因礦產(chǎn)資源豐富的特點(diǎn)被譽(yù)為“有色金屬之鄉(xiāng)”,在部分地區(qū)出現(xiàn)了代表性金屬礦產(chǎn),如“平果鋁礦”、“南丹錫礦”、“寧明膨潤(rùn)土礦”等。廣西賓陽(yáng)、興濱等地有錳、錫、銻等多種礦石資源[82-83]。隨著此類(lèi)金屬礦石的開(kāi)采,廣西時(shí)有發(fā)生水源、土壤受重金屬污染的事件。龍江河拉浪水庫(kù)、大新縣、賀江等地均出現(xiàn)重金屬超標(biāo)的現(xiàn)象[37]。針對(duì)廣西土壤重金屬污染現(xiàn)狀存在諸多研究。何宇等人發(fā)現(xiàn),廣西九洲江流域存在較多重金屬污染,而此類(lèi)污染主要來(lái)源于農(nóng)藥、化肥、畜禽養(yǎng)殖業(yè)等方面[84];廣西百色市鋁土礦復(fù)墾區(qū)土壤中Pb、Zn、Cd、As等重金屬含量均超過(guò)《農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),綜合污染指數(shù)較高,屬于重度污染,由此影響其上種植的蔬菜品質(zhì)[85];廣西鉛鋅礦區(qū)周?chē)霈F(xiàn)較多土壤Pb、Zn、Hg、Cd、As污染[86-87];平樂(lè)、桂林等地出現(xiàn)鎘污染[88-89]由此可見(jiàn),土壤重金屬污染情況在廣西較為常見(jiàn),已成為目前制約糧食油料作物、園林植物等生長(zhǎng)的重要因素,相關(guān)研究亟待補(bǔ)充。1.3重金屬污染對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響土壤重金屬污染嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)。少部分重金屬元素是植物生長(zhǎng)不可或缺的元素,如銅、鋅和錳等金屬元素是植物體內(nèi)大量酶促反應(yīng)的輔助因子,對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、形成細(xì)胞等生化過(guò)程有重要作用;但金屬元素超過(guò)植物所需的量時(shí),則會(huì)抑制其生長(zhǎng)發(fā)育,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致植株死亡[21-23]。此外,植物受重金屬脅迫影響的程度和癥狀與重金屬的種類(lèi)密切相關(guān),如鉛、鎘、汞等重金屬離子可取代蛋白質(zhì)功能基團(tuán)中的金屬離子,最終導(dǎo)致植株生長(zhǎng)緩慢,矮小和生育期推遲等,嚴(yán)重時(shí)甚至不開(kāi)花等[24]。重金屬一旦進(jìn)入植物細(xì)胞中,植物體便會(huì)啟動(dòng)一系列的調(diào)控方式(如次生代謝、金屬螯合等)以響應(yīng)此變化[25-26],如產(chǎn)生存在極強(qiáng)抗氧化活性的酚類(lèi)化合物等方面[27-28]。1.3.1鉛(Pb)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響鉛是毒性很強(qiáng)的土壤重金屬污染之一。進(jìn)入植物體內(nèi)的鉛離子會(huì)改變細(xì)胞膜透性,破壞葉綠體等細(xì)胞器結(jié)構(gòu),從而對(duì)植物光合作用、碳氮代謝乃至生長(zhǎng)發(fā)育造成阻礙[29]。低濃度的鉛處理對(duì)植物產(chǎn)生有利影響,但過(guò)量則不利植株正常生長(zhǎng)。鉛會(huì)顯著影響種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及根、芽的生長(zhǎng)及物質(zhì)積累,對(duì)根的抑制作用更為明顯[30];鉛脅迫對(duì)植物根系中DNA甲基化率和全甲基化率起到顯著降低作用,與此同時(shí)可提高根系的半甲基化率[31-32]。即使非常微量的鉛脅迫都會(huì)對(duì)植物造成嚴(yán)重傷害(如:DNA損傷、細(xì)胞膜通透性損害、有絲分裂受阻等)[33]。目前針對(duì)很多植物均存在鉛脅迫相關(guān)研究,劉素純等[34]發(fā)現(xiàn)低濃度鉛(100mg/L)有利于黃瓜幼苗的早期生長(zhǎng),當(dāng)鉛濃度大于200mg/L時(shí),黃瓜幼苗生長(zhǎng)隨脅迫濃度增加抑制作用越強(qiáng)。魏建兒等[35]發(fā)現(xiàn)白三葉在鉛脅迫下時(shí),種子發(fā)芽率、根長(zhǎng)和活力指數(shù)隨著鉛濃度的增加逐漸降低;施翔等人[36]研究結(jié)果表明,楓香(Liquidambarformosana)幼苗在鉛脅迫環(huán)境下葉片光合色素含量有所下降,而其根系對(duì)鉛的吸收量較大,不同濃度的鉛均對(duì)楓香葉片存在毒害;胡倩等人[37]研究發(fā)現(xiàn)海南風(fēng)吹楠(Horsfieldiahainanensis)苗木在鉛脅迫下可溶性蛋白、可溶性糖、SOD、POD活性及游離脯氨酸含量均隨著濃度增加表現(xiàn)出先升后降的變化;廖家蓉等人[38]研究結(jié)果表明,鉛脅迫在出筍盛期對(duì)地被竹筍期生長(zhǎng)節(jié)律存在一定影響,且新竹中超氧陰離子和丙二醛含量會(huì)隨著鉛脅迫程度增強(qiáng)而逐漸增加;李琬婷等人[39]發(fā)現(xiàn),中華常春藤(Hederanepalensis)可通過(guò)增加可溶性蛋白含量、激活抗氧化系統(tǒng)等途徑表現(xiàn)出對(duì)鉛脅迫的耐性,而高強(qiáng)度鉛脅迫卻會(huì)刺激其徒長(zhǎng);中華常春藤葉片熒光參數(shù)對(duì)鉛脅迫環(huán)境表現(xiàn)出抑制-促進(jìn)-抑制的趨勢(shì),最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PSⅡ?qū)嶋H光合效率(YⅡ)等指標(biāo)隨脅迫環(huán)境變化波動(dòng)較大,但其葉綠素含量無(wú)顯著變化,僅表現(xiàn)為隨鉛脅迫濃度的增大逐漸上升的趨勢(shì),但未達(dá)到顯著水平[40];陳銀萍[41]等人研究結(jié)果表明,外源鉛脅迫可使三葉鬼針草(Bidenspilosa)產(chǎn)生內(nèi)源一氧化氮,從而降低根中ROS的產(chǎn)生,促進(jìn)幼苗根系活力,對(duì)Pb脅迫條件下的三葉鬼針草幼苗起到緩解氧化損傷的作用。此外,鉛脅迫對(duì)煙草生長(zhǎng)、葉形態(tài)建成等方面均存在顯著影響,過(guò)氧化物酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量逐漸上升,而煙堿含量降低,品質(zhì)受到一定的影響,過(guò)強(qiáng)鉛脅迫條件不利于優(yōu)質(zhì)煙葉形成[42];曹峰對(duì)紅錐(Castanopsishystrix)的研究發(fā)現(xiàn),鉛脅迫環(huán)境會(huì)影響紅錐幼苗生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,鉛濃度為250mg/kg時(shí)對(duì)紅錐幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,但高強(qiáng)度鉛脅迫處理下紅錐幼苗相對(duì)株高、地徑增長(zhǎng)量、生物量、根系發(fā)育均出現(xiàn)了抑制現(xiàn)象[43];李泊玉對(duì)紅花風(fēng)鈴木(Handroanthusimpetiginosus)幼苗進(jìn)行鉛脅迫研究表明,不同濃度鉛處理下其株高地徑相對(duì)增量、比葉面積、各部分生物量、根系生長(zhǎng)指標(biāo)等均隨鉛溶液濃度的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),而相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛、可溶性糖和可溶性蛋白含量都隨著鉛溶液濃度的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),總體而言紅花風(fēng)鈴木幼苗對(duì)鉛具有一定的抗性和耐性[44]。對(duì)于鉛脅迫的研究亦出現(xiàn)在黃花風(fēng)鈴木(Handroanthuschrysanthus)[45]、洋常春藤(Hederahelix)[46]、金花茶(Camellianitidissima)[47]等園林植物及部分藥用植物[48]中。1.3.2鋅(Zn)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響重金屬元素Zn對(duì)植物的生理代謝起著重要作用。外源添加低濃度鋅時(shí)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。但鋅濃度過(guò)大時(shí)會(huì)阻礙植物生長(zhǎng)乃至導(dǎo)致死亡。鋅通過(guò)破壞葉綠素、減弱幼苗根細(xì)胞活力、加深根木質(zhì)化程度等方面影響植株生長(zhǎng)[49],且對(duì)植物種子萌發(fā)等環(huán)節(jié)也具有非常重要的影響[50]。徐衛(wèi)紅等[51]研究發(fā)現(xiàn),鋅在一定范圍內(nèi)(0~520mg/kg)促進(jìn)了黑麥草(Loliumperenne)生長(zhǎng),高Zn2+(16mmol/kg)對(duì)黑麥草地上部生長(zhǎng)有一定促進(jìn)作用。聶湘平[52]研究發(fā)現(xiàn)在砂培條件下,Zn2+>1.0mM顯著抑制大葉相思(Acaciaauriculiformis)的生長(zhǎng)發(fā)育,導(dǎo)致植株矮化、主根伸長(zhǎng),根毛發(fā)育受到抑制。姜礅等人[53]研究結(jié)果表明,過(guò)量的Zn元素會(huì)抑制銀中楊(Populusalba)的生長(zhǎng)發(fā)育并影響其代謝狀況及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量,從而出現(xiàn)次生物質(zhì)含量增多、蛋白酶抑制劑活性減弱等現(xiàn)象;此外,Zn還可通過(guò)影響甘藍(lán)型油菜(Brassicanapus)發(fā)芽期下胚軸長(zhǎng)中編碼鋅指蛋白家族成員(B-box型和ZFP1)、谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶GSTU21、細(xì)胞壁相關(guān)激酶蛋白和一些重要的轉(zhuǎn)錄因子(BnaA07g27330D、BnaA02g30270D、BnaA07g27840D、BnaA07g31860D、BnaA07g28000)等達(dá)到影響植物生長(zhǎng)的作用[54]。但鋅對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制影響并不一定是絕對(duì)的。楊俊興等人研究表明,部分濕地植物(如石菖蒲(Acorustatarinowii)等)對(duì)鋅存在較強(qiáng)的抗性及富集作用,通過(guò)根系滯留、體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞活性氧清除等作用緩解Zn脅迫,從而達(dá)到修復(fù)污染土壤及水體的作用[55]。陳秀靈發(fā)現(xiàn),不結(jié)球白菜(Brassicarapa)對(duì)0-800mg/L鋅脅迫具有一定的耐性,且各器官存在奢侈吸收鋅的現(xiàn)象,其根系通過(guò)有機(jī)酸分泌螯合重金屬的機(jī)制緩解鋅毒害,增強(qiáng)適應(yīng)性[56],在大白菜(Brassicapekinensis)[57]等植物中也存在這類(lèi)研究。1.3.3鉛鋅復(fù)合脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響鉛鋅復(fù)合脅迫對(duì)植物的生長(zhǎng)有著巨大的影響。如通過(guò)糖代謝平衡的影響使得植株生長(zhǎng)期延長(zhǎng)[58]等。此外,高濃度的鉛鋅脅迫會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)進(jìn)程起到重要的影響,具體表現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)指標(biāo)顯著下降、推遲開(kāi)花、生殖生長(zhǎng)受影響、營(yíng)養(yǎng)元素吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)受阻等方面[59]。植物胚根伸長(zhǎng)、根系生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)元素(如NPK等)吸收、根系解剖結(jié)構(gòu)等方面也會(huì)在鉛鋅復(fù)合脅迫的條件下受到顯著影響[60]。易玄凱等人發(fā)現(xiàn),鉛鋅脅迫對(duì)苦楝(Meliaazedarach)體內(nèi)Rubisco酶活性及RuBP再生過(guò)程起到明顯抑制作用,其碳同化能力受阻,光合作用受到明顯影響,而此影響隨著鉛鋅處理水平提高及時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)[61];此外,高濃度鉛鋅復(fù)合脅迫條件下山蒼子(Litseacubeba)幼苗相對(duì)單一Pb2+脅迫受影響更重,而葉綠素含量、抗氧化物酶活性等指標(biāo)也受到不同程度的影響[62];韓良澤等人對(duì)鉛鋅礦脅迫條件下泡桐(Paulowniafortunei)根系進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析表明,差異基因主要富集于以核糖體途徑為主的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工、胞吞作用、RNA轉(zhuǎn)運(yùn)、剪接體等7個(gè)代謝通路之中[63]。楚晶晶對(duì)大葉女貞(Ligustrumcompactum)的研究表明,鉛鋅脅迫對(duì)其光合系統(tǒng)存在一定的影響,相比對(duì)照,其PSⅡ最大熒光產(chǎn)量(Fm)、PSⅡ?qū)嶋H量子效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ有效量子效率(Fv/Fm’)、表觀(guān)量子效率(ETR)均顯著減少,PSⅡ反應(yīng)中心受到脅迫環(huán)境的影響,兩個(gè)光系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)性[64];楊遠(yuǎn)祥等人[65]研究表明,鉛鋅脅迫處理?xiàng)l件下小鱗苔草(Carexgentilis)葉片葉綠素含量呈降低的趨勢(shì),地上及地下部分出現(xiàn)較多丙二醛積累。此外,鉛鋅脅迫的研究亦出現(xiàn)于部分藥用植物(栝樓(Trichosantheskirilowii)[66])、蔬菜(雍菜[67])、草坪植物[68]中。部分植物,如假繁縷等對(duì)鉛鋅有較大轉(zhuǎn)運(yùn)、富集能力,具有鉛鋅富集植物的特征,故可用于鉛鋅礦區(qū)污染土壤修復(fù)[69]。但鉛鋅之間可能存在一定的相互作用。藍(lán)煥杰等人發(fā)現(xiàn)鉛可能在一定程度上能抑制鋅進(jìn)入普陀山苔草(Carex)細(xì)胞內(nèi),降低鋅對(duì)細(xì)胞的毒害作用[70],對(duì)于小鱗苔草等植物亦有類(lèi)似研究[71]。參考文獻(xiàn)[1]中國(guó)植物志[M].北京:科學(xué)出版社,2004.[2]中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所.廣西植物志·第二卷[M].廣西科學(xué)技術(shù)出版社,2005.[3]許建本,蘇秀芳,莫耀芳.超聲波輔助法提取假蘋(píng)婆樹(shù)葉總黃酮及其清除羥自由基能力[J].食品工業(yè)科技,2018,39(23):199-202+209.[4]WongMH.Distributioncharacteristicsoffluorideandaluminuminsoilprofilesofanabandonedteaplantationandtheiruptakebysixwoodyspecies.[J].environmentinternational,2001,26(5):341-346.[5]何春梅,陳林,王發(fā)國(guó),等.香港長(zhǎng)洲島野生植物資源及其應(yīng)用研究[J].中國(guó)園林,2012,28(4):47-51.[6]黃柳菁,張榮京,王發(fā)國(guó),等.澳門(mén)青洲山白楸+假蘋(píng)婆+破布葉群落特征研究[J].武漢植物學(xué)研究,2010,28(1):81-89.[7]龐潔,和太平,黎向東,等.防城金花茶國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)植物群落的聚類(lèi)分析[J].廣西科學(xué)院學(xué)報(bào),2008(3):189-193.[8]吳嘉琳,胡柔璇,何秀銀,等.干旱脅迫及復(fù)水對(duì)假蘋(píng)婆和蘋(píng)婆光合特性的影響[J].綠色科技,2016(15):11-13.[9]梁寧,韋歷.瑤藥蘋(píng)婆和假蘋(píng)婆的顯微鑒別研究[J].中國(guó)民族醫(yī)藥雜志,2010,16(8):46-48.[10]黃麗君,徐健,楊志強(qiáng),等.假蘋(píng)婆砧木嫁接蘋(píng)婆試驗(yàn)初報(bào)[J].中國(guó)南方果樹(shù),2017,46(2):124-126.[11]吳嘉琳,胡柔璇,何秀銀,等.干旱脅迫及復(fù)水對(duì)假蘋(píng)婆和蘋(píng)婆光合特性的影響[J].綠色科技,2016(15):11-13.[12]吳竹妍,蔡靜如,錢(qián)瑭璜,等.鹽脅迫下5種華南鄉(xiāng)土植物的反應(yīng)特性及耐鹽性評(píng)價(jià)[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2015,27(12):19-24+28.[13]杜萬(wàn)平,黃中強(qiáng).攀枝花市城市森林樹(shù)種選擇[J].西南林學(xué)院學(xué)報(bào),2010,30(5):38-43.[14]謝正苗,黃銘洪,葉志鴻.鋁超積累植物和鋁排斥植物吸收和累積鋁的機(jī)理[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2002(10):1653-1659.[15]鄭喜珅,魯安懷,高翔,等.土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法[J].土壤與環(huán)境,2002,11(1):79-84.[16]姚廣,高輝遠(yuǎn),王未未,等.鉛脅迫對(duì)玉米幼苗葉片光系統(tǒng)功能及光合作用的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2009,29:1162-1169.[17]沙翠蕓,孟慶瑞,王靜,等.兩種彩葉植物對(duì)鉛脅迫的生理響應(yīng)[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26:36-40[18]董璟琦,雷秋霜,張紅振,等.磷酸鹽穩(wěn)定化修復(fù)鋅污染土壤小試和工程效果評(píng)估[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2018,12:923-930.[19]胡鵬杰,李柱,鐘道旭,等.我國(guó)土壤重金屬污染植物吸取修復(fù)研究進(jìn)展[J].植物生理學(xué)報(bào),2014,50:577-584.[20]蔡囊,李吉躍,李永杰.土壤重金屬污染下植物效應(yīng)研宄進(jìn)展[J].林業(yè)與環(huán)境科學(xué),2009,25(2):71-77.[21]江行玉,趙可夫.植物重金屬傷害及其抗性機(jī)理[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2011,7(01):92-99.[22]沙爾比亞.阿合尼亞孜.重金屬對(duì)植物影響及其解決措施[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(5):182-183.[23]宋雪英,宋玉芳,孫鐵珩,等.石油污染土壤植物修復(fù)后對(duì)陸生高等植物的生態(tài)毒性[J

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