胡迪 陳松 宋奇 張宇 竇夢(mèng)雪 呂豐宏 林紀(jì)鵬 胡錦昆 王馨甜 金明蘭 閆博佼

摘 要：本文首先闡述了重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及植物在銅、鎳污染地區(qū)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)的地位及價(jià)值，接著總結(jié)研究及相關(guān)文獻(xiàn)后得出植物中天門(mén)冬對(duì)北方部分銅污染地區(qū)土壤的生態(tài)修復(fù)情況；車(chē)前草對(duì)北方部分地區(qū)鎳污染的生物修復(fù)情況，并得出目前在這兩方面的研究仍存在很大問(wèn)題，有很大繼續(xù)探索空間的初步結(jié)論。

關(guān)鍵詞：植物；銅、鎳；生態(tài)修復(fù)；北方地區(qū)

引言：

銅、鎳是動(dòng)植物和人體總不可或缺的微量元素，其含量的過(guò)多或過(guò)少都會(huì)對(duì)生物的生存和生活產(chǎn)生不可或缺的影響，由于其污染范圍廣、流動(dòng)不易察覺(jué)、影響時(shí)間長(zhǎng)且影響程度大的特點(diǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){生命本身，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)化生產(chǎn)融入生活，銅、鎳進(jìn)入生命體的途徑越來(lái)越多，含量也隨之加劇，在食物鏈的續(xù)集作用下，終將由各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到作為頂端生物的人類(lèi)體內(nèi)，在身體中續(xù)集達(dá)到一定量后嚴(yán)重危害我們生命健康，如果不加以遏制及修復(fù)，無(wú)異于慢性自殺，近年來(lái)，由于人們關(guān)注的重點(diǎn)更多得轉(zhuǎn)移至健康，我國(guó)的相關(guān)研究獲得國(guó)家及人們的大力支持，國(guó)際上擁有豐富的借鑒經(jīng)驗(yàn)、大量的參考靠文獻(xiàn)，即使重金屬污染難以去除，我國(guó)在銅、鎳污染地區(qū)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)上仍獲得了很大進(jìn)步，在這一背景下，研究其相關(guān)技術(shù)是非常有意義和價(jià)值的，其研究的持續(xù)性與可能性獲得了充分的保證，而植物對(duì)重金屬污染地區(qū)的生態(tài)修復(fù)講究比較成熟，本文對(duì)銅、鎳兩種金屬對(duì)北方部分污染地區(qū)的修復(fù)進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)實(shí)驗(yàn)探索并將數(shù)據(jù)總結(jié)為初步結(jié)論，為今后的實(shí)驗(yàn)做參考。

1.土壤中重金屬污染修復(fù)技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)獲得調(diào)整， “退二進(jìn)三”、“退城進(jìn)園”的政策在許多城市都獲得了很好的響應(yīng)，土地的價(jià)值在大到國(guó)家小到個(gè)人的眼中都變得越來(lái)越重要，土壤的質(zhì)量也成為了從科研人員到開(kāi)發(fā)或耕種人民都息息相關(guān)的重要因素。在土壤質(zhì)量的保護(hù)上，大量重污染工業(yè)的關(guān)閉及污染的相關(guān)遏制是很重要的一方面，但對(duì)現(xiàn)有土壤污染的修復(fù)及重金屬的去除更是重中之重，其研究發(fā)展進(jìn)程，直接關(guān)系著在有限的土地資源下，又有多少土地可以重新迅速投入到開(kāi)發(fā)利用中。在保護(hù)安全性的修復(fù)工作中，歐美國(guó)家態(tài)度比較積極，首先做出了嘗試，歐洲每年投入約20億的資金用于修復(fù)250萬(wàn)個(gè)受污染的土地，美國(guó)則成立了專(zhuān)門(mén)的超級(jí)基金項(xiàng)目（NPL）[1]，該項(xiàng)目基金在將成熟的研究投入到實(shí)際應(yīng)用中起到了尤為突出的作用，為土壤修復(fù)的未來(lái)起到了指引作用，有效的使部分受污染土地獲得了改善。我國(guó)目前主要由分離去除、固定穩(wěn)定、及隔離三個(gè)重要思路[2]，在物理、化學(xué)、生物等方面均有涉及，由于銅、鎳分離較困難，傳統(tǒng)的過(guò)量堿析出發(fā)對(duì)其效果并不理想，且兩種元素在生物體內(nèi)又具有不可或缺的作用，故采用生物法具有很高的嘗試價(jià)值，而植物在有限的條件下是較理想的研究載體，其生長(zhǎng)發(fā)育與土壤又有最直接的關(guān)系，相比于選擇動(dòng)物作為修復(fù)主題的情況，在生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及安全等方面考慮較少，復(fù)雜性較低，因此，土壤的生物修復(fù)中，植物修復(fù)可行性更高，是廣大研究群體的大多數(shù)選擇，其發(fā)展也最迅速、最成熟，研究從產(chǎn)生成果到投入到實(shí)際應(yīng)用總的周期更短[3]，在此背景下，本文研究亦主要探索植物對(duì)銅、鎳污染地區(qū)的生態(tài)修復(fù)。

2.植物在銅、鎳污染地區(qū)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究

2.1天門(mén)冬對(duì)銅污染地區(qū)的修復(fù)情況分析

銅是許多細(xì)胞合成不可缺少的微量元素，在植物的光合作用中更是起到至關(guān)重要的作用，本實(shí)驗(yàn)選取天門(mén)冬作為去除銅元素的修復(fù)植物，選取長(zhǎng)春南部含有銅離子較高地區(qū)的土壤作為培養(yǎng)土壤，進(jìn)行光照、通風(fēng)、干燥、整平整碎等適當(dāng)?shù)奶幚砗螅瑢⑻扉T(mén)冬植株移植其中，放在日照時(shí)間簡(jiǎn)短且溫暖的環(huán)境中培育，四周后，其生長(zhǎng)較空白組明顯放緩，葉子出現(xiàn)蜷曲，出現(xiàn)部分葉片枯萎掉落等典型“銅中毒”現(xiàn)象[4]，經(jīng)儀器檢測(cè)，土壤中的銅元素少量減少，銅元素主要集中富集在植物根部，研究表明，鈣、鎂、磷等可參與銅元素的分離，故采用膦酸鈣作為吸附劑，模擬植物生長(zhǎng)中利于去除同的條件，適量加入催化劑等，以二價(jià)銅離的形式去除銅。實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果為天冬門(mén)對(duì)銅元素具有去除作用，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不理想，可能原因?yàn)橥寥乐泻衅渌廴疚镔|(zhì)對(duì)天冬門(mén)的生長(zhǎng)產(chǎn)生了復(fù)合型的影響，極大的減緩了其對(duì)銅元素的吸收，需進(jìn)一步探索不同污染物作用機(jī)理之間的相互作用，受時(shí)間及研究條件的影響，本實(shí)驗(yàn)未能繼續(xù)探索。

2.2車(chē)前草對(duì)鎳污染地區(qū)的修復(fù)情況分析

本次采用松原市某鎳污染地區(qū)的土壤作為栽培土壤，植物選取更加常見(jiàn)的車(chē)前草，重在其經(jīng)濟(jì)性，且其對(duì)重金屬擁有較強(qiáng)的富集能力，生命力較頑強(qiáng)，易保證其存活，進(jìn)行光照、通風(fēng)、干燥、等適當(dāng)?shù)奶幚砗?，將?chē)前草植株移植其中，施加適當(dāng)水分，使土壤濕潤(rùn)，四周后，與空白對(duì)照組相比，葉片出現(xiàn)失綠，植株高度受到抑制，同生長(zhǎng)條件下植株地上部分重量增加，對(duì)鎳的去除能力不夠理想，但保證了其植株的存活，在6周以后，車(chē)前草生長(zhǎng)的受抑制趨勢(shì)開(kāi)始減緩，車(chē)前草對(duì)重金屬有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

3.結(jié)論

3.1利用天冬門(mén)植株的生長(zhǎng)特性來(lái)修復(fù)土壤中的銅污染盡管在主觀遐想中是一個(gè)較好的方案，但實(shí)際培養(yǎng)中卻是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，預(yù)期結(jié)果較難實(shí)現(xiàn)，涉及許多作用機(jī)理的交叉，需要更加嚴(yán)謹(jǐn)和縝密的思考。

3.2結(jié)合天冬門(mén)植株的實(shí)驗(yàn)，選取車(chē)前草作為生物土壤修復(fù)的突破點(diǎn)是可行的，但其在去除量上的提升亦需要大量實(shí)驗(yàn)才能獲得突破，且車(chē)前草雖然對(duì)重金屬有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，但在不同重金屬下的生長(zhǎng)變化既有很強(qiáng)的不定性，其向著對(duì)人們有意的方向變化是否能通過(guò)基因延續(xù)仍是未知數(shù)。

3.3土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展與推廣是大勢(shì)所需，我國(guó)在銅、鎳污染地區(qū)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)由傳統(tǒng)的化學(xué)、物理方法過(guò)渡到生物方法上雖然有許多突破，但其由概念假設(shè)到成熟應(yīng)用仍有一段較較長(zhǎng)的路要走，這需要更多學(xué)者與研究人員的不懈努力，更需要國(guó)家及人民的大力支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]王洪才.重金屬污染土壤淋洗修復(fù)技術(shù)和固化/穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)研究[D].浙江大學(xué)， 2014

[2]US EPA.Building on success：protecting human health and the environment（FV 2007 superfund annual report）【R】.Washington，DC：US Environmental Protection Agency，2008.

[3]崔斌，王凌，張國(guó)印，等. 土壤重金屬污染現(xiàn)狀與危害及修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（1）. 2012.01.144.

[4]李榮華，張媛，方正.銅對(duì)紫色新幾內(nèi)亞鳳仙開(kāi)花形狀的影響[J] 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2012，（8）：4490-4491

項(xiàng)目： 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2017G11034）、住建部吉林省安全廳項(xiàng)目（VDC 2017032112，2017032212）