淺析用植物修復(fù)技術(shù)解決土壤重金屬污染問題

劉 潔

當(dāng)前我國城市化快速發(fā)展，對于一些化學(xué)物品應(yīng)用過多，造成環(huán)境問題和生態(tài)破壞日益嚴(yán)重，影響人類的生存和健康，其中重金屬對環(huán)境的污染和破壞是最為嚴(yán)重的，而且針對重金屬的污染和破壞，國家也在研究各種各樣的方法進(jìn)行治理，同時(shí)重金屬所引起的環(huán)境污染也日益成為環(huán)境研究方面的熱點(diǎn)問題。環(huán)境方面的重金屬污染包括一些有毒性的重金屬，有Hg、Pb、Cr等重金屬，這些有毒性的重金屬在土壤中留存，會對土壤和農(nóng)作物造成很大的危害，農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量都會受到很嚴(yán)重的影響，而且生產(chǎn)出來的農(nóng)作物會對人體的健康有著很大的危害。因此，對于土壤重金屬污染的治理也是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

1 土壤重金屬污染的相關(guān)內(nèi)容闡述

1.1 土壤重金屬污染的特點(diǎn)

我國工業(yè)發(fā)展迅速，重金屬污染的現(xiàn)象也是越來越嚴(yán)重，很多的毒性重金屬會殘留著土壤的表層，很難降解，導(dǎo)致土壤受到的危害很大，而且土壤也很難恢復(fù)，土壤被重金屬污染之后是沒有任何變化的，但是該種污染物會融入到植物中，再通過食物鏈中產(chǎn)生反應(yīng)，對人和動物產(chǎn)生一定的危害，所以，重金屬是影響生態(tài)系統(tǒng)的重要污染物。

1.2 土壤重金屬污染的傳播

土壤重金屬的污染主要是通過農(nóng)藥、肥料和礦山開采等方式進(jìn)行傳播的，其中大氣沉降也是一種最為普遍的傳播方式，當(dāng)前工業(yè)廢棄和汽車廢氣的大量排放，導(dǎo)致重金屬通過大氣沉降進(jìn)行轉(zhuǎn)移。而且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)田灌溉利用到的污水也會引起土壤中的重金屬富集，根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)顯示，農(nóng)田灌溉引起的重金屬污染的土壤面積達(dá)到1000多萬畝。還有當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對于化肥的過量使用，也會引起土壤中的Hg等重金屬的超標(biāo)，而且農(nóng)業(yè)在不斷發(fā)展過程中，重金屬的污染會越來越嚴(yán)重，因此，需要通過植物修復(fù)的技術(shù)恢復(fù)農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量，能夠中和重金屬帶來的毒性。

2 植物修復(fù)的原理

植物修復(fù)技術(shù)是20世紀(jì)80年代的一項(xiàng)新興的生物學(xué)技術(shù)，而且隨著分子生物學(xué)的不斷發(fā)展，目前與重金屬結(jié)合的肽分子已經(jīng)被研究應(yīng)用，植物細(xì)胞中的細(xì)胞壁會將入侵的重金屬離子束縛起來，而且當(dāng)重金屬侵入到植物體內(nèi)之后，植物體內(nèi)就會產(chǎn)生MTs，植物體內(nèi)含有的特殊功能的蛋白質(zhì)會將重金屬離子放入到一些液泡中。另外，還有一部分的重金屬離子會跟隨水分輸入到地上，這對于收獲重金屬有著很大的便利，在當(dāng)前植物中MTs和PCs屬于應(yīng)用最多的2種蛋白質(zhì)。

植物修復(fù)的技術(shù)也是通過綠色植物達(dá)到對土壤中的污染物進(jìn)行修復(fù)的作用，其中涉及到生物學(xué)和工程學(xué)等技術(shù)，通過植物中的生物產(chǎn)生化學(xué)和物理方面的作用來進(jìn)行對污染物的修復(fù)和化解。我國目前研究出來的修復(fù)技術(shù)主要針對的是土壤進(jìn)行修復(fù)，其中超富集植物對于土壤中重金屬的修復(fù)是普通植物的20萬倍，通過這些植物對土壤中重金屬的吸收，能夠減輕土壤中重金屬的含量，這也是目前國際上應(yīng)用最前沿的一種植物修復(fù)技術(shù)。當(dāng)前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，過量農(nóng)藥的噴灑對植物的生存造成很大的污染，使重金屬的污染也是越來越嚴(yán)重，它們能夠?qū)⑼寥乐械牟糠治廴疚镞M(jìn)行吸收和降解，但是自身也會相應(yīng)產(chǎn)生一些污染物。所以，當(dāng)前需要通過對這些有機(jī)物的研究和利用，將其收集起來，通過利用植物技術(shù)方法進(jìn)行對重金屬的化解。植物對土壤的修復(fù)技術(shù)也是當(dāng)前比較重視的一項(xiàng)研究，能夠有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，也成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

3 植物修復(fù)技術(shù)的分類

植物的修復(fù)技術(shù)主要是利用了植物根系和物理、化學(xué)和生物特性來減輕重金屬對植物土壤造成的污染和危害，根據(jù)植物修復(fù)技術(shù)的功能和特點(diǎn)，可以將植物修復(fù)技術(shù)分為幾類。

3.1 植物穩(wěn)定技術(shù)

植物穩(wěn)定技術(shù)是通過吸收、分解和沉淀等的一系列過程，降低重金屬在土壤中留下的毒性，防止重金屬毒性的擴(kuò)散，該種植物穩(wěn)定技術(shù)通常適用于廢棄礦區(qū)重金屬污染，可以在一些廢棄的礦區(qū)的周圍，種植大面積抗重金屬的一些植物，可以有效降低毒性的擴(kuò)散。例如，通常植物中的灌木植物可以有效聚集土壤中的養(yǎng)分，植物根系會分泌出大量的有機(jī)酸和氨基酸，通過研究表明，土壤的pH值能夠進(jìn)一步活化Cu離子，還有植物菌根對土壤的修復(fù)也有著良好的效果，其中的AM菌根與大多數(shù)中午的根部有著共生關(guān)系，可以抑制有毒重金屬的轉(zhuǎn)移。

3.2 植物的提取技術(shù)

植物的提取主要是尋找一種對重金屬具有很強(qiáng)富集能力的植物，植物根系能夠有效吸收污染物中的重金屬物質(zhì)，可以將其聚集在土壤的表層，然后集中進(jìn)行收集和處理。目前世界上研究最多的是蕓苔屬和庭介屬，這些植物能夠累積大量的重金屬，但是自身不會產(chǎn)生任何毒害，具有對金屬毒害的防御能力。根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查，在酸性土壤和石灰性土壤中存在一種污染物是Pb，其中超累積植物在酸性土壤中吸收到的重金屬就會相對較多，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用的磷肥，能夠促進(jìn)植物的生長和發(fā)育，同時(shí)也會提高植物根系的吸收能力，釋放出As。

3.3 植物揮發(fā)功能

植物根系的揮發(fā)是植物的根系會分泌出一些物質(zhì)能夠?qū)ν寥乐械闹亟饘贇怏w進(jìn)行綜合，將氣體釋放到大氣中，其中植物根系中含有的met因子能夠?qū)g轉(zhuǎn)化為毒性最小而且很容易揮發(fā)的元素。例如，通過將Hg還原成酶基因轉(zhuǎn)入到芥子科的植物中，通過將該種植物栽種在土壤中，可以消除土壤中Hg造成的污染，通常在土壤中重視洋麻和牛毛草可以將Se元素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以將土壤中的污染物進(jìn)行去除。

4 植物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化措施

目前，對于植物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化措施的研究也在不斷進(jìn)行，其中最為有效的是化學(xué)調(diào)控技術(shù)、基因工程技術(shù)和農(nóng)藝調(diào)控技術(shù)等，對于這些新技術(shù)的研究，有效推動了植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

4.1 化學(xué)調(diào)控技術(shù)

化學(xué)調(diào)控技術(shù)主要是應(yīng)用到生物和微生物之間產(chǎn)生的一種化學(xué)反應(yīng)，通過在這些生物中添加一種外來物能夠改變土壤的化學(xué)性質(zhì)，或者是與重金屬相結(jié)合，能夠強(qiáng)化作物對重金屬的吸收，通常添加的一種添加劑有螯合劑和有機(jī)物料等。螯合劑的使用也是當(dāng)前使用最多的一種化學(xué)方法，能夠?qū)⑼寥乐薪Y(jié)合的一些重金屬進(jìn)行釋放，被污染的土壤中很多的重金屬都是被牢固的結(jié)合在植物上，通過對重金屬的釋放，能夠有效減少土壤礦物對重金屬的吸附，在一定程度上推動重金屬的轉(zhuǎn)移，也會相應(yīng)提高重金屬的有效性。而且螯合劑分為天然螯合劑和人工螯合劑，其中人工合成的螯合劑有EDTA、DTPA等，該種螯合劑對重金屬具有很強(qiáng)的活化能力，EDTA是最常用的一種活化劑，在土壤中種植豌豆對Pb的富集能力是相對較強(qiáng)的，還有天然活化劑活化能力不如人工螯合劑，而且螯合劑的活化性增加了重金屬在土壤中的移動性，很容易對地表和地下水造成污染，需要對該種螯合劑進(jìn)行充分研究。另外一種是酸堿調(diào)節(jié)劑，主要是根據(jù)土壤的酸度和重金屬的性質(zhì)，通過在土壤中投加酸性和堿性物質(zhì)能夠有效改變土壤的pH值，也能夠?qū)⑼寥乐泻械腜b、Zn等的重金屬進(jìn)行溶解，降低土壤pH值的方法是直接加酸進(jìn)行溶解，可以有效吸收土壤中的重金屬物質(zhì)。

4.2 植物和微生物的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

植物和微生物的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要利用的是土壤和微生物之間的一種共存關(guān)系，能夠發(fā)揮植物和微生物各自的優(yōu)勢，提高土壤中重金屬污染的植物修復(fù)效率，能夠有效去除土壤中的重金屬，這也是當(dāng)前注重研發(fā)的一種新的方法和研發(fā)方向。微生物的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)主要是對污染物進(jìn)行分解，優(yōu)化植物根系環(huán)境，促進(jìn)根系發(fā)展，增強(qiáng)植物和向上轉(zhuǎn)移重金屬的能力。

4.3 基因工程技術(shù)

基因工程技術(shù)也是當(dāng)前對重金屬污染進(jìn)行研究的一種新的技術(shù)，通過利用基因工程對植物進(jìn)行改良，調(diào)整植物吸收和運(yùn)輸，也是植物修復(fù)技術(shù)的一種新的領(lǐng)域。該種技術(shù)的應(yīng)用主要是通過識別重金屬中的生物，然后對控制該種生物的基因進(jìn)行鑒別，然后將這些基因通過一定的方案連接起來，開始進(jìn)行試驗(yàn)。例如，光煙草的生長較快，對多種污染物具有很大的抗性，可以將其基因提取出來進(jìn)行研究，用在重金屬的污染中。

5 結(jié)語

綜上所述，重金屬對土壤的污染是當(dāng)前社會比較關(guān)注的一項(xiàng)重要問題，需要通過對植物修復(fù)技術(shù)的研究，能夠降低土壤中重金屬的含量，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。