典型重金屬污染土壤植物修復(fù)應(yīng)用研究

王恒 牛雙 葉紅升 鄭春雨 盧嶼

摘 ? 要：環(huán)境污染累積效應(yīng)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐步顯現(xiàn)，土壤污染因其關(guān)系到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人居環(huán)境安全，與水污染和大氣污染同步被列入污染防治“三大戰(zhàn)役”。植物修復(fù)作為土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)具備諸多優(yōu)點(diǎn)。本文對植物修復(fù)進(jìn)行了簡單介紹，并對近些年國內(nèi)開展的鎘污染和砷污染土壤植物修復(fù)研究進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：土壤 ?重金屬 ?植物修復(fù)

中圖分類號：X53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）10（b）-0109-02

萬物土中生。土壤作為全社會可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，與人們的飲食健康、居住環(huán)境安全有著密切關(guān)系。我國土壤修復(fù)立法體系也隨著“土十條”、土壤污染防治法等一系列政策法規(guī)的發(fā)布與實(shí)施逐步形成與完善。土壤修復(fù)市場也伴著全國對土壤污染防治的關(guān)注和土壤詳查行動基本完成得到充分釋放。我國目前治理土壤重金屬污染常用技術(shù)方法有熱脫附技術(shù)、抽提修復(fù)技術(shù)、淋洗修復(fù)技術(shù)、鈍化/穩(wěn)定化技術(shù)、客土法、吸附固定、植物修復(fù)等。其中，植物修復(fù)因其具有經(jīng)濟(jì)有效等特點(diǎn)作為我國科技部等六部委聯(lián)合推薦土壤污染防治先進(jìn)技術(shù)之一在全國重金屬污染土壤修復(fù)應(yīng)用中廣泛應(yīng)用[1]。

1 ?植物修復(fù)

植物修復(fù)技術(shù)設(shè)想第一次是由美國科學(xué)家在20世紀(jì)80年代提出，通過植物富集重金屬的方式把土壤里的重金屬污染減輕[2]。植物修復(fù)是指在重金屬污染的土壤中種植具有特定功能的植物，此種植物對污染土壤污染中某種污染物質(zhì)有富集累積的能力，通過植物收割后續(xù)處理后將污染土壤中的污染物清除土壤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)土壤污染治理與修復(fù)的方法[3]。植物修復(fù)技術(shù)基本原理是通過植物及其根系周邊共存的微生物體系吸收、降解、揮發(fā)或者轉(zhuǎn)化環(huán)境中的污染物，從而達(dá)到降低或減輕環(huán)境污染的修復(fù)成效[4]。

重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)依據(jù)修復(fù)作用過程與機(jī)理分為：植物提取、植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)。植物提取是利用富集植物吸收累積一種或多種污染物，把污染物質(zhì)貯存到不同器官中，把富集后的植物收割帶離污染土壤避免二次污染的過程，目前國內(nèi)多數(shù)植物修復(fù)研究都是利用植物提取的原理。植物穩(wěn)定是植物通過其根系累積和吸附作用，使得污染物質(zhì)生物有效性、可移動性、降低的過程，從而降低污染物質(zhì)對土壤環(huán)境和人體健康的影響。植物揮發(fā)是土壤中的可揮發(fā)性污染物被植物吸收后，被轉(zhuǎn)化成氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣環(huán)境里而降低土壤中污染物質(zhì)含量的過程。

2 ?鎘污染土壤植物修復(fù)技術(shù)

目前針對于鎘污染土壤植物修復(fù)技術(shù)主要是植物吸收方面的研究。以往鎘污染土壤植物吸收研究通過大量篩選實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)十字花科蕓薹屬植物印度薺菜對Cd有較強(qiáng)的富集累積特性[5]。以印度薺菜作為對照，蘇德純等發(fā)現(xiàn)某種薺菜型油菜溪口花籽莖葉稈等地上部分的總生物量、莖葉稈吸收Cd量和對污染土壤的凈化率明顯高于印度薺菜[6]。說明油菜溪口花籽具有作為Cd修復(fù)累積植物的能力。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以累積富集Cd的累積植物包括十字花科、禾本科在內(nèi)的十幾科植物，某些能累積富集達(dá)到1000mg/kg以上，如寶山堇菜、東南景天、葉芽阿拉伯芥和天藍(lán)褐藍(lán)菜等[7]。

3 ?砷污染土壤植物修復(fù)技術(shù)

砷作為一種有毒非金屬元素，因其特性與金屬有某些類似，通常情況下按照金屬元素方向研究。陳同斌等2002年首次發(fā)現(xiàn)蜈蚣草作為砷的富集累積植物，通過種植實(shí)驗(yàn)土壤中的砷污染修復(fù)效率能達(dá)到8%[8]。

蓉草也被應(yīng)用于砷污染土壤植物修復(fù)研究中，經(jīng)過四個(gè)月的生長，蓉草能提取砷的效率是130g/hm2[9]。

以往研究表明，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾十種砷富集累積植物。對于砷的超富集植物篩選研究和其修復(fù)植物具體修復(fù)機(jī)理和機(jī)制不斷深入。但多數(shù)研究還是在一定的相對理想條件下，對于砷的植物修復(fù)技術(shù)仍需要進(jìn)一步從實(shí)際污染土壤不斷開展研究與實(shí)踐。

4 ?結(jié)語

植物修復(fù)技術(shù)隨著不斷研究深入而迅猛發(fā)展，篩選出新的針對不同重金屬污染土壤的超富集累積植物一直是植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。同時(shí)，對于植物修復(fù)技術(shù)與其他土壤污染修復(fù)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用以及如何利用近年來飛速發(fā)展的分子生物學(xué)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)提升植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展都是值得探索的研究方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 科技部.關(guān)于發(fā)布土壤污染防治先進(jìn)技術(shù)裝備目錄的公告[EB/OL].http：//www.most.gov.cn/tztg/201801/t20180102_137308.htm， 2018-01-02.

[2] Chaney， R.L. Plant up take of inorganic waste constituents. In： Parr， J.F.， Ed.， Land Treatment of Hazardous Wastes， NoyesData Corporation， Park Ridge， New Jersey， 1983.

[3] 王慶仁，崔巖山，董藝婷.植物修復(fù)-重金屬污染土壤整治有效途徑[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21（2）：326-331.

[4] 周啟星.污染土壤修復(fù)的技術(shù)再造與展望[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2002，3（8）：36-40.

[5] Ebbs S D， Lasat M M， et al. Phytoextration of Cadmium and Zinc from a contaminated soil[J].J.Environ. Qual.，1997（26）：1424-1430.

[6] 蘇德純，黃煥忠.油菜作為超累積植物修復(fù)鎘污染土壤的潛力[J].中國環(huán)境科學(xué)，2002，22（1）：48-51.

[7] 易澤夫， 余杏， 吳景. 鎘污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展. [J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 2014（9）： 251-253.

[8] Chen T B， Wei C Y， Huang Z C， et al. Arsenic Hyperaccumulator Pteris vittata L. and its arsenic accumulation.Chinese Science Bulletin， 2002，47（11）： 902-905.

[9] 楊國定. 污水灌溉與農(nóng)業(yè)環(huán)境污染[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)， 1984（5）： 21-23.