土壤重金屬污染修復的研究進展

李秀峰+劉敏+王東方+任榮榮+武化民

摘要：隨著工業的飛速發展，重金屬污染問題成為關注的熱點。文中綜述了近年來國內外土壤重金屬污染修復的途徑和技術措施，重點介紹了植物修復的基本類型、修復機理和研究進展，以期為今后重金屬污染植物修復工作提供一定借鑒。

關鍵詞：土壤；重金屬污染；修復；研究進展

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0082-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.037

Abstract： With the rapid development of industry， the problem of heavy metal pollution has become a hot issue. In this paper， the approaches and technical measures for remediation of heavy metal contaminated soil were reviewed at home and abroad in recent years， and the basic types of plant restoration ， mechanism and development of phytoremediation were introduced，in order to provide some reference for phytoremediation of heavy metal contaminated in the future.

Keywords： soil； heavy metal pollution； remediation； research progress

土壤中的重金屬濃度累積到一定的量，會導致土壤上所種植的農作物減產，生產力下降，還會通過食物鏈富集，最終在人體組織中累積致癌并危害人類生命和健康[1]。因此，對土壤重金屬污染的修復不僅是學術界關注的熱點，而且是整個社會關注的熱點。

1 修復途徑

主要有2種[2]：（1）將土壤中活化態的重金屬轉變為穩定態，以減弱其對動植物的毒性；（2）將土壤中重金屬濃度降低。目前主要有工程措施[3]：包括客土法、固化穩定化方法、電動力修復法、水洗法、熱解法；化學治理措施[4]：包括淋溶法、施用改良劑；生物修復措施[5]：包括植物修復、微生物修復、動物修復；還有農業生態修復措施[6]等。

2 重金屬污染的植物修復

2.1 類型

植物修復的類型[7-8]主要有：植物穩定、植物降解、根系過濾、植物提取、植物揮發等。

2.2 機理

利用對重金屬有足夠耐受和累積的的植物，將重金屬離子從土壤中轉移到植物的特定部位，再將該植物進行無害化處理。 或者利用有針對性的植物將重金屬離子固定在一定的土壤空間，以阻止重金屬離子的進一步擴散。主要通過以下幾種機理去除環境中重金屬污染物：植物揮發[9]、植物提取[10]、植物穩定[11]和根系過濾[12]。

2.2.1 植物揮發

利用有針對性的植物，使土壤中的重金屬污染物轉化為揮發態或毒性較小的物質。此方法具有一定的局限性，僅適合用于治理一些具有揮發性的重金屬污染物，但具有揮發性的重金屬污染物從土壤轉移到大氣中，對大氣環境又會存在一定的污染風險。揮發性重金屬污染物質如硒、汞、砷、鉛的去除常常利用植物的這一特性[9]。

2.2.2 根系過濾

使用植物根系吸附或吸收重金屬污染物。此方法主要用來處理含重金屬污染物質的各種廢水[10]。比如向日葵、寬葉香蒲、印度薺菜、水科植物浮萍和水葫蘆等[13]。中科院水生所利用美人蕉吸收東湖中水體重金屬污染物質。水科植物水葫蘆可有效吸收清除水體中多種重金屬污染物質，如鎘、銅和硒，目前武漢東湖管理員定期將其放入東湖中用于過濾水體中的重金屬污染物質。

2.2.3 植物穩定[11]

利用植物將土壤中的重金屬污染物轉變成無害或毒害程度較小的形態，以達到減輕污染的效果，但該方法并未將土壤中的重金屬物質去除，沒有真正解決土壤中的重金屬污染問題。該技術主要應用于廢棄的重金屬污染和放射性核元素的治理，可以降低風險，減少異地污染。

2.2.4 植物提取

植物提取[12]指植物通過生長過程逐漸積累重金屬污染物質，并在體內輸送至植物體的地上部分，儲存在植物體內，減小地下重金屬污染物質的濃度，同時通過收獲植物地上部分達到減少重金屬含量的過程。

該方法首要解決的關鍵問題在于尋找在重金屬含量較高的土壤中具有強適應性、超富集并能誘導出超級富集體的植物。由于物種的進化，很多植物在重金屬污染物含量較高的土壤中產生了適應重金屬脅迫的能力，能夠擁有這種能力的植物一般來說不吸收或少吸收重金屬污染物質，或者能將吸收的重金屬元素鈍化在植物的地下部分，不能向上轉移，但也不影響植物正常生長，或者能大量吸收重金屬元素且不影響其正常生長[14-15]。

植物提取目前研究較多，其發展前景較大。目前已經發現的具備重金屬污染物超積累能力的植物多達500種，分屬于40多種科。其中對鎳具有超積累能力的植物最多，主要為十字花科的庭薺屬。研究表明，1986年切爾諾貝利核電站核泄露導致土壤放射性污染，利用紅根莧可以有效提取污染土壤中放射性元素。

3 展望

我們要對植物生理學和分子生物學有深入的理解才能深刻了解植物修復的原理，從而更好地利用植物進行重金屬污染修復。植物本身能從環境中吸收、積累重金屬污染物質，且可以最大限度的降低修復時對環境的擾動，因而植物修復被認為是大有前途的環境修復技術之一。

參考文獻

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作者簡介：李秀峰，女，本科，高級工程師，研究方向為環境工程。