重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)探究

摘要：近年來，在我國日益嚴(yán)格的環(huán)保政策的影響下，我國的整體環(huán)境狀況得到了較大的改善。然而我們也應(yīng)該清晰的看到，當(dāng)前我國的環(huán)境污染問題依然較為嚴(yán)重，其中土壤重金屬污染現(xiàn)象就是其中之一。針對(duì)土壤重金屬污染問題，植物修復(fù)技術(shù)是十分重要的一個(gè)手段，其能夠通過吸收和轉(zhuǎn)化土壤中的重金屬，進(jìn)而降低重金屬對(duì)土壤的污染程度。因此文章重點(diǎn)就重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)展開相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：重金屬;污染土壤;植物修復(fù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）04-00-02

Abstract： In recent years， under the influence of Chinas increasingly strict environmental protection policies， Chinas overall environmental conditions have been greatly improved. However， we should also clearly see that the current environmental pollution problem in China is still relatively serious， and soil heavy metal pollution is one of them. For the problem of soil heavy metal pollution， phytoremediation technology is a very important means to reduce the pollution of heavy metals to the soil by absorbing and transforming heavy metals in the soil. Therefore， the article focuses on the phytoremediation technology of heavy metal contaminated soil.

Key words： Heavy metals; Contaminated soil; Phytoremediation

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)

伴隨著我國工業(yè)化水平的日漸提升，重金屬污染現(xiàn)象卻日趨嚴(yán)重，眾多具有毒性的重金屬在土壤的表層殘留，且這些毒性重金屬難以得到有效降解，被污染過的土壤也無法得到恢復(fù)。雖然重金屬污染土壤之后，土壤自身并無多大變化，但是殘留在土壤之中的毒性重金屬會(huì)被植物吸收，進(jìn)而通過食物鏈進(jìn)入到人類和動(dòng)物的體內(nèi)，直接威脅到人類和動(dòng)物的生命安全。因此重金屬屬于影響生態(tài)系統(tǒng)的重要污染物。

1.2 土壤重金屬污染的傳播

土壤被重金屬污染的途徑較多，歸結(jié)起來主要有農(nóng)藥、肥料、礦山開采以及大氣沉降幾個(gè)方面?，F(xiàn)階段，工業(yè)廢氣以及汽車廢氣等直接排放到大氣中，其中包含的重金屬會(huì)通過大氣沉降而轉(zhuǎn)移，進(jìn)而對(duì)土壤產(chǎn)生污染。同時(shí)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，有時(shí)候會(huì)選用污水進(jìn)行灌溉，這種做法也十分容易引起土壤中的重金屬富集。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，由于污水灌溉而導(dǎo)致的重金屬污染面積高達(dá)1000多萬畝。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，過量使用農(nóng)藥化肥，同樣會(huì)導(dǎo)致土壤之中的Hg等重金屬超標(biāo)，且農(nóng)業(yè)愈發(fā)達(dá)，這種污染問題就會(huì)愈發(fā)嚴(yán)重。因此利用植物修復(fù)來降解土壤中的重金屬，中和重金屬產(chǎn)生的毒性就十分必要。

2 植物修復(fù)的原理

植物修復(fù)技術(shù)誕生于20世紀(jì)80年代，是一種生物學(xué)技術(shù)。同時(shí)伴隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展，能夠和重金屬進(jìn)行有效結(jié)合的肽分子被研發(fā)出來并得到廣泛應(yīng)用。植物細(xì)胞之中的細(xì)胞壁能夠束縛住入侵的重金屬離子，且一旦重金屬侵入到植物體內(nèi)后，將會(huì)產(chǎn)生一種MTs，植物體內(nèi)蘊(yùn)含的具備特殊能力的蛋白質(zhì)能夠?qū)⒅亟饘匐x子放入到一些液泡中。此外，另外一部分重金屬離子會(huì)跟隨著水分緩慢流入到地面之上，使得回收再利用重金屬成為了可能。目前植物體內(nèi)較為常用的蛋白質(zhì)主要有MTs和PCs。植物修復(fù)技術(shù)主要是借助綠色植物來吸收、降解土壤中的污染物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的修復(fù)作用?，F(xiàn)階段，我國研究的修復(fù)技術(shù)主要是對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)，其中超富集植物對(duì)于土壤的修復(fù)作用是普通植物的20萬倍左右，利用這些植物，能夠?qū)⑼寥乐械囊徊糠种亟饘傥粘鰜?，切?shí)降低土壤中的重金屬含量，這也是當(dāng)前國際上面應(yīng)用的最為前沿的植物修復(fù)技術(shù)之一。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥的大量使用，既會(huì)污染到植物的生存環(huán)境，也會(huì)導(dǎo)致土壤中的重金屬超標(biāo)，一些有機(jī)物能夠在一定程度上吸收和降解土壤中的部分污染物，然其自身也會(huì)產(chǎn)生一定的污染物。因此，需要重點(diǎn)對(duì)這些有機(jī)物進(jìn)行研究分析，對(duì)其進(jìn)行收集，并借助植物技術(shù)方法來降解重金屬?？梢哉f，植物修復(fù)土壤是處置重金屬污染的重要途徑，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，也是當(dāng)前學(xué)界重點(diǎn)研究的熱門話題。

3 重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)

這一項(xiàng)技術(shù)主要指的是將植物的系統(tǒng)以及根系等進(jìn)行移除，以促使土壤之中的重金屬得以快速揮發(fā)，對(duì)其毒性進(jìn)行一定的降解，合理清除污染，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤的恢復(fù)和治理的目的。對(duì)于重金屬污染土壤植物修復(fù)來說，可以運(yùn)用的方法較多，諸如機(jī)械處理填埋方法、化學(xué)方法、生物修復(fù)方法等等，均能起到相應(yīng)的修復(fù)效果。同時(shí)，重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)也十分突出，其成本相對(duì)較低，對(duì)于環(huán)境的影響較小，既能夠?qū)⑼寥乐懈缓闹亟饘龠M(jìn)行降解和清除，還可以對(duì)周邊的大氣污染以及水體污染等產(chǎn)生積極作用，美化作用也十分凸顯。此外，重金屬污染土壤植物修復(fù)工作中，能夠?yàn)橥寥涝黾佑袡C(jī)質(zhì)和肥力，有助于農(nóng)作物的生長。盡管重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分顯著，然其也存在一定的局限性。由于其需要針對(duì)不同污染狀況，重金屬種類等，選擇適宜的生態(tài)植物。若土壤之中的植物積累量超過了限定的數(shù)值，也會(huì)威脅到污染較輕的土壤。一般而言，一個(gè)植物只能吸收1-2種重金屬元素，而無法清除土壤之中包含的其他多種重金屬，使得重金屬的去除效果難以達(dá)到最佳狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)用過程中，既存在一定的污染現(xiàn)象，還發(fā)揮不好重新活化作用。

4 植物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化措施

正是由于植物修復(fù)技術(shù)存在一定的局限性，才使得其強(qiáng)化措施不斷深入研究，目前化學(xué)調(diào)控技術(shù)、基因工程技術(shù)和農(nóng)藝調(diào)控技術(shù)等是最為有效的三種強(qiáng)化措施，進(jìn)一步提升了植物修復(fù)技術(shù)的效果。

4.1 植物修復(fù)的性能強(qiáng)化

第一，作物育種技術(shù)。隨著科技水平的不斷提升，人們不僅要從作物中獲取資源，還應(yīng)該不斷更新栽培技術(shù)，積極運(yùn)用育種技術(shù)來促使作物性狀的改變。栽培技術(shù)多應(yīng)用在野生植物培養(yǎng)過程中，以便于實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。當(dāng)野生植物成熟時(shí)，難以進(jìn)行栽培處理，此時(shí)可以人工進(jìn)行選育，降低種子的休眠期，促使種粒更強(qiáng)。由此可見，利用作物育種技術(shù)，能夠進(jìn)一步優(yōu)化概述植物性能，提升栽培管理水平。第二，化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)。將一定的葉面化學(xué)試劑進(jìn)行投放，能夠適當(dāng)調(diào)節(jié)植物的生育狀況。一般來說，化學(xué)試劑主要分為兩大類，一類為無機(jī)營養(yǎng)型、腐殖酸型;另一類是植物生長調(diào)節(jié)劑。在化學(xué)試劑的調(diào)節(jié)下，可以提供給植物更加充分的營養(yǎng)物質(zhì)，確保植物的健康生長，提升植物的抗病能力。第三，微生物制劑。據(jù)相關(guān)研究顯示，部分真菌能夠有效吸收植物中的重金屬，進(jìn)一步提升植物的吸收能力。因此將微生物制劑引入到植物修復(fù)領(lǐng)域中，將真菌和植物根系進(jìn)行有效結(jié)合，能夠進(jìn)一步提升植物的修復(fù)效率。此外，微生物復(fù)核制劑也是十分有效的一種措施。其將植物根部和真菌進(jìn)行結(jié)合，形成一定的微生物區(qū)系。

4.2 植物修復(fù)的技術(shù)強(qiáng)化

第一，對(duì)于污染土壤的重金屬進(jìn)行活化。土壤之中的重金屬包含的有機(jī)物和無機(jī)物不能融合，進(jìn)而在土壤表面殘留，最終被植物吸收。通過重金屬活化措施的應(yīng)用，能夠?qū)⑼寥乐械闹亟饘龠M(jìn)行進(jìn)一步釋放，增加土壤中的重金屬的濃度，從而提升植物的修復(fù)效果。諸如整合劑的合理運(yùn)用。不過該方法弊端也十分顯著，一旦將土壤之中的重金屬的濃度提升后，若植物的吸收條件有限，可能導(dǎo)致二次污染。因此運(yùn)用整合劑時(shí)，務(wù)必要做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作。第二，強(qiáng)化污染土壤的翻耕和整平。開始播種前，若土壤污染情況較輕，則可以利用機(jī)耕工具對(duì)土壤進(jìn)行翻耕，若污染情況較為嚴(yán)重，則需要利用特殊裝置，進(jìn)一步翻耕土壤表面根系分布密集的區(qū)域，進(jìn)一步提升修復(fù)效果。播種時(shí)適宜采取撒播的方式，確保植物根系和重金屬的接觸面積進(jìn)一步擴(kuò)大。植物生長時(shí)，及時(shí)進(jìn)行土壤攪動(dòng)，確保植物根系的穩(wěn)定生長和發(fā)育。第三，植物修復(fù)過程中，水肥務(wù)必要符合要求。一般來說，當(dāng)植物較為富集時(shí)，需要增加生物量，以此來提升植物修復(fù)效率，防止其出現(xiàn)浪費(fèi)現(xiàn)象。應(yīng)熟知植物生長習(xí)性，做好水肥工作，合適就好，不能過量，以此來提升生物量，確保植物的穩(wěn)定生長。

綜上所述，現(xiàn)如今，重金屬污染土壤的現(xiàn)象十分嚴(yán)峻，其形成原因眾多，處置難度較大，且污染面積愈發(fā)擴(kuò)大。此時(shí)積極引進(jìn)重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)是十分必要的，利用植物修復(fù)功能，將土壤中的重金屬進(jìn)行降解、吸收和清除，降低對(duì)土壤的污染。同時(shí)由于植物修復(fù)技術(shù)存在一定的局限性，還需要不斷研究其強(qiáng)化技術(shù)，不斷提升植物修復(fù)技術(shù)的修復(fù)能力，才能實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的保護(hù)環(huán)境。

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收稿日期：2019-01-22

作者簡介：程益鋒（1987-），男，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)槲鬯凸虖U處理方向的設(shè)計(jì)。