土壤重金屬污染及植物修復(fù)技術(shù)綜述

陳文麟

摘 要：最近十幾年間，世界上人口數(shù)量呈現(xiàn)飛速增長的趨勢。在這種趨勢下，為了適應(yīng)人口增長的需求，工業(yè)化水平必須不斷提高。這也就導(dǎo)致了工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量重金屬隨廢水等進入土壤中。如何減少重金屬污染已經(jīng)成為諸多學(xué)者的議題。作者旨在結(jié)合植物修復(fù)重金屬的優(yōu)點，對土壤污染現(xiàn)狀和植物修復(fù)進行概述，并對土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)進行了探討。旨在與同行進行業(yè)務(wù)交流，以不斷降低土壤重金屬污染，達到保護環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：重金屬污染；污染現(xiàn)狀；植物修復(fù)；發(fā)展

隨著近幾年來我國工業(yè)水平的不斷進步發(fā)展，重金屬排放問題在諸如金屬冶煉、電池制造以及化工等行業(yè)漸趨嚴(yán)重。一方面是因為與重金屬有關(guān)的行業(yè)越來越多，另一方面則是由于一些企業(yè)受利益趨勢不惜違反國家法律規(guī)定超標(biāo)排放，在這兩方面因素影響下，土壤重金屬污染已經(jīng)成為了我國亟待解決的環(huán)境污染問題。

1 漸趨嚴(yán)重的土壤重金屬污染

當(dāng)前，我國的土壤重金屬污染整體現(xiàn)狀是：土地污染面積日趨增大，污染狀況日趨嚴(yán)重嚴(yán)重威脅著我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，人民食品健康安全正經(jīng)受嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。減少重金屬污染、保護生態(tài)環(huán)境和人民健康迫在眉睫。在這種嚴(yán)峻形勢下，如何采取治理措施以及采取何種措施治理重金屬污染已經(jīng)成為現(xiàn)在急需解決的問題。在此背景下，植物修復(fù)重金屬污染憑借其較少的成本和較廣的適應(yīng)性正受到廣泛的關(guān)注和研究。由于自然地理環(huán)境各組成要素之間是相互滲透、相互聯(lián)系、相互作用的，介于無機與有機成分之間的土壤的質(zhì)量惡化，必然會導(dǎo)致水圈、大氣圈、生物圈也相應(yīng)地發(fā)生變化。如土壤中的有害金屬會通過雨水的沖刷、攜帶和下滲向水體中遷移或流失；附著在土壤顆粒表面的重金屬容易在風(fēng)力作用下進入大氣；另外，土壤中的有害物質(zhì)會影響到土壤表面的植物、土壤動物、微生物?？傊詈笸寥乐械挠泻饘贂ㄟ^植物富集經(jīng)食物鏈影響人體健康，再者可能會通過飲用水或大氣浮塵來危害人體健康。如廣西某鉛鋅礦區(qū)的開發(fā)引發(fā)了土壤的鎘污染，當(dāng)?shù)鼐用裼泻芏嗳顺霈F(xiàn)腰背酸痛、尿鎘增高等癥狀。

2 關(guān)于常見的植物修復(fù)類型技術(shù)的分析

2.1 通過植物提取重金屬實現(xiàn)的植物提取技術(shù)

通過某些植物較強的重金屬富集能力，土壤中的重金屬可以被植物吸收并存儲在其地上部位，此時減少土壤中重金屬的任務(wù)則只需要集中處理植物的地上部分即可完成。這種方法被稱為植物提取，也可稱之為植物萃取，即植物萃取出土壤中的重金屬。而這樣的植物也被稱為超富集植物。超富集植物必須具備較快的生長速度以及較高的富集效率，此外還必須具備對重金屬的耐性以保證可以在體內(nèi)儲存提取的污染物。如何尋找這種合適的植物也成為此項技術(shù)的關(guān)鍵所在。除了直接選取某些自然存在的植物外，還可以通過人為方法培育高富集植物。植物提取技術(shù)的優(yōu)點很多，一方面其成本較低經(jīng)濟實用，而另一方面其對維持土壤結(jié)構(gòu)也有很大作用。這也就使得對植物提取技術(shù)的關(guān)注和研究逐漸增多。在諸項植物修復(fù)技術(shù)中植物提取技術(shù)也具有著最好的發(fā)展前景。

2.2 通過植物固定重金屬實現(xiàn)的植物固定技術(shù)

一些植物的根際可以產(chǎn)生一些特殊的物質(zhì)改變植物根基的ph環(huán)境，并通過一些特殊的過程來鈍化固定土壤中的重金屬污染物，這些過程通常包括分解、螯合、絡(luò)合、沉淀、氧化還原等多種過程。經(jīng)過鈍化固定的重金屬污染物的遷移性大大降低，也無法再進入食物鏈中，并被轉(zhuǎn)化為相對無害的物質(zhì)，使其對環(huán)境的污染和對土壤的傷害大大降低。根據(jù)目前的研究結(jié)果，六價鉻可以被還原為較低毒性的的三價鉻；鉛的危害也因與植物分泌的磷酸鹽反應(yīng)生成沉淀的磷酸鉛而大大減少。目前，此種技術(shù)常用的植物通常有紫羊茅、酥油草、印度芥菜等。

盡管如此，植物固定仍存在一些缺陷。在此項技術(shù)中，土壤中的重金屬因被固定在植物根際并不會被徹底去除，已被固定的重金屬可能會因土壤環(huán)境發(fā)生變化而再次釋放到土壤中，對環(huán)境再次造成影響。此外，還應(yīng)避免植物對有害物質(zhì)的吸收以防止其他生物可能因覓食而導(dǎo)致污染食物鏈的問題。

2.3 通過揮發(fā)重金屬實現(xiàn)的植物揮發(fā)技術(shù)

植物將體內(nèi)由其根際分泌一些特殊物質(zhì)吸收的土壤中的汞、錫等重金屬轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)釋放到大氣中的方法被稱為植物揮發(fā)。目前，此項技術(shù)主要適用于比較容易揮發(fā)的汞、硒等污染物。此項技術(shù)要求轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)污染程度必須小于轉(zhuǎn)化前物質(zhì)，再加上揮發(fā)后的物質(zhì)很容易與空氣中水分結(jié)合再次進入土壤中，再次污染環(huán)境，故此項技術(shù)應(yīng)用范圍較小，雖具有一定效用但仍存在許多問題需要解決。根據(jù)多年的研究，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些具備揮發(fā)能力的植物。比如可轉(zhuǎn)化毒性較大的二價汞為氣態(tài)汞的煙草、轉(zhuǎn)化土壤中三價硒為甲基硒的洋麻等。另外已經(jīng)被應(yīng)用于植物揮發(fā)技術(shù)的植物還包括一些濕地上的植物等。

2.4 通過植物根際過濾重金屬實現(xiàn)的根際過濾技術(shù)

根際過濾主要適用于治理水體中的重金屬污染。其作用機理為植物根系減少重金屬污染物的活性，轉(zhuǎn)變重金屬形態(tài)，將其積累固定在根部附近。實踐證明，過濾效果主要取決于植物根系表面積，通常說來根系發(fā)達的植物具備比較好的過濾效果。目前的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)具備較強吸附能力的浮萍、水葫蘆等對水體中重金屬污染治理效果較好，經(jīng)過修復(fù)的水體中，鎘、銅等重金屬含量明顯降低。某項實驗也表明經(jīng)過治理后的廢水中含硒濃度比未處理前降低了約4-6倍。而向日葵、弗吉尼亞鹽角草、印度芥菜等植物則對陸地土壤具有較好的修復(fù)性。

2.5 通過植物促進重金屬轉(zhuǎn)化實現(xiàn)的植物促進技術(shù)

植物利用根際促生菌分泌的糖、酶、氨基酸等物質(zhì)，可以將根系附近微生物的生物活性和生化反應(yīng)速率大大提高。這也就使得土壤中的重金屬可以釋放到土壤中被植物吸收。這種技術(shù)就是植物促進修復(fù)技術(shù)。由于這種技術(shù)主要是利用根際促生細(xì)菌，所以也被稱為植物輔助生物修復(fù)技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵之處就是根際促生菌。根際促生菌是對一類細(xì)菌的總稱，這種細(xì)菌通常在植物根際表面依附，并提供生長調(diào)節(jié)因子和營養(yǎng)物質(zhì)以對植物的生長具有明顯的促進作用。除了促進植物的生物生長量外，植物根際促生菌還可以將土壤中重金屬有效態(tài)含量提高，通過提高重金屬的含量，植物可以更好地吸收和轉(zhuǎn)移土壤中的重金屬到植物的地上部分，植物修復(fù)重金屬污染土壤的效率也得到顯著增加?，F(xiàn)在此項技術(shù)尚不成熟，仍處于實驗室研發(fā)測試階段，但對根際促生菌已經(jīng)有了一些了解。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括固氮螺菌屬、無色菌屬在內(nèi)的多種植物根際促生菌，另外在沙雷氏菌屬、芽抱桿菌屬、腸桿菌屬、假單胞桿菌屬中也對植物根際促生菌有所發(fā)現(xiàn)。

2.6 通過植物降解重金屬實現(xiàn)的植物降解技術(shù)

一些特殊化學(xué)物質(zhì)可以被植物的根系分泌。在這些化學(xué)物質(zhì)的作用下，植物根系對土壤中的重金屬進行分解、沉淀，在此過程中，產(chǎn)生了一些毒性較小或沒有毒性的物質(zhì)取代了之前的毒性較大的重金屬污染物。此過程即植物降解。經(jīng)過植物降解，土壤中重金屬對環(huán)境和生物的危害性大大降低。之前的一些實驗已經(jīng)證明土壤中的鎘等重金屬可以被植物分泌的有機酸螯合使其危害性大大降低。

3 結(jié)束語

綜上所述，土壤重金屬污染已經(jīng)成為了我國亟待解決的環(huán)境污染問題。作為新時期背景下的環(huán)保工作者，只有緊密結(jié)合時代發(fā)展的需要，致力于自身專業(yè)技術(shù)水平的提升，切實掌握土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)要點，才能更好地適應(yīng)時代發(fā)展的需要。在促進環(huán)保事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時，為和諧社會環(huán)境的構(gòu)建奠定堅實的基礎(chǔ)，并為此而不懈努力和奮斗。

參考文獻

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