土壤重金屬污染修復(fù)的研究進(jìn)展

李秀峰+劉敏+王東方+任榮榮+武化民

摘要：隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬污染問題成為關(guān)注的熱點(diǎn)。文中綜述了近年來國內(nèi)外土壤重金屬污染修復(fù)的途徑和技術(shù)措施，重點(diǎn)介紹了植物修復(fù)的基本類型、修復(fù)機(jī)理和研究進(jìn)展，以期為今后重金屬污染植物修復(fù)工作提供一定借鑒。

關(guān)鍵詞：土壤；重金屬污染；修復(fù)；研究進(jìn)展

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)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(dǎo)致土壤上所種植的農(nóng)作物減產(chǎn)，生產(chǎn)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(fù)不僅是學(xué)術(shù)界關(guān)注的熱點(diǎn)，而且是整個(gè)社會關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 修復(fù)途徑

主要有2種[2]：（1）將土壤中活化態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)，以減弱其對動(dòng)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(wěn)定化方法、電動(dòng)力修復(fù)法、水洗法、熱解法；化學(xué)治理措施[4]：包括淋溶法、施用改良劑；生物修復(fù)措施[5]：包括植物修復(fù)、微生物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)；還有農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施[6]等。

2 重金屬污染的植物修復(fù)

2.1 類型

植物修復(fù)的類型[7-8]主要有：植物穩(wěn)定、植物降解、根系過濾、植物提取、植物揮發(fā)等。

2.2 機(jī)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(zhuǎn)移到植物的特定部位，再將該植物進(jìn)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(jìn)一步擴(kuò)散。主要通過以下幾種機(jī)理去除環(huán)境中重金屬污染物：植物揮發(fā)[9]、植物提取[10]、植物穩(wěn)定[11]和根系過濾[12]。

2.2.1 植物揮發(fā)

利用有針對性的植物，使土壤中的重金屬污染物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)態(tài)或毒性較小的物質(zhì)。此方法具有一定的局限性，僅適合用于治理一些具有揮發(fā)性的重金屬污染物，但具有揮發(fā)性的重金屬污染物從土壤轉(zhuǎn)移到大氣中，對大氣環(huán)境又會存在一定的污染風(fēng)險(xiǎn)。揮發(fā)性重金屬污染物質(zhì)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(zhì)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(zhì)。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(zhì)，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(zhì)。

2.2.3 植物穩(wěn)定[11]

利用植物將土壤中的重金屬污染物轉(zhuǎn)變成無害或毒害程度較小的形態(tài)，以達(dá)到減輕污染的效果，但該方法并未將土壤中的重金屬物質(zhì)去除，沒有真正解決土壤中的重金屬污染問題。該技術(shù)主要應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)，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(zhì)，并在體內(nèi)輸送至植物體的地上部分，儲存在植物體內(nèi)，減小地下重金屬污染物質(zhì)的濃度，同時(shí)通過收獲植物地上部分達(dá)到減少重金屬含量的過程。

該方法首要解決的關(guān)鍵問題在于尋找在重金屬含量較高的土壤中具有強(qiáng)適應(yīng)性、超富集并能誘導(dǎo)出超級富集體的植物。由于物種的進(jìn)化，很多植物在重金屬污染物含量較高的土壤中產(chǎn)生了適應(yīng)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(zhì)，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(zhuǎn)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(fā)展前景較大。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的具備重金屬污染物超積累能力的植物多達(dá)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(dǎo)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(xué)和分子生物學(xué)有深入的理解才能深刻了解植物修復(fù)的原理，從而更好地利用植物進(jìn)行重金屬污染修復(fù)。植物本身能從環(huán)境中吸收、積累重金屬污染物質(zhì)，且可以最大限度的降低修復(fù)時(shí)對環(huán)境的擾動(dòng)，因而植物修復(fù)被認(rèn)為是大有前途的環(huán)境修復(fù)技術(shù)之一。

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作者簡介：李秀峰，女，本科，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。