植物對(duì)土壤重金屬修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展

李寧輝，熊健

(西藏大學(xué)理學(xué)院，西藏 拉薩 850000)

土壤是生物圈的重要組成部分，為作物的生長(zhǎng)發(fā)育提供了必要的水分和營(yíng)養(yǎng)，但是隨著含重金屬的各類污染物通過(guò)多種途徑進(jìn)入土壤，導(dǎo)致重金屬在作物各組織器官中大量富集，嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)與發(fā)育[1,2]，并通過(guò)食物鏈和食物網(wǎng)向動(dòng)物和人類體內(nèi)遷移，因?yàn)橹亟饘倬哂谐志眯院屠鄯e性，所以它可以在動(dòng)物和人類體內(nèi)進(jìn)行富集和長(zhǎng)時(shí)間作用，給動(dòng)物和人類的身體健康帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅，給生態(tài)系統(tǒng)的平衡埋下了隱患。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀和危害分析

《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》表明[3]，鎘、汞、銅、鉛、鋅、鎳6種重金屬污染物點(diǎn)位超標(biāo)率分別為7.0%、1.6%、2.1%、1.5%、0.9%、4.8%。由此可看我國(guó)土壤重金屬污染問(wèn)題嚴(yán)重。伴隨著重金屬的進(jìn)入會(huì)逐漸影響土壤的溶質(zhì)種類和含量，進(jìn)而導(dǎo)致土壤的組成成分和濃度發(fā)生變化，并影響土壤溶液和土壤本身的性質(zhì)。土壤一旦受到重金屬的過(guò)度污染，不僅會(huì)影響到土壤本身，也會(huì)影響到各個(gè)圈層之間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的功能發(fā)生紊亂，給人類的生存帶來(lái)嚴(yán)重危害。土壤還承擔(dān)著我們農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重任，它是我們發(fā)展農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)條件，如果受到重金屬的過(guò)度污染，容易導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量低下和有毒甚至當(dāng)?shù)赝寥啦划a(chǎn)糧食，一旦我們的糧食生產(chǎn)受到威脅，容易影響到我們的社會(huì)安定和人民幸福。所以重金屬污染問(wèn)題我們要重視起來(lái)并加強(qiáng)治理和修復(fù)。

2 土壤重金屬污染的來(lái)源

土壤重金屬污染主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、城市固體廢棄物和汽車尾氣排放等。隨著工業(yè)和城市現(xiàn)代化的快速發(fā)展，工業(yè)和生活“三廢”越來(lái)越多，這些“三廢”中含有各種各樣重金屬污染物，如果不進(jìn)行妥善處理，其中所含的重金屬就會(huì)滲透到周圍的土壤環(huán)境，造成環(huán)境污染，導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)植物體內(nèi)組織器官的重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)。引起土壤重金屬污染。 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展人均GDP的不斷升高，人均汽車的保有量也在不斷上升，伴隨著汽車數(shù)量的不斷升高，汽車的污染排放成了空氣中重金屬的重要來(lái)源之一。空氣中的重金屬一部分因?yàn)橹亓ψ饔脕?lái)到了土壤，造成了土壤重金屬污染。還有一部分重金屬污染物隨著大氣和陸地之間的水循環(huán)來(lái)到了土壤之中，引起土壤重金屬污染。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各式各樣的農(nóng)用化肥和農(nóng)藥被研發(fā)出來(lái)，它們因?yàn)橐娦俣瓤?，被越?lái)越多的大規(guī)模使用。導(dǎo)致我們的農(nóng)田土壤殘留了各色各樣的化肥和農(nóng)藥，隨之帶來(lái)了各種類型的污染，其中土壤重金屬污染最為嚴(yán)重。

3 土壤重金屬污染的植物修復(fù)類型

3.1 植物提取修復(fù)

植物提取修復(fù)是利用某些超富集植物從土壤中吸收重金屬到植物根部或轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)街参锏牡厣喜糠?，最后通過(guò)收割植物來(lái)去除土壤中的重金屬[4]。植物提取修復(fù)由于操作簡(jiǎn)單、所需材料廉價(jià)、不容易影響土壤本身的性質(zhì)，所以是一個(gè)非常好的修復(fù)技術(shù)。植物提取修復(fù)主要的問(wèn)題是植物吸收重金屬后無(wú)法及時(shí)收割，最后可能導(dǎo)致重金屬?gòu)男禄氐酵寥乐性斐啥挝廴?。還有收割后的植物殘?bào)w處理問(wèn)題，如果不能及時(shí)處理，容易造成重金屬?gòu)男禄氐阶匀画h(huán)境中造成二次污染。

3.2 植物固定修復(fù)

利用某些特殊植物的吸收、絡(luò)合、沉淀、分解、氧化還原等多種過(guò)程[5]，將土壤中的重金屬進(jìn)行固定，從而降低了土壤中重金屬的遷移能力。防止重金屬進(jìn)入食物鏈和食物網(wǎng)，切斷了重金屬的傳播途徑，減少重金屬對(duì)環(huán)境中其他生物的危害，保護(hù)了陸地生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。植物固定修復(fù)主要的問(wèn)題是污染重金屬仍在土壤中，只是通過(guò)植物暫時(shí)將重金屬固定在土壤中，并沒(méi)有完全去除。伴隨著土壤環(huán)境的改變，可能導(dǎo)致這些植物無(wú)法繼續(xù)對(duì)重金屬進(jìn)行固定，這些被釋放的重金屬?gòu)男禄氐搅谁h(huán)境中造成二次污染[6]。

3.3 植物揮發(fā)修復(fù)

植物揮發(fā)修復(fù)是利用植物將土壤中的重金屬吸收到體內(nèi)后，先轉(zhuǎn)化成氣態(tài)形式，再通過(guò)蒸騰作用排到大氣中的一種土壤修復(fù)技術(shù)。但是這項(xiàng)技術(shù)還不完善，植物揮發(fā)修復(fù)主要的問(wèn)題是重金屬并沒(méi)有消失，毒性也沒(méi)有減弱，只是從土壤來(lái)到了大氣環(huán)境中，當(dāng)這些重金屬被雨滴所吸附或參與雨滴的形成，受到地球的重力作用而下落，隨后又回到了土壤中，容易造成二次污染。

4 超富集植物的研究

4.1 超富集植物的概念

超富集植物通常具有以下特征：第一，超富集植物體內(nèi)的重金屬含量通常很高；第二，一種超富集植物對(duì)不同重金屬的富集能力不盡相同；第三，在重金屬污染地能正?；虺ＩL(zhǎng)，可以正常完成它的所有生命活動(dòng)。最找提出利用超富集植物來(lái)進(jìn)行土壤重金屬修復(fù)的是美國(guó)科學(xué)家Chaney[7]。隨后越來(lái)越多的科學(xué)家開始了這項(xiàng)研究，各種各樣的超富集植物被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)。

4.2 超富集植物試驗(yàn)成功的案例

鉛是一種有毒的重金屬，具有很高的延展性，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的超富集植物主要有以下幾種(表1)。

表1 常見鉛超富集植物及其吸附特征

5 結(jié)論

因?yàn)橹参镄迯?fù)技術(shù)具有綠色、環(huán)保、操作方便且基本不破壞土壤結(jié)構(gòu)和環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，所以該技術(shù)可能成為將來(lái)治理土壤重金屬污染的主流。但是這項(xiàng)技術(shù)還存在許多問(wèn)題，以后還要進(jìn)行更加深入的研究。