植物修复技术在重金属污染土壤中的应用

引言由于现代工业的快速发展和农药的广泛使用，大量的汞、镉、铅等重金属导致土壤污染日益严重。全球每年排放约1.5万吨汞、40万吨铜、500万吨铅、1500万吨锰和100万吨镍。据我国农业部调查，我国受重金属污染的土地面积占污水灌溉区总面积的64.8%，食品等重金属含量一些地方生产的粮食、蔬菜、水果超标或接近临界值。这些农产品中的重金属通过食物链富集到人体或动物体内，危害人类生命健康，并造成空气、水污染、生态系统退化等其他次生生态问题。土壤重金属污染引起了许多国家的高度重视，各种土壤修复技术纷纷涌现。植物修复技术是一种成本低、效果好、无二次污染的绿色技术。与传统的修复方法相比，更符合可持续发展的污染控制模式，具有良好的发展前景。 1 土壤重金属污染的植物修复土壤重金属污染的治理大致有两个原则。一是改变土壤中重金属的形态，将其固定，降低其在环境中的迁移性和生物利用度。去除土壤中的重金属。为了减少和消除重金属的危害，常用的控制重金属的方法有物理方法，即电化学方法、玻璃化技术、萃取方法；化学方法，即添加土壤改良剂、浸出方法等；土法、倾土法、水洗法；植物修复方法等。本文主要讨论植物修复技术。 2 植物修复技术植物修复是指在重金属污染的土壤上种植特定的植物，该植物具有吸收和富集土壤中污染元素的特殊能力，收获该植物并进行适当处理（如灰化处理后），可以去除土壤中的重金属，达到污染控制和生态恢复的目的。 2.1 植物修复技术分类2.1.1 植物提取利用具有较强重金属富集能力的植物，通过吸收和运行，将重金属转移并储存在地上部分，最终通过收获上述部分来降低土壤中的重金属含量。地面部分达到集中处理的目标。植物提取的关键要求是所使用的植物能够在体内积累高浓度的污染物；可同时积累多种重金属；生长快、生物量大、抗病力强。 2.1.2 植物稳定性利用植物的吸收作用和植物根际作用，将土壤中的污染物转化为相对无害的物质。土壤中重金属的含量并没有减少，而是由于土壤中的有效态降低，从而达到减少污染的效果。 2.1.3 植物挥发部分重金属通过植物的吸收，促进以挥发状态从土壤和植物表面挥发。目前这方面研究最多的是非金属汞和非金属元素硒、砷。 2.1.4根际过滤利用植物巨大的根系和巨大的表面积过滤、吸收和富集水中的重金属元素。 2.2 修复机理2.2.1 植物固定化通过生化过程降低污染基质中金属的流动性和生物利用度，从而降低有毒金属对植物的毒性。 S.D.坎宁安等人。在研究植物对土壤中Pb的固定作用时发现，一些植物可以降低Pb的生物有效性，减轻Pb对环境中生物的毒害作用。 2.2.2 植物吸收与挥发在植物吸收养分的过程中，有些重金属元素与营养元素的化学结构相似，会被植物吸收到植物体内，如As、P 等。进入植物的金属污染物到达表皮，要么被植物代谢，要么成为植物的组成部分之一，要么通过气孔挥发到大气中。 2.2.3 植物根系活性植物根系活性可以活化土壤中的重金属，提高其生物有效性。研究表明，Cd、Pb、Cu、Zn、As相互作用可以促进Cd、Pb、Cu的活化，增加植物对它们的吸收。 3 植物修复技术在重金属污染土壤中的应用目前，利用植物修复技术修复重金属污染土壤在国内外已得到成功应用。

腐竹寿等通过实地调查和营养液培养实验。研究表明，A.paniculata具有超积累Pb/Zn/Cd的能力，是国内第一个发现的Pb/Zn/Cd多金属超富集植物。卢银刚等.表明车前草对重金属Ni具有耐受作用。当土壤中Ni含量达到近150mg/kg时，车前草仍能正常生长，生物量并没有明显下降。印度芥菜是目前筛选出的一种速生、高生物量的耐镉、锌、铅富集植物。种植芥菜的沙场铅含量仅为22ug/mL，而对照沙场则高达740Dg/mL。 C.LP、ugh等成功地将细菌Hg2+还原酶基因导入拟南芥植物中，大大提高了植物的Hg耐受性，植物对Hg的耐受性提高到1001zmol/L，且转基因植物减少Hg2+可促进Hg挥发来自土壤。 4 植物修复技术的发展趋势植物修复是一项发展迅速、具有广阔应用前景的新技术。植物修复利用太阳能作为驱动能源。适用于中、低强度污染的治理。成本低，具有良好的社会效益、生态效益和综合效益。易于被公众接受，特别适合发展中国家使用。该技术的发展趋势大致有以下几个方面：（1）寻找、筛选和培育超积累植物，开展全国超积累植物资源调查，了解其分布情况，建立超积累植物数据库。 （2）加强植物修复实践环节，创建重金属植物修复示范基地，持续研究超积累植物的机理和功能。 (3)基因工程的应用。目前，基因技术在植物修复中的应用刚刚起步，但现有的研究成果表明基因技术将成为该领域的重要研究方向，并可能给植物修复带来革命性的突破。其研究内容包括有价值基因的筛选、转基因植物对环境的影响、转基因植物的遗传性能等。（4）超富集植物中重金属的回收与再利用。至于收获的加工，却很少有人研究过。目前只有灰分中重金属含量为10%40%的植物通过熔炼回收。 （5）植物修复与传统物理化学方法相结合的综合技术研究。电化学法、土壤淋滤法和植物提取法各有优缺点和适用范围。如果能够将这些方法综合运用到重金属污染土壤的修复中，可能会取得更好的处理效果。