基于龍葵對(duì)鎘污染土壤的響應(yīng)及其修復(fù)效應(yīng)分析

李博騫

摘 要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，和工業(yè)的不斷發(fā)展。土地受到金屬污染的程度越來越嚴(yán)重，而鎘污染就是污染毒性最大的重金屬污染之一。因此，修復(fù)受到嚴(yán)重污染的土壤，提高經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力，恢復(fù)作物生長自然條件，已成為我國當(dāng)前農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)急需解決的問題。本文簡要分析了土壤鎘污染的主要來源和其帶來的嚴(yán)重影響，并提出利用龍葵來修復(fù)受到鎘污染土地的建議。

關(guān)鍵詞：龍葵；鎘污染土壤；響應(yīng)；修復(fù)效應(yīng)

龍葵是屬于超富集的植物，通過研究龍葵對(duì)鎘污染土壤中重金屬的吸附作用，在一定程度上達(dá)到減輕重金屬對(duì)土壤帶來的污染。利用這類超富集植物來減輕鎘污染的思想由來已久，自從這一技術(shù)被應(yīng)用于實(shí)際，在消除重金屬污染方面發(fā)揮了重要的作用，其特點(diǎn)是耗費(fèi)經(jīng)費(fèi)較少，相對(duì)于物理和化學(xué)方法，對(duì)土壤帶來的危害更小，還能起到美化自然的作用?？偟膩碚f，是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的利用生物進(jìn)行的修復(fù)技術(shù)。

一、我國土壤鎘污染現(xiàn)狀分析

（一）土壤理化性質(zhì)

大量的研究結(jié)果表明，土壤的理化性質(zhì)對(duì)生物吸附有害的化學(xué)物質(zhì)會(huì)造成一些影響。并且，從對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較來看，土壤的理化性質(zhì)對(duì)于不同的植物的影響程度有著明顯的不同，甚至對(duì)部分植物的影響存在著正反方面的矛盾影響。例如，從土壤的酸堿度角度來說，部分科研學(xué)家根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，認(rèn)為植物對(duì)化學(xué)物質(zhì)和重金屬的吸附作用與土壤的酸堿值存在相反的比例關(guān)系。

而也有部分科研學(xué)家認(rèn)為，植物中化學(xué)物質(zhì)或重金屬的含量與土壤的酸堿值成正相關(guān)的比例關(guān)系。但另一方面，單從有機(jī)質(zhì)對(duì)植物吸附作用的影響方面來說，有機(jī)質(zhì)的添加數(shù)量對(duì)植物中化學(xué)物質(zhì)以及重金屬含量的影響并未統(tǒng)一得出有效的結(jié)論。由此可見，土壤的理化性質(zhì)對(duì)于植物吸附作用的影響是存在著明顯不同的，并且，由于植物自身的生理?xiàng)l件不同，對(duì)土壤理化做出的反應(yīng)也是不同的。

（二）鎘污染主要來源

在并未受到污染的土壤中，鎘元素主要來源于成土的母質(zhì)，在整個(gè)世界范圍內(nèi)，正常情況下，土壤中鎘的含量約為每千克土壤中含0.01～200毫克的鎘。

大多數(shù)土壤中鎘的來源主要與兩個(gè)渠道，一是自然形成，二是人為活動(dòng)導(dǎo)致的，例如工業(yè)廢棄物的過度排放，或者引用工廠廢水對(duì)農(nóng)田進(jìn)行灌溉等。最終導(dǎo)致我國靠近工業(yè)區(qū)以及在工業(yè)區(qū)下游的農(nóng)田都存在著土壤受到重金屬尤其是鎘污染的問題。

另外，含鎘元素的化學(xué)肥料使用也是土壤受到鎘污染的重要原因之一。含有鎘元素的肥料主要部分農(nóng)田用的磷肥。從大量的研究結(jié)果來看，我國的磷礦石中含鎘元素的含量在世界范圍內(nèi)仍屬較低水平。但是由于我國的磷礦石資源的含磷量普遍較低，質(zhì)量不高，為此我國必須從其他國家進(jìn)口大量的磷元素農(nóng)用肥料，導(dǎo)致我國土壤受到鎘元素的污染嚴(yán)重。

（三）對(duì)土地及作物的影響

在受到污染的土地中，鎘元素存在的形態(tài)是多種多樣的，并且，它們還可以隨著自然環(huán)境的變化而發(fā)生改變。其中給土壤和農(nóng)作物帶來巨大危害的主要是交換態(tài)鎘和水溶性鎘。在土壤受到侵蝕的過程中，當(dāng)這類重金屬元素逐漸進(jìn)入農(nóng)作物體內(nèi)并不斷的累積達(dá)到一定程度之后，作物由于難以承受鎘污染的毒性而呈現(xiàn)出一定的癥狀，其中毒癥一般為產(chǎn)量下降、生長速度減緩、植株較正常作物更矮、甚至植株顏色不正常等現(xiàn)象。例如，在受到嚴(yán)重鎘污染的土壤環(huán)境中生長的小麥光合作用的能力降低，導(dǎo)致葉綠素的含量持續(xù)下降，作物最終開始逐漸退綠并生長速度減緩甚至停止生長。

另外，受到鎘污染的農(nóng)作物的種子的萌芽率以及生長率都有明顯下降，使得作物的質(zhì)量下降。最為嚴(yán)重的是，若是鎘污染在小白菜體內(nèi)不斷累積，達(dá)到一定程度后會(huì)使小白菜含有的硝酸鹽持續(xù)增長，最終達(dá)到致死的濃度，對(duì)人體產(chǎn)生不可挽回的危害。

二、龍葵對(duì)鎘污染土壤的響應(yīng)及修復(fù)作用

（一）龍葵對(duì)鎘污染土地的反應(yīng)

龍葵是一年生草本植物，屬于茄科，其植物高度大多為30～100厘米，在全國范圍內(nèi)分布廣泛，并且適應(yīng)能力強(qiáng)，多生長于環(huán)境惡劣的荒地。與農(nóng)作物相比，其生長和繁殖能力都較強(qiáng)。因此，從整體來看，龍葵是較為合適的生物修復(fù)資源。一般來說，龍葵對(duì)重金屬的吸附能力與受污染土壤中的鎘元素含量成正比。同時(shí)，隨著龍葵體內(nèi)的鎘元素的逐漸累積和增長，大量的鎘易導(dǎo)致龍葵的細(xì)胞分裂和生長，使得龍葵的植株生長緩慢，成熟速度降低，甚至最終呈現(xiàn)出發(fā)育不正常的狀態(tài)。同時(shí)，鎘元素的增長使得龍葵體內(nèi)細(xì)胞的氧化功能受到影響，加速細(xì)胞的衰老和死亡速度。

（二）對(duì)鎘污染土地的修復(fù)作用

在受到鎘污染土壤環(huán)境中生長的龍葵生長能力減弱，當(dāng)它感受到來自重金屬的威脅之后，龍葵會(huì)立即開啟自身的防御系統(tǒng)。它會(huì)及時(shí)進(jìn)行各種抗氧化酶的合成，通過這些抗氧化酶能夠有效地將龍葵體內(nèi)的過氧化物還原成水分子，從而緩解大量的氧化物帶來的損傷。

龍葵通過將體內(nèi)積累的鎘轉(zhuǎn)移到其他地方的方式，使得體內(nèi)的鎘快速集中到同一個(gè)地方。另一方面，又通過轉(zhuǎn)移鎘元素的過程，快速合成抵抗鎘元素的物質(zhì)，以達(dá)到保護(hù)自己的目的。也就是說，龍葵在吸附土壤中的化學(xué)物質(zhì)或重金屬同時(shí)，也修復(fù)了自身受到的傷害。通過這樣的方式，龍葵對(duì)受到鎘污染的土壤的修復(fù)起到了重要的作用。

三、結(jié)語

鎘污染與土地資源密切相關(guān)，對(duì)人體產(chǎn)生直接的不利影響。利用生物來修復(fù)土壤鎘污染是近幾年一直被推崇的科學(xué)消除鎘污染的方法。

龍葵通過對(duì)自身的調(diào)節(jié)，不僅能有效吸附受污染土壤中的鎘，還能迅速地合成相關(guān)的營養(yǎng)蛋白來減少或徹底消除重金屬鎘的對(duì)龍葵自身的傷害。這類的生物措施能有效避免鎘污染的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)環(huán)境帶來的副作用最小甚至幾乎沒有。

目前來看，雖然利用植物進(jìn)行鎘污染的消除已經(jīng)取得了一定程度上的成果，但仍有許多缺點(diǎn)需克服和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫正國.龍葵對(duì)鎘污染土壤的響應(yīng)及其修復(fù)效應(yīng)研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，10：397-401.

[2] 于彩蓮，劉波，楊瑩.化控措施強(qiáng)化龍葵修復(fù)高鎘污染土壤的能力研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，05：133-138.