關于植物生態修復重金屬污染土壤的看法

湯沁鈺

摘 要：近年來，國內土壤重金屬污染問題日益嚴重，為了更好的治理和預防這一問題的繼續惡化，有關部門工作人員采用了各種不同方法對污染土壤進行了治理，其中以植物生態修復技術最為常見。土壤重金屬污染植物修復技術具有綠色廉價、操作簡單等優點，但是超積累植物往往生物量低、生長速度慢，現有的強化植物修復的物理化學等方法又存在修復成本高，環境風險大等缺點。因此尋求一條能夠大幅度提高植物修復效率，并且環境友好的微生物強化植物修復途徑，將具有重要的理論意義和現實意義。本文從植物生態修復概念入手，結合常見的生態修復技術探討了其在重金屬污染土壤中的應用要點。

關鍵詞：超富集植物；重金屬；污染土壤；植物修復

1 植物修復技術概述

由于人類活動的影響，全球土壤重金屬污染日趨嚴重，已經成為威脅人類健康和影響人類生活質量的嚴重環境問題和社會問題。目前，我國受重金屬污染的耕地面積已近2000萬hm2，占全國耕地總面積的近1/5，而采礦、冶煉、工業三廢的排放、汽車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已成為一個亟待解決的突出問題。由于重金屬污染土壤具有隱蔽性、潛伏性和累積性等特點，給土壤的治理帶來的一定的困難。在此條件下，利用植物生態技術修復重金屬污染土壤的方法已成為環境科學研究的前沿熱點領域。

植物修復技術是一種利用自然生長（或遺傳工程培育）的植物修復污染土壤環境的污染治理技術的總稱。即通過植物系統及其根際微生物來吸收、移去、揮發、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。經過多輪類似的種植——收獲過程，使土壤重金屬含量降低到可接受的安全水平。

植物生態修復重金屬污染土壤技術的關鍵是篩選出對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移到地上部的植物，通常把植物葉片或地上部中含Cd達100mg/kg（干重），含Co，Cu，Ni，Pb達到1000mg/kg，Mn，Zn達到10000mg/kg以上的植物稱為重金屬超富集植物，同時這些植物還應滿足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，全世界共發現有400多種超富集植物。超富集植物的評價指標通常包括兩項，即生物富集系數和轉運系數。此外，還要考慮植物對重金屬的耐性、生物量（植物地上部分）及植物生長周期等因素。實際上，這些評價指標就是篩選超富集植物物種的依據。目前，作為該項技術走向實用化的最新動向，就是從自然環境中篩選（或利用基因技術人工培植）多種重金屬的超富集植物（尤其是優勢雜草），用于重金屬污染土壤的環境修復。我們進行本實驗目的在于尋找一類符合上述指標的超富集植物。

2 常見植物修復方法分析

金屬污染土壤的植物修復技術是利用植物修復和消除由有機毒物和無機廢棄物造成的土壤環境污染，其是一種利用自然生長植物或遺傳工程培育植物修復金屬污染土壤環境的技術總稱，主要通過植物系統及其根際微生物群落來移去、揮發或穩定土壤環境污染物。

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，并將其轉移至植物的地上部分，最后通過收割地上部分物質的方式帶走土壤中的污染物。該技術最適合淺層且污染程度較低的土壤修復。

2.2 植物揮發法。利用植物根系分泌的一些特殊物質，使土壤中的汞、硒轉化為揮發形態以去除污染的一種方法。植物揮發只是將污染物從土壤中經植物轉移到人氣中進行稀釋，這一方法只適用于揮發性污染物，所以應用范圍小，并且將污染物轉移到大氣中對人類和生物有一定的風險。

2.3 植物固化法。利用植物根際的一些特殊物質使土壤中污染健康的風險就是植物固化法。其只是暫時將其固定，在這個過程中土壤重金屬的含量并不減少，之后包括分解、螯合、氧化還原等多種過程。

2.4 根際過濾法。在重金屬污染的水體中種植特定的植物，通過植物龐大的根系和巨大的表面積，過濾、吸收、富集水體中重金屬元素，之后收獲處理植物，達到治理水體重金屬污染的目的就是根際過濾。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 植物修復技術在重金屬污染土壤修復中的應用

超積累植物是植物修復中的主要作物，植物體中對重金屬元素的積累量超過普通植物100倍以上，超積累植物約有450種，廣泛分布于植物界的45個科，大多數屬于十字花科植物，以超積累鎳最多，有些能同時吸收和積累2種或2種以上的重金屬元素，目前植物修復技術具有巨大的市場潛力。

國內關于植物修復的研究起步較晚，但也取得了一系列的成果。陳同斌等首次在中國找到了砷的超富集植物蜈蚣草；對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694mg/kg；修復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，進行鉛吸收和耐性實驗，發現其不僅生長快，且地上部分鉛含量超過1000mg/kg，遷移總量和遷移率都很高；超富集銅的植物是鴨跖草；通過野外調查和溫室栽培發現，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），富集汞的能力最強的是辣椒，最低的是萵苣。姚會敏等發現，不同類蔬菜及不同品種的同類蔬菜之間，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，莖和葉中富集系數也大于1（鎘含量均超過l00mg/kg），認為是鎘超積累植物。

3 結束語

植物生態修復技術在重金屬污染土壤治理中極為常見，有著綠色環保性能好，社會生態綜、合效益良好優勢，另外它治理的費用比原來傳統技術低很多，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，提出植物修復概念后，很快成為環境領域的全球性研究熱點，在環保領域上植物修復技術將成為朝陽產業。

參考文獻

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