重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

文_王一寧 王艷 王浙鋒 浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)任公司

傳統(tǒng)的物理或者化學(xué)土壤修復(fù)手段成本高，并且適應(yīng)范圍小，還存在著產(chǎn)生二次污染的問題，容易破壞土壤本身的土層結(jié)構(gòu)。而植物修復(fù)技術(shù)修復(fù)面積廣，并且對環(huán)境相當(dāng)友好。植物修復(fù)技術(shù)作為一種新興的土壤修復(fù)技術(shù)，操作方便，杜絕了二次污染問題，并且具有保護(hù)土表，防止水土流失，美化植被環(huán)境等優(yōu)點，是現(xiàn)階段最重要的土壤修復(fù)技術(shù)之一。

1 植物修復(fù)技術(shù)概述

1.1 植物修復(fù)技術(shù)相關(guān)概念

植物修復(fù)技術(shù)是在重金屬嚴(yán)重污染的土壤上進(jìn)行植物的種植，這些植物是自然生長或者是運用遺傳工程重點培育出來的特殊品種，通過植物根部的微生物體系，對于重金屬污染物進(jìn)行吸收、固定，進(jìn)而產(chǎn)生凈化的效果，逐步改善受到污染土壤的養(yǎng)分，恢復(fù)該地區(qū)原有的地表外貌，使得該地區(qū)的環(huán)境和氣候都得以真正的改善，取得良好治療效果。

植物修復(fù)技術(shù)的概念是由美國科學(xué)家Chaney提出。在1997年，Chaney等專家學(xué)者首次提出了該思想，運用超積累植物對于土壤的重金屬進(jìn)行消除，也使得人們對于重金屬污染的土壤關(guān)注重點從物理化學(xué)轉(zhuǎn)移到植物修復(fù)技術(shù)。

一般而言，受到重金屬污染的土壤，其土壤性質(zhì)會發(fā)生重大的改變，尤其是其物理性質(zhì)。受到重金屬污染的土壤其結(jié)構(gòu)特別差，對于水以及必須的營養(yǎng)物質(zhì)都嚴(yán)重缺乏。

然而通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，即便是如此惡劣的環(huán)境，仍舊有植物能夠很好生存，專家對這些植物進(jìn)行研究，并且檢測它們的修復(fù)效應(yīng)，找出可以讓污染的土壤重新恢復(fù)的植物，這樣的植物就被稱之為超積累植物。這種類型的植物對于受污染地區(qū)的土壤修復(fù)具有極其重要的幫助。

1.2 我國對于超積累植物的研究現(xiàn)狀

根據(jù)我國的研究顯示，超積累植物主要生活在礦山區(qū)，或者是成礦作用帶和一些具有豐富化學(xué)元素的土壤上，這些植物大部分生活不均勻，呈現(xiàn)出島嶼狀分布。我國對于超積累植物的研究較晚，但是也有著不錯的成果，對我國典型的土壤修復(fù)植物進(jìn)行了統(tǒng)計，具體如表1所示。

表1 不同礦種典型修復(fù)植物

由表1可知，目前我國對于修復(fù)植物的選取以鉛鋅礦和煤礦為主，其它的礦區(qū)報告較少。能夠在礦區(qū)生長并且可以修復(fù)土壤的重金屬污染的植物大部分為菊科和禾本科，其中多數(shù)植物都是一年生及多年生的草本植物，極少數(shù)是灌木及喬木。

草本植物有一個重要的特點，抗逆境能力很強，屬于人類人為干預(yù)以及自然選擇多重壓力下仍舊能夠進(jìn)行進(jìn)化的植物類群，它們的生命力和適應(yīng)力是極其頑強并且可以經(jīng)受住巨大壓力的，是一種可以廣泛在礦區(qū)種植的植物。這種類型的植物對于重金屬具有極強的吸收能力，而且各種植物之間會互相爭奪水、爭奪資源，反而可以加速他們對土壤中重金屬的吸收。其中的禾本科以及菊科的植物，它們的種子傳播能力較強，能夠更快地適應(yīng)環(huán)境，這也使得這兩種植物成為最理想的修復(fù)重金屬污染土壤的植物。

2 土壤重金屬植物修復(fù)技術(shù)機理

植物修復(fù)技術(shù)運用超積累植物的根部的微生物體系進(jìn)行作用，通過進(jìn)行植物的提取、植物穩(wěn)定以及植物揮發(fā)這三大途徑，達(dá)成修復(fù)重金屬污染土壤的目的。

2.1 植物提取

植物提取是運用這些超積累植物，將超金屬進(jìn)行集中吸收和轉(zhuǎn)運，使得重金屬從被污染的土壤中吸收出來，并把這些重金屬存放在植物的上部枝葉中。長此以往不斷地進(jìn)行植物的種植，一代代地進(jìn)行土壤中重金屬的吸收，最后達(dá)到土壤修復(fù)的目標(biāo)。在一些研究中，植物修復(fù)技術(shù)即能夠一勞永逸地把土壤中的重金屬吸收出來，完成凈化土壤的目的。植物提取中最關(guān)鍵的就是對于超積累植物的選取。

在植物的選取方面，國內(nèi)外專家都進(jìn)行了大量的研究，并實地對植物資源進(jìn)行調(diào)查、篩選。有些專家在2002年首次發(fā)現(xiàn)超富集植物蜈蚣草葉片中含重金屬砷達(dá)到了5000mg/kg。此外，還發(fā)現(xiàn)和蜈蚣草同屬的一種植物也對于砷有著強大的富集作用。還有些專家發(fā)現(xiàn)了多種植物對于不同重金屬污染有著非常好的富集能力，如2003年有人發(fā)現(xiàn)了錳的強富集性植物商陸，并證實了這一陸科植物可以很好的對錳產(chǎn)生富集性；發(fā)現(xiàn)了寶山瑾菜對于重金屬鎘有著非常好的富集作用等。

2.2 植物穩(wěn)定

植物的穩(wěn)定就是運用了一些植物的根部所分泌的物質(zhì)來對于其生長環(huán)境進(jìn)行改變，通過這些分泌物可以改善土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，并且能夠改變生物條件。

把重金屬這種有毒的物質(zhì)變?yōu)榈投净蛘呤菬o毒狀態(tài)，吸附在植物的周邊，能夠有效地減少重金屬進(jìn)入地下水或者整個食物鏈之中，最大程度地減少重金屬對于環(huán)境和人的威脅。

植物穩(wěn)定技術(shù)包含分解、沉淀、整合、氧化等過程。對于一些有機質(zhì)含量非常高的污染土壤來說，具有很重要的修復(fù)作用，尤其是能夠穩(wěn)固受到放射性核污染物的影響或者是嚴(yán)重重金屬污染的土壤。

有專家指出，微生物在進(jìn)行對重金屬的吸附時，金屬可以通過一系列手段和離子進(jìn)行交換，或者進(jìn)行物理上的吸附，有效降低金屬離子的生物活性，從而有效降低植物對于重金屬污染物的吸收。

2.3 植物揮發(fā)

植物揮發(fā)是運用植物根部分泌出來的特殊物質(zhì)，讓土壤之中的一些重金屬進(jìn)一步轉(zhuǎn)化揮發(fā)，或者植物通過吸收該物質(zhì)存儲在體內(nèi)，后期轉(zhuǎn)化為氣態(tài)釋放在大氣之中，從而達(dá)到防治土壤污染的重要目標(biāo)?，F(xiàn)階段的研究還是集中在比較容易揮發(fā)的，并且其毒性本身比較低的重金屬汞和硒。

該技術(shù)的運用只能局限于可揮發(fā)的重金屬，不具有大范圍的推廣性和實用性，而且就目前的研究來說，無法得知揮發(fā)的重金屬是否會造成二次污染問題。

3 植物修復(fù)的建議

植物修復(fù)技術(shù)是一種綠色的并且有極大成效的修復(fù)技術(shù)，能夠滿足所要求的環(huán)保無污染。結(jié)合我國的植物修復(fù)研究現(xiàn)狀，提出以下幾條建議：

①商陸、龍葵、小飛蓬、鴨跖草、蜈蚣草、狗尾草、鬼針草、鐵桿蒿生存能力強，可以滿足在不同礦產(chǎn)區(qū)都能存活，在礦區(qū)修復(fù)治理時，應(yīng)該首要進(jìn)行選擇。

②我國目前的研究重點還是在鉛鋅礦和煤礦，其他礦種研究的比較少。因此，應(yīng)該擴大研究范圍，對于不同礦種的超積累植物不斷進(jìn)行完善，以達(dá)到更好的重金屬土壤的防治、修復(fù)效果。

③目前為止發(fā)現(xiàn)的超積累植物，主要以草本植物為主，木本植物的種類相對比缺乏。應(yīng)進(jìn)一步加強對木本植物的研究工作。雖然木本植物從吸收能力上不如草本植物，但就其生物吸收總量來看，木本植物是草本植物的幾十乃至數(shù)百倍，如此算來，吸收總量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于草本植物的。所以，加強對木本植物的研究，對與重金屬土壤的改善具有非常重要的意義。

4 結(jié)語

我國現(xiàn)階段對于重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)仍舊是處于研究的初級階段，只進(jìn)行過小范圍的實驗，并沒有開始大規(guī)模推廣。要實現(xiàn)大規(guī)模的推廣種植，商業(yè)化運用，仍有很遠(yuǎn)的距離。要針對不同土壤受到的重金屬污染的程度，分別進(jìn)行分析，利用生物學(xué)、遺傳學(xué)以及土壤學(xué)的多種理論，綜合進(jìn)行研究，使得這項綠色環(huán)保的新技術(shù)得以運用到實踐中。