湯沁鈺

摘 要：近年來(lái)，國(guó)內(nèi)土壤重金屬污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，為了更好的治理和預(yù)防這一問(wèn)題的繼續(xù)惡化，有關(guān)部門(mén)工作人員采用了各種不同方法對(duì)污染土壤進(jìn)行了治理，其中以植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)最為常見(jiàn)。土壤重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)具有綠色廉價(jià)、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是超積累植物往往生物量低、生長(zhǎng)速度慢，現(xiàn)有的強(qiáng)化植物修復(fù)的物理化學(xué)等方法又存在修復(fù)成本高，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn)。因此尋求一條能夠大幅度提高植物修復(fù)效率，并且環(huán)境友好的微生物強(qiáng)化植物修復(fù)途徑，將具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。本文從植物生態(tài)修復(fù)概念入手，結(jié)合常見(jiàn)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)探討了其在重金屬污染土壤中的應(yīng)用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：超富集植物；重金屬；污染土壤；植物修復(fù)

1 植物修復(fù)技術(shù)概述

由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，全球土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為威脅人類(lèi)健康和影響人類(lèi)生活質(zhì)量的嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題。目前，我國(guó)受重金屬污染的耕地面積已近2000萬(wàn)hm2，占全國(guó)耕地總面積的近1/5，而采礦、冶煉、工業(yè)三廢的排放、汽車(chē)尾氣及城市生活垃圾等又不同程度地加劇了土壤重金屬污染。因此，重金屬污染土壤的修復(fù)已成為一個(gè)亟待解決的突出問(wèn)題。由于重金屬污染土壤具有隱蔽性、潛伏性和累積性等特點(diǎn)，給土壤的治理帶來(lái)的一定的困難。在此條件下，利用植物生態(tài)技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤的方法已成為環(huán)境科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。

植物修復(fù)技術(shù)是一種利用自然生長(zhǎng)（或遺傳工程培育）的植物修復(fù)污染土壤環(huán)境的污染治理技術(shù)的總稱(chēng)。即通過(guò)植物系統(tǒng)及其根際微生物來(lái)吸收、移去、揮發(fā)、累積一種或幾種重金屬元素之后，將植物（主要是地上部）收獲并集中處理，從而使污染土壤的重金屬部分移除。經(jīng)過(guò)多輪類(lèi)似的種植——收獲過(guò)程，使土壤重金屬含量降低到可接受的安全水平。

植物生態(tài)修復(fù)重金屬污染土壤技術(shù)的關(guān)鍵是篩選出對(duì)重金屬具有特殊吸收富集能力的植物，即重金屬的“富集植物”或“超富集植物”。超富集植物是指能超量吸收重金屬并將其運(yùn)移到地上部的植物，通常把植物葉片或地上部中含Cd達(dá)100mg/kg（干重），含Co，Cu，Ni，Pb達(dá)到1000mg/kg，Mn，Zn達(dá)到10000mg/kg以上的植物稱(chēng)為重金屬超富集植物，同時(shí)這些植物還應(yīng)滿足S/R>1的條件（S和R分別表示植物地上部分和根部重金屬的含量）。目前，全世界共發(fā)現(xiàn)有400多種超富集植物。超富集植物的評(píng)價(jià)指標(biāo)通常包括兩項(xiàng)，即生物富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。此外，還要考慮植物對(duì)重金屬的耐性、生物量（植物地上部分）及植物生長(zhǎng)周期等因素。實(shí)際上，這些評(píng)價(jià)指標(biāo)就是篩選超富集植物物種的依據(jù)。目前，作為該項(xiàng)技術(shù)走向?qū)嵱没淖钚聞?dòng)向，就是從自然環(huán)境中篩選（或利用基因技術(shù)人工培植）多種重金屬的超富集植物（尤其是優(yōu)勢(shì)雜草），用于重金屬污染土壤的環(huán)境修復(fù)。我們進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟趯ふ乙活?lèi)符合上述指標(biāo)的超富集植物。

2 常見(jiàn)植物修復(fù)方法分析

金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)是利用植物修復(fù)和消除由有機(jī)毒物和無(wú)機(jī)廢棄物造成的土壤環(huán)境污染，其是一種利用自然生長(zhǎng)植物或遺傳工程培育植物修復(fù)金屬污染土壤環(huán)境的技術(shù)總稱(chēng)，主要通過(guò)植物系統(tǒng)及其根際微生物群落來(lái)移去、揮發(fā)或穩(wěn)定土壤環(huán)境污染物。

2.1 植物提取法。種植一些特殊的植物，利用其根系吸收受污染土壤中的有毒有害物質(zhì)，并將其轉(zhuǎn)移至植物的地上部分，最后通過(guò)收割地上部分物質(zhì)的方式帶走土壤中的污染物。該技術(shù)最適合淺層且污染程度較低的土壤修復(fù)。

2.2 植物揮發(fā)法。利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)，使土壤中的汞、硒轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)以去除污染的一種方法。植物揮發(fā)只是將污染物從土壤中經(jīng)植物轉(zhuǎn)移到人氣中進(jìn)行稀釋?zhuān)@一方法只適用于揮發(fā)性污染物，所以應(yīng)用范圍小，并且將污染物轉(zhuǎn)移到大氣中對(duì)人類(lèi)和生物有一定的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 植物固化法。利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中污染健康的風(fēng)險(xiǎn)就是植物固化法。其只是暫時(shí)將其固定，在這個(gè)過(guò)程中土壤重金屬的含量并不減少，之后包括分解、螯合、氧化還原等多種過(guò)程。

2.4 根際過(guò)濾法。在重金屬污染的水體中種植特定的植物，通過(guò)植物龐大的根系和巨大的表面積，過(guò)濾、吸收、富集水體中重金屬元素，之后收獲處理植物，達(dá)到治理水體重金屬污染的目的就是根際過(guò)濾。如有效吸收清除水體中鎘、銅和硒就利用水科植物浮萍和水葫蘆。

3 植物修復(fù)技術(shù)在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用

超積累植物是植物修復(fù)中的主要作物，植物體中對(duì)重金屬元素的積累量超過(guò)普通植物100倍以上，超積累植物約有450種，廣泛分布于植物界的45個(gè)科，大多數(shù)屬于十字花科植物，以超積累鎳最多，有些能同時(shí)吸收和積累2種或2種以上的重金屬元素，目前植物修復(fù)技術(shù)具有巨大的市場(chǎng)潛力。

國(guó)內(nèi)關(guān)于植物修復(fù)的研究起步較晚，但也取得了一系列的成果。陳同斌等首次在中國(guó)找到了砷的超富集植物蜈蚣草；對(duì)砷有很好富集作用的是大葉井口邊草，其地上部分含砷量可達(dá)694mg/kg；修復(fù)土壤鉛污染的富集效果較好的植物是魯白、芥菜，這些植物在溫室砂培盆栽條件下，進(jìn)行鉛吸收和耐性實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其不僅生長(zhǎng)快，且地上部分鉛含量超過(guò)1000mg/kg，遷移總量和遷移率都很高；超富集銅的植物是鴨跖草；通過(guò)野外調(diào)查和溫室栽培發(fā)現(xiàn)，東南景天是很好的鋅超富集植物，在天然條件下的地上部分鋅平均含量為4515mg/kg。

蔬菜也對(duì)土壤中的重金屬有一定的富集作用。辣椒、四季豆、萵苣、紅蘿卜均對(duì)汞有一定的富集作用（氣汞濃度為57.6±14.7ng/m3），富集汞的能力最強(qiáng)的是辣椒，最低的是萵苣。姚會(huì)敏等發(fā)現(xiàn)，不同類(lèi)蔬菜及不同品種的同類(lèi)蔬菜之間，吸收和累積金屬的能力存在顯著差異；在雜草中篩選出龍葵等植物，莖和葉中富集系數(shù)也大于1（鎘含量均超過(guò)l00mg/kg），認(rèn)為是鎘超積累植物。

3 結(jié)束語(yǔ)

植物生態(tài)修復(fù)技術(shù)在重金屬污染土壤治理中極為常見(jiàn)，有著綠色環(huán)保性能好，社會(huì)生態(tài)綜、合效益良好優(yōu)勢(shì)，另外它治理的費(fèi)用比原來(lái)傳統(tǒng)技術(shù)低很多，并且、該方法的治理成效具有永久性，在重金屬污染土壤治理方面值、得推廣。因此，提出植物修復(fù)概念后，很快成為環(huán)境領(lǐng)域的全球性研究熱點(diǎn)，在環(huán)保領(lǐng)域上植物修復(fù)技術(shù)將成為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

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