重金屬污染土壤植物修復技術發展現狀分析

文_王一寧 王艷 王浙鋒 浙江仁欣環科院有限責任公司

傳統的物理或者化學土壤修復手段成本高，并且適應范圍小，還存在著產生二次污染的問題，容易破壞土壤本身的土層結構。而植物修復技術修復面積廣，并且對環境相當友好。植物修復技術作為一種新興的土壤修復技術，操作方便，杜絕了二次污染問題，并且具有保護土表，防止水土流失，美化植被環境等優點，是現階段最重要的土壤修復技術之一。

1 植物修復技術概述

1.1 植物修復技術相關概念

植物修復技術是在重金屬嚴重污染的土壤上進行植物的種植，這些植物是自然生長或者是運用遺傳工程重點培育出來的特殊品種，通過植物根部的微生物體系，對于重金屬污染物進行吸收、固定，進而產生凈化的效果，逐步改善受到污染土壤的養分，恢復該地區原有的地表外貌，使得該地區的環境和氣候都得以真正的改善，取得良好治療效果。

植物修復技術的概念是由美國科學家Chaney提出。在1997年，Chaney等專家學者首次提出了該思想，運用超積累植物對于土壤的重金屬進行消除，也使得人們對于重金屬污染的土壤關注重點從物理化學轉移到植物修復技術。

一般而言，受到重金屬污染的土壤，其土壤性質會發生重大的改變，尤其是其物理性質。受到重金屬污染的土壤其結構特別差，對于水以及必須的營養物質都嚴重缺乏。

然而通過調查發現，即便是如此惡劣的環境，仍舊有植物能夠很好生存，專家對這些植物進行研究，并且檢測它們的修復效應，找出可以讓污染的土壤重新恢復的植物，這樣的植物就被稱之為超積累植物。這種類型的植物對于受污染地區的土壤修復具有極其重要的幫助。

1.2 我國對于超積累植物的研究現狀

根據我國的研究顯示，超積累植物主要生活在礦山區，或者是成礦作用帶和一些具有豐富化學元素的土壤上，這些植物大部分生活不均勻，呈現出島嶼狀分布。我國對于超積累植物的研究較晚，但是也有著不錯的成果，對我國典型的土壤修復植物進行了統計，具體如表1所示。

表1 不同礦種典型修復植物

由表1可知，目前我國對于修復植物的選取以鉛鋅礦和煤礦為主，其它的礦區報告較少。能夠在礦區生長并且可以修復土壤的重金屬污染的植物大部分為菊科和禾本科，其中多數植物都是一年生及多年生的草本植物，極少數是灌木及喬木。

草本植物有一個重要的特點，抗逆境能力很強，屬于人類人為干預以及自然選擇多重壓力下仍舊能夠進行進化的植物類群，它們的生命力和適應力是極其頑強并且可以經受住巨大壓力的，是一種可以廣泛在礦區種植的植物。這種類型的植物對于重金屬具有極強的吸收能力，而且各種植物之間會互相爭奪水、爭奪資源，反而可以加速他們對土壤中重金屬的吸收。其中的禾本科以及菊科的植物，它們的種子傳播能力較強，能夠更快地適應環境，這也使得這兩種植物成為最理想的修復重金屬污染土壤的植物。

2 土壤重金屬植物修復技術機理

植物修復技術運用超積累植物的根部的微生物體系進行作用，通過進行植物的提取、植物穩定以及植物揮發這三大途徑，達成修復重金屬污染土壤的目的。

2.1 植物提取

植物提取是運用這些超積累植物，將超金屬進行集中吸收和轉運，使得重金屬從被污染的土壤中吸收出來，并把這些重金屬存放在植物的上部枝葉中。長此以往不斷地進行植物的種植，一代代地進行土壤中重金屬的吸收，最后達到土壤修復的目標。在一些研究中，植物修復技術即能夠一勞永逸地把土壤中的重金屬吸收出來，完成凈化土壤的目的。植物提取中最關鍵的就是對于超積累植物的選取。

在植物的選取方面，國內外專家都進行了大量的研究，并實地對植物資源進行調查、篩選。有些專家在2002年首次發現超富集植物蜈蚣草葉片中含重金屬砷達到了5000mg/kg。此外，還發現和蜈蚣草同屬的一種植物也對于砷有著強大的富集作用。還有些專家發現了多種植物對于不同重金屬污染有著非常好的富集能力，如2003年有人發現了錳的強富集性植物商陸，并證實了這一陸科植物可以很好的對錳產生富集性；發現了寶山瑾菜對于重金屬鎘有著非常好的富集作用等。

2.2 植物穩定

植物的穩定就是運用了一些植物的根部所分泌的物質來對于其生長環境進行改變，通過這些分泌物可以改善土壤的物理和化學性質，并且能夠改變生物條件。

把重金屬這種有毒的物質變為低毒或者是無毒狀態，吸附在植物的周邊，能夠有效地減少重金屬進入地下水或者整個食物鏈之中，最大程度地減少重金屬對于環境和人的威脅。

植物穩定技術包含分解、沉淀、整合、氧化等過程。對于一些有機質含量非常高的污染土壤來說，具有很重要的修復作用，尤其是能夠穩固受到放射性核污染物的影響或者是嚴重重金屬污染的土壤。

有專家指出，微生物在進行對重金屬的吸附時，金屬可以通過一系列手段和離子進行交換，或者進行物理上的吸附，有效降低金屬離子的生物活性，從而有效降低植物對于重金屬污染物的吸收。

2.3 植物揮發

植物揮發是運用植物根部分泌出來的特殊物質，讓土壤之中的一些重金屬進一步轉化揮發，或者植物通過吸收該物質存儲在體內，后期轉化為氣態釋放在大氣之中，從而達到防治土壤污染的重要目標。現階段的研究還是集中在比較容易揮發的，并且其毒性本身比較低的重金屬汞和硒。

該技術的運用只能局限于可揮發的重金屬，不具有大范圍的推廣性和實用性，而且就目前的研究來說，無法得知揮發的重金屬是否會造成二次污染問題。

3 植物修復的建議

植物修復技術是一種綠色的并且有極大成效的修復技術，能夠滿足所要求的環保無污染。結合我國的植物修復研究現狀，提出以下幾條建議：

①商陸、龍葵、小飛蓬、鴨跖草、蜈蚣草、狗尾草、鬼針草、鐵桿蒿生存能力強，可以滿足在不同礦產區都能存活，在礦區修復治理時，應該首要進行選擇。

②我國目前的研究重點還是在鉛鋅礦和煤礦，其他礦種研究的比較少。因此，應該擴大研究范圍，對于不同礦種的超積累植物不斷進行完善，以達到更好的重金屬土壤的防治、修復效果。

③目前為止發現的超積累植物，主要以草本植物為主，木本植物的種類相對比缺乏。應進一步加強對木本植物的研究工作。雖然木本植物從吸收能力上不如草本植物，但就其生物吸收總量來看，木本植物是草本植物的幾十乃至數百倍，如此算來，吸收總量是遠遠高于草本植物的。所以，加強對木本植物的研究，對與重金屬土壤的改善具有非常重要的意義。

4 結語

我國現階段對于重金屬污染土壤的植物修復技術仍舊是處于研究的初級階段，只進行過小范圍的實驗，并沒有開始大規模推廣。要實現大規模的推廣種植，商業化運用，仍有很遠的距離。要針對不同土壤受到的重金屬污染的程度，分別進行分析，利用生物學、遺傳學以及土壤學的多種理論，綜合進行研究，使得這項綠色環保的新技術得以運用到實踐中。