單純植物修復重金屬鉻（Cr）污染土壤的研究進展

楊曉瓊

（河南師范大學，河南新鄉453000）

單純植物修復重金屬鉻（Cr）污染土壤的研究進展

楊曉瓊

（河南師范大學，河南新鄉453000）

重金屬污染是我國土壤污染的一大類，而鉻（Cr）是五大重金屬之一，是一種強毒性重金屬，具有明顯“三致”作用。綜述了單純植物修復重金屬鉻污染土壤的研究進展，并對其發展趨勢進行了展望。

鉻；土壤；污染；植物修復

目前，環境中鉻的污染主要由工業引起，鉻的開采、冶煉，鉻鹽的制造、電鍍、金屬加工、制革、油漆、顏料、印染工業以及燃料燃燒排出的含鉻廢氣、廢水和廢渣等都是鉻污染源。鉻是人和動植物所需的微量元素之一，人體缺乏鉻不利于健康生長，但過量的鉻對人體來說危害巨大，長期作用會引起肝硬化、肺氣腫、支氣管擴張甚至引發癌癥。研究表明，我國耕地的土壤重金屬污染概率為16.67%左右，據此推斷，我國重金屬污染的面積占耕地總面積的1/6左右[1]。因此，去除鉻及其化合物對土壤的污染問題引起了國內外各類環境保護者的關注。常用的去除環境中鉻污染的方法有物理修復法、化學修復法以及生物修復法，其中生物修復法又包括植物修復法、微生物修復法以及植物—微生物聯合修復法。本文主要介紹了植物修復法中單純植物修復重金屬鉻污染土壤的研究進展。

植物修復（Phytoremediation），是指直接利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物，使其對環境無害的過程，首次由Chaney于1983年提出。研究表明，植物可經吸收、揮發、過濾及穩定等，來凈化重金屬污染土壤，以達到凈化環境的目的。單純植物修復技術具有成本低、不產生二次污染、高效及去除效果永久等優點，因而是一種極具潛力且正在發展的清除環境污染的綠色技術。

1 超積累植物對重金屬鉻污染土壤的修復

重金屬超積累植物（Hyperaccumulator），是指體內重金屬的積累量可達一般植物100倍以上的植物。超累積植物可在其各部分組織中累積很高的污染物濃度，一般＞1 000 mg/kg。植物通過對重金屬較強的富集能力，吸收污染土壤的重金屬鉻，轉移并儲存在地上部分。

張學洪等發現一種重金屬鉻超積累植物——李氏木（Leersiahexandra Swaetz），多年生禾本科李氏木能明顯超積累重金屬鉻，其葉片內平均鉻含量1 786.9 mg/kg，最高可達2 977.7 mg/kg[2]。國外曾報道兩種重金屬鉻超積累植物Dicoma niccolifera Wild和Sutera fodina Wild,積累鉻含量可達1 500 mg/kg和2 400 mg/kg。盧立晃等報道了超積累重金屬植物大葉紅莧菜（298）與野莧菜、向日葵、玉米等4種鉻修復植物的根莖葉對鉻積累總量分別為：7.256mg/kg、7.851mg/kg、5.086mg/kg、4.993mg/kg[3，4]。韓志萍的研究表明，蘆竹僅能對重金屬鉻產生富集而不能達到超富集作用[5]。

2 植物根部對重金屬鉻污染土壤的修復

同種植物不同組織對重金屬鉻的累積能力不同，植物根部與土壤直接接觸，重金屬鉻通過植物根部被吸收轉運。一般認為，鉻離子通過根部細胞膜上的轉運蛋白從根部轉運到木質部。重金屬鉻主要存在于各種植物的根部，且在根部的分布明顯高于其他部位。

田雨婷等研究表明，黑麥幼苗根部和地上部鉻含量隨鉻處理濃度的增加而顯著增大，且鉻在黑麥幼苗根部的分布明顯高于地上部，進入黑麥幼苗體內的大部分鉻富集在其根部，遷移至其他部位的較少[6]；楊德等在對南瓜的研究中也得出類似的結論。

在鄭施雯等對狗牙根、灰綠藜、牛筋草、藿香薊等植物的研究中，對鉻耐性植物地上部分的鉻含量為110.26～774.05 mg/kg，平均值為280.95 mg/kg，而根部鉻含量為774.05～2 334.56 mg/kg，平均值為1 229.75 mg/kg，明顯多于地上部分，其地上部分與根部鉻含量呈顯著正相關[7]；在王愛云、黃姍姍等對白花三葉草、高羊茅和紫花苜蓿的研究中發現，無論外源鉻濃度高或低，3種草本植物的根部鉻濃度均高于地上部，說明重金屬鉻主要存在于植物的根部[8]。

單純植物修復重金屬鉻污染土壤是指直接利用植物對重金屬鉻的富集作用，來降低土壤中重金屬鉻含量的環境友好型方法。該方法具有成本低、效果好、不產生再次污染、更符合可持續發展治理污染的模式等優點。但其也有部分不足，如目前發現的超積累植物種類較少、積累植物生物量較小、可容納鉻含量有限等。

根據當前研究進展，植物修復重金屬鉻污染土壤的研究工作還可從以下幾個方面進行：

第一，繼續尋找自然界中的重金屬鉻超積累植物，篩選出更多具有超富集重金屬能力的植物品種；第二，繼續深入研究植物積累重金屬鉻的機理，研究相關基因和蛋白質，從基因工程角度出發，利用轉基因等手段，開發新的具有較大生物量的植物新品種；第三，加強植物修復與其他修復技術聯合使用，如與微生物修復技術的聯合使用，與物理或化學修復技術聯合使用，加大修復效力；第四，通過對植物修復技術的研究，促進植物仿生學修復的發展，如郝大程等發現的用海泡石做填充材料的仿生修復方式可用于鉻污染土壤的修復[9]；第五，繼續研究積累鉻的植物體的后續處理工作，怎樣處理含鉻植物以及如何高效回收重金屬鉻，也是今后研究的熱點問題。

[1]宋偉,陳百明,劉琳.中國耕地土壤重金屬污染概況[J].水土保持研究,2013,2(20)：293-298.

[2]張學洪，羅亞平，黃海濤，等.一種新發現的濕生鉻超積累植物——李氏禾[J].生態學報,2006,26(6)：101-103.

[3]盧立晃,余建明,葉永和,等.野莧菜植物修復皮革工業鉻污染土壤的研究[J].食品工業科技,2010,31(1)：105-106.

[4]韋朝陽,陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復技術研究進展[J].生態學報,2001,21(7)：1 196-1 203.

[5]韓志萍.鉻銅鎳在蘆竹中的富集與分布[J].環境科學與技術, 2006,29(5)：106-108.

[6]田雨婷,呂金印,程永安,等.黑麥幼苗對鉻的吸收與分布[J].西北農林科技大學學報,2008,36(11)：130-133.

[7]鄭施雯,魏遠,顧紅波,等.鉻污染地區植物重金屬含量特征與耐性植物篩選研究[J].林業科學研究,2011,25（2)：205-211.

[8]王愛云,黃姍姍,鐘國峰,等.鉻脅迫對3種草本植物生長及鉻積累的影響[J].環境科學，2012，33（6）：2 028-2 037.

[9]郝大程,周建強,王闖,等.重金屬污染土壤的植物仿生和植物修復比較研究[R].生物技術通報，韓君,2017：66-71.

1005-2690（2017）05-0113-02

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2017-04-22）

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楊曉瓊（1995-），女，漢，河南洛陽人，本科在讀，研究方向為環境微生物。