土壤重金屬污染及植物修復(fù)研究探討

張雪梅

摘要：重金屬會(huì)給生態(tài)環(huán)境、人類健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等帶來(lái)較大的危害，因此應(yīng)該給予重金屬污染足夠的重視。因?yàn)橹参镄迯?fù)具有經(jīng)濟(jì)有效、綠色環(huán)保的特征，因此成為土壤重金屬污染修復(fù)的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)土壤重金屬污染進(jìn)行了概述，然后對(duì)植物修復(fù)的分類和強(qiáng)化措施進(jìn)行了探討，力求為污染重金屬污染植物修復(fù)工作的開展助力。

關(guān)鍵詞：土壤;重金屬污染;植物修復(fù)

1.土壤重金屬污染概述

1.1土壤重金屬污染主要特征

我國(guó)工業(yè)發(fā)展迅速，重金屬污染的現(xiàn)象也是越來(lái)越嚴(yán)重，很多的毒性重金屬會(huì)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(méi)有任何變化的，但是該種污染物會(huì)融入到植物中，再通過(guò)食物鏈中產(chǎn)生反應(yīng)，對(duì)人和動(dòng)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土壤重金屬污染傳播方式

土壤重金屬的污染主要是通過(guò)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(guò)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(huì)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(wàn)畝。還有當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于化肥的過(guò)量使用，也會(huì)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(guò)程中，重金屬的污染會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，因此，需要通過(guò)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(lái)的毒性。

2.植物修復(fù)技術(shù)類別

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(lái)減輕重金屬對(duì)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。

2.1植物穩(wěn)定技術(shù)

植物穩(wěn)定技術(shù)是通過(guò)吸收、分解和沉淀等的一系列過(guò)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(huì)分泌出大量的有機(jī)酸和氨基酸，通過(guò)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(duì)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。

2.2植物的提取技術(shù)

植物的提取主要是尋找一種對(duì)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(huì)產(chǎn)生任何毒害，具有對(duì)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(huì)相對(duì)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(zhǎng)和發(fā)育，同時(shí)也會(huì)提高植物根系的吸收能力，釋放出As。

2.3植物揮發(fā)功能

植物根系的揮發(fā)是植物的根系會(huì)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(guò)將Hg還原成酶基因轉(zhuǎn)入到芥子科的植物中，通過(guò)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。

3.植物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化措施

目前，對(duì)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(duì)于這些新技術(shù)的研究，有效推動(dòng)了植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

3.1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(guò)在這些生物中添加一種外來(lái)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(duì)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(guò)對(duì)重金屬的釋放，能夠有效減少土壤礦物對(duì)重金屬的吸附，在一定程度上推動(dòng)重金屬的轉(zhuǎn)移，也會(huì)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(duì)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(duì)Pb的富集能力是相對(duì)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(dòng)性，很容易對(duì)地表和地下水造成污染，需要對(duì)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(guò)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)。

3.2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(shì)，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(duì)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。

3.3 基因工程技術(shù)

基因工程技術(shù)也是當(dāng)前對(duì)重金屬污染進(jìn)行研究的一種新的技術(shù)，通過(guò)利用基因工程對(duì)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(guò)識(shí)別重金屬中的生物，然后對(duì)控制該種生物的基因進(jìn)行鑒別，然后將這些基因通過(guò)一定的方案連接起來(lái)，開始進(jìn)行試驗(yàn)。例如，光煙草的生長(zhǎng)較快，對(duì)多種污染物具有很大的抗性，可以將其基因提取出來(lái)進(jìn)行研究，用在重金屬的污染中。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著重金屬污染環(huán)境問(wèn)題日益加重，植物修復(fù)技術(shù)因其綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)有效而被視為重金屬污染土壤修復(fù)的重要技術(shù)手段之一。盡管有諸如蜈蚣草修復(fù)砷污染土壤的應(yīng)用示范，然而更多的研究成果依然受限于植物生物量低下、修復(fù)耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)等因素限制在實(shí)驗(yàn)室而不能應(yīng)用于實(shí)踐。因此，采用合理的措施強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)的效率可能是解決該矛盾的關(guān)鍵之一。然而在強(qiáng)化策略的實(shí)施過(guò)程中，一些強(qiáng)化策略應(yīng)該需要考察其可能存在的負(fù)面效應(yīng)。比如轉(zhuǎn)基因微生物的可控性與安全性，即具有更強(qiáng)吸收重金屬能力的轉(zhuǎn)基因微生物進(jìn)入環(huán)境后時(shí)是否會(huì)侵染農(nóng)作物，導(dǎo)致更多的重金屬進(jìn)入食物鏈。螯合劑的使用可能造成的重金屬過(guò)度游離，從而可能對(duì)相鄰?fù)寥涝斐晌廴?。通過(guò)強(qiáng)化手段導(dǎo)致更多的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)到植物地上部分，這對(duì)草食動(dòng)物和傳媒昆蟲生理的影響值得深入研究。這些問(wèn)題的解決將不僅能夠深入解析植物修復(fù)的生理生化機(jī)制，更有利于推動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)實(shí)踐。

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