摘 要 鉛是土壤中一種常見的重金屬污染物，對(duì)動(dòng)植物生長及人類健康具有極大的潛在隱患，土壤中的鉛不易被清除且難以被微生物分解。一些植物對(duì)重金屬的耐性及積累特性對(duì)于修復(fù)土壤中鉛的污染具有十分重要的作用。綜述鉛作為土壤重金屬的危害，簡(jiǎn)述植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。介紹植物修復(fù)技術(shù)之一——草坪草的修復(fù)作用，草坪草作為修復(fù)植物的優(yōu)劣，草坪草作為修復(fù)植物的應(yīng)用情況。結(jié)合國內(nèi)外的實(shí)際情況，對(duì)未來重金屬污染中植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)作了展望。

關(guān)鍵詞 鉛；重金屬污染；植物修復(fù)技術(shù)；草坪草

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.22.033

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近年來，由于工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，含有重金屬的污染物通過各種途徑不斷進(jìn)入土壤，造成了土壤大規(guī)模的重金屬污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了不可估量的損失。重金屬污染具有隱蔽性、長期性、不可逆轉(zhuǎn)和難處理等特點(diǎn)，受重金屬污染的土壤治理和修復(fù)成為當(dāng)下急需解決的生態(tài)與環(huán)境問題[1]。高濃度或長時(shí)間的重金屬污染會(huì)導(dǎo)致植物光合作用減弱，細(xì)胞內(nèi)酶的活性降低，細(xì)胞膜受損，種子發(fā)芽率降低，生長遲緩，產(chǎn)量降低，根系生長受阻等實(shí)質(zhì)性傷害，嚴(yán)重時(shí)可造成植株死亡[2]。土壤中重金屬對(duì)植物的影響可通過食物鏈間接影響動(dòng)物及人體的健康，從而引起各類疾病。

鉛是土壤重金屬污染中常見的污染源，其來源廣泛，長期積累后對(duì)動(dòng)植物及人類的影響較大，其引發(fā)的危害成為亟待解決的問題之一。

1鉛的危害

鉛是一種有毒性重金屬元素，嚴(yán)重影響人類健康及動(dòng)植物的生存。鉛可通過植物的根、莖或者葉進(jìn)入植物體內(nèi)，并在其內(nèi)部積累，當(dāng)積累量達(dá)到一定程度時(shí)，將對(duì)植物的生長發(fā)育和生理生化指標(biāo)造成不同程度的影響[3-5]。

1.1對(duì)植物生長的影響

土壤中的鉛濃度是影響植物生長的主要因素，低濃度的鉛對(duì)植物的生長具有一定的促進(jìn)作用，不同植物對(duì)鉛的需求量不同，例如400 mg·L-1的鉛離子溶液能夠提高白三葉種子發(fā)芽率，而800 mg·L-1的鉛離子溶液則對(duì)馬蹄金種子的發(fā)芽率具有一定的刺激作用[6]。然而，鉛處理對(duì)山芋和茄子的生長并無顯著影響[7]。因此，鉛對(duì)植物生長發(fā)育的影響不僅與鉛濃度有關(guān)，同樣與植物的種類甚至是土壤的類型有關(guān)。

1.2對(duì)植物光合作用和呼吸作用的影響

鉛進(jìn)入植物細(xì)胞后，可通過破壞光合作用機(jī)制及光合過程中電子傳遞鏈進(jìn)而影響植物的光合作用。研究表明，鉛對(duì)植物葉綠素的合成具有十分顯著的影響，隨著鉛濃度升高葉綠素含量降低。鉛離子濃度高低同樣對(duì)植物的呼吸作用具有一定的影響，如鉛能抑制水稻種子的呼吸作用，降低呼吸強(qiáng)度，從而阻礙其內(nèi)部?jī)?chǔ)藏物的分解和生長所需物質(zhì)的合成，造成水稻幼苗受到迫害，進(jìn)而發(fā)育畸形，影響產(chǎn)量[8]。

1.3對(duì)植物抗氧化酶系統(tǒng)及細(xì)胞膜的影響

植物內(nèi)部的抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)于植物抵御逆境傷害具有十分重要的作用。其中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）作為植物內(nèi)部3種重要的保護(hù)酶，對(duì)抵御鉛脅迫的傷害具有一定的保護(hù)功能。在一定的鉛濃度范圍內(nèi)，SOD、POD和CAT相應(yīng)地被誘導(dǎo)合成，參與降低或消除植物體內(nèi)活性氧的消除，并防止膜脂過氧化傷害，提高植物對(duì)逆境的適應(yīng)能力。但長時(shí)間或高濃度的鉛脅迫則會(huì)破壞植物體內(nèi)活性氧的保護(hù)酶防御系統(tǒng)，因而導(dǎo)致體內(nèi)酶活性的降低，因而在長期低濃度的鉛脅迫下會(huì)出現(xiàn)酶活性先增后降的變化趨勢(shì)。例如，在研究沿階草受鉛脅迫時(shí)，發(fā)現(xiàn)SOD、POD和CAT的活性隨著土壤鉛濃度的增加表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)[9]。

鉛離子對(duì)植物細(xì)胞膜的傷害主要體現(xiàn)在對(duì)細(xì)胞膜透性的破壞上，其破壞程度與鉛離子濃度及作用時(shí)間有關(guān)。鉛脅迫下的植物，其細(xì)胞膜透性增加，有毒物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞后會(huì)造成細(xì)胞內(nèi)離子和有機(jī)物質(zhì)外滲，最終使植物體內(nèi)一系列的生理生化反應(yīng)發(fā)生紊亂，致使正常的新陳代謝活動(dòng)遭到破壞，使植物的生長發(fā)育受到影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)劳鯷10]。

2植物修復(fù)技術(shù)簡(jiǎn)介

植物修復(fù)技術(shù)是由超積累植物演變而生的一種技術(shù)[11-12]。主要是指利用植物自身的生理特性，從環(huán)境中吸收或富集一種或多種污染元素及化合物，并在其內(nèi)部進(jìn)行正常代謝活動(dòng)，以達(dá)到去除環(huán)境中污染物為目的的一種新興的處理技術(shù)[13]。對(duì)土壤中重金屬的植物修復(fù)技術(shù)，則是指利用超積累植物去除污染土壤中的重金屬。

植物修復(fù)技術(shù)可以主要?dú)w納為3種類型：植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和植物吸收。

植物穩(wěn)定是指通過耐重金屬植物及其根系微生物的分泌作用進(jìn)而螯合、沉淀土壤中的重金屬，以降低其生物有效性和移動(dòng)性，達(dá)到固定、隔絕、阻止其進(jìn)入水體和食物鏈的途徑和可能性，減少對(duì)環(huán)境和人類健康危害的風(fēng)險(xiǎn)，但該方法并未徹底解決土壤重金屬污染問題，后續(xù)需進(jìn)一步對(duì)該法進(jìn)行研究和完善。植物揮發(fā)是利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)或微生物使土壤中的某些重金屬轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)，或者植物將某些重金屬吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)后，釋放到環(huán)境空氣中，但是該法會(huì)使重金屬從土壤轉(zhuǎn)移到空氣中，可能會(huì)造成二次污染，因此對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)具有一定的污染風(fēng)險(xiǎn)。植物提取則是利用專性超積累植物通過根系從土壤中吸取重金屬，并將其轉(zhuǎn)移、貯存到植物的地上部分，然后進(jìn)行收割處理，該法具永久性和廣域性，但是地上植物的處理較為麻煩?？偠灾鞣ǘ即嬖诳尚行?，但是都不完善，其處理后很可能造成二次污染，因此均需要進(jìn)一步的研究和改善[14]。

3植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

3.1優(yōu)點(diǎn)

植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有：1）治理成本低，效果永久。植物不需重復(fù)栽培，降低了成本，且植物進(jìn)行吸收和富集的過程是不可逆的，因而效果永久。2）治理過程屬于原位修復(fù)，對(duì)土壤環(huán)境的擾動(dòng)小。種植超積累植物時(shí)，是在受污染地區(qū)進(jìn)行正常栽種，對(duì)周邊的環(huán)境并無太大改動(dòng)，進(jìn)而造成的擾動(dòng)也小。3）修復(fù)過程一般無二次污染，甚至可以回收某些金屬。只要在處理過程中，嚴(yán)格把關(guān)各個(gè)環(huán)節(jié)，或者改進(jìn)處理方法，就有可能減少再次污染的發(fā)生。且植物富集金屬后，對(duì)植物進(jìn)行后期處理，還可提煉出重金屬。4）對(duì)美化環(huán)境具有一定的作用。因是采取的栽培超積累植物的方法，植物有綠化效果，故可起到美化環(huán)境的作用。

3.2缺點(diǎn)

植物修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)主要有：1）已知的超積累植物有限，極其稀少，無法滿足大多的需求。土壤重金屬污染的種類繁多，現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的超積累植物有限，且大多因受各種不利因素的影響，使其吸附效率低，根本無法滿足需求。2）修復(fù)植物的根系淺，無法吸取土壤深層的重金屬，即作用局限。修復(fù)植物大多屬于草本植物，其根系無法像喬木的根系一樣伸到更深層的土壤中，因而吸收和富集重金屬的量?jī)H限于表層。3）大多超積累植物只可富集一種重金屬，即效果單一；且在富集過程中，植物的各項(xiàng)生理生化特性均會(huì)影響其吸收效果，進(jìn)而降低修復(fù)效率。4）對(duì)超積累植物的后續(xù)處理問題，暫時(shí)還未研究出更為科學(xué)環(huán)保的方法，很可能會(huì)造成二次污染。

4植物修復(fù)技術(shù)之一：草坪草的修復(fù)作用

草坪作為生態(tài)環(huán)境中的重要組成部分，不僅是城市綠化的美容師，同時(shí)也擔(dān)任著減塵、減噪等功能的保衛(wèi)者，還可作為修復(fù)植物。

4.1草坪草作為修復(fù)植物的優(yōu)劣勢(shì)

草坪草作為應(yīng)用較廣的綠化植物，具生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、生物量大、抵抗力和固土力強(qiáng)的特點(diǎn)。因而對(duì)重金屬污染地區(qū)的污染修復(fù)，可以比之其他物種更易達(dá)到去除效果，且吸收的重金屬更多，處理效率更高。同時(shí)，草坪草具有較好的生態(tài)恢復(fù)與水土保持能力，可以克服土壤貧瘠、干旱、鹽漬化等惡劣環(huán)境而正常生長，達(dá)到理想的修復(fù)效果。此外，其具易于栽培和管理的特點(diǎn)，與其他植物競(jìng)爭(zhēng)時(shí)占有優(yōu)勢(shì)，且大多為多年生，再生力強(qiáng)，因此無需重復(fù)栽培，降低了修復(fù)的成本。

雖然草坪草作為修復(fù)植物具有較多優(yōu)點(diǎn)，但作為地被植物與動(dòng)物及人類接觸較多，有可能存在進(jìn)入食物鏈從而引發(fā)對(duì)動(dòng)物及人類健康的潛在危害[15]。

4.2草坪草作為修復(fù)植物的應(yīng)用情況

近年來，草坪草在土壤重金屬修復(fù)工作中發(fā)揮出了十分重要的成效?？v觀國內(nèi)外研究，草坪植物的修復(fù)作用越發(fā)引人注目。如國內(nèi)外廣泛栽培的多花黑麥草對(duì)鋅和鎘都有明顯的富集效果[16]；遍布于世界各地的高羊茅，不僅具有生長迅速的特性，同時(shí)可耐高濃度的鋅、鉛，對(duì)于修復(fù)鋅、鉛的污染土壤具有十分重要的作用；分布于中國長江以南等地（含臺(tái)灣地區(qū)）路旁、山坡草地或溝邊的馬蹄金，不僅抗病、抗污染能力強(qiáng)，也對(duì)鉛具有一定的富集能力。

5植物修復(fù)技術(shù)展望

植物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)處于快速發(fā)展，并且具有廣闊運(yùn)用前景的新技術(shù)，對(duì)各種重金屬污染土壤都具有可靠的運(yùn)用性。本文根據(jù)國內(nèi)外的實(shí)際情況，對(duì)植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展提出一些展望。

1）現(xiàn)階段的修復(fù)植物大多只可富集一種重金屬，因而對(duì)于重金屬的復(fù)合污染，還未能夠很好地解決。今后在植物修復(fù)技術(shù)的研究中，應(yīng)著手尋找富集多種金屬的植物，從而提高修復(fù)效率，這是一項(xiàng)值得深究的問題。

2）土壤重金屬污染的修復(fù)是一項(xiàng)長久的修復(fù)工程，技術(shù)人員需要嚴(yán)格把關(guān)，避免二次污染?，F(xiàn)階段的植物修復(fù)技術(shù)，在后期處理環(huán)節(jié)中的技術(shù)尚不完全，還需要廣大研究人員研究出更合理的處理方法，避免二次污染，造成更大程度上的損失。

3）現(xiàn)階段發(fā)現(xiàn)的修復(fù)植物有限，且還存在不易成活、吸收量低等情況，因此在發(fā)現(xiàn)具有富集金屬的植物時(shí)，要對(duì)其盡快開展研究，找出適合其生長繁衍的環(huán)境，提高修復(fù)效率。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）