重金属污染土壤植物修复管窥

杨波

【摘 要】土壤重金属污染严重威胁人类的健康状况，是人们迫切解决的污染问题。本文阐述了植物修复重金属污染的原理、优点，以及对重金属污染土壤的植物修复法发展趋势的简析。

【关键词】重金属污染；土壤；植物

1.土壤中的重金属污染

土壤中的重金属污染系指由于人类对矿产资源的大量开采、冶炼，对城市垃圾的随意堆放，对化肥、农药的不当使用，对化工、电镀、染料等轻工业所产“三废”的肆意排放等活动，使重金属从液相中以原子、离子及化合物等形式直接侵入土壤，从气相中以吸附、自由沉降及降水等方式落入土壤，从固相以风化、迁移等方式渗入土壤，最终在土壤中富集，使得土壤中的重金属含量过高，从而造成生态环境破坏及质量恶化的现象。近些年来，随着工农业的大力发展，重金属不断地在土壤中富集，尤其是Hg、Cu、Zn、Ni、Cd、Pb、Cr和As等有毒重金属进入耕地，引起的耕地重金属污染，重金属会通过农作物的富集转化作用而在农作物体内得到富集，人类通过直接或间接地采食农副产品使重金属进入人体并得到富集，从而严重威胁人体的健康。

2.植物修复法的概念

植物修复（phytoremediation）系指利用植物吸收、降解、挥发、根滤、稳定、泵吸等作用，使污染物得到迁移、转化或固定，从而使污染物得到固定收集以减轻危害，或使污染物转化为毒性较低的化学形态方便收集治理【1】。重金属污染土壤植物修复法包括植物提取、植物固定、植物挥发、植物促进和根际过滤。

3.植物修复法的原理

3.1从植物整理解。植物修复重金属污染的土壤的原理系指利用植物根系的选择性吸收、转运和富集重金属的能力，使重金属在植物体内富集和存储；通过植物体本身的生物转化和降解重金属的能力，使重金属由高毒性转变为毒性较低的形态方式，从而使得土壤中重金属的含量的得到有效的降低。

3.2从细胞成分理解。在植物细胞膜上有一种专门转运重金属的蛋白质，其中有一部分蛋白质是负责转运生命所必须的中重金属进入细胞，这一部分蛋白质叫做重金属的吸收蛋白；另一部分蛋白质是负责将细胞中过量的或有毒害作用的重金属反向运出细胞，这部分蛋白质叫做排出蛋白。因为植物细胞有这两种蛋白的存在，所以某些植物对某些重金属就有忍耐和超量积累的能力。利用这些植物的这种特殊能力对土壤进行重金属的污染修复，降低重金属在土壤中的含量。

3.3从具体技术理解

①植物提取（phytoextraction）系指在受重金属污染的土壤上种植植物，重金属通过植物的根部吸收被转移到植物体内，并储存在植物的地上部分，通过收割植物地上部分，防止重金属以生物循环的方式再次进入土壤，从而降低土壤中重金属浓度的技术。这种技术所收割的植物方便集中处理，并且可对重金属进行提炼回收，让其资源化。这种技术也是目前研究最有发展前景的技术，因此这也是深受广大研究着喜爱的研究技术。

②植物固定（phytostabilization）系指通过植物根系的生理代谢物使金属物得到固定或者转化为无毒性低毒性的化学形态，部分易挥发的化学形态的重金属则被直接分离出土壤而进入大气中，其中包括分解、化合、螯合、沉淀、吸附、氧化还原等多个物理化学过程的转化。此方法可以有效地减少重金属在土壤中随水体的迁移转化量，及土壤中重金属进入食物链的迁移转化量。

③植物挥发（phytovolatilization）系指利用植物所分泌的酶将重金属转化为易挥发的状态使其挥发，或者是通过植物的蒸腾作用将易挥发的重金属从土壤中运送到植株的地上部分挥发到大气中去。此方法可以降低土壤重金屬的危害，但是可能会带来一定程度大气中金属的污染。

④植物促进（phytostimulation）系指植物体释放生理代谢产物，刺激微生物和真菌生理活动，使它们在重金属的固定、挥发、氧化还原等过程中发挥作用，进而固定，降解或低毒化土壤中的重金属或有机污染物。

⑤根际过滤（rhizo-filtration）系指植物根系利用吸附、螯合、浓缩、沉淀等作用将重金属从土壤或污水中分离并富集在植物的根系或根系周围的土壤的技术，这种技术能减少重金属的污染的扩散。

4.植物修复法的优点

植物修复法主要有以下优点

①植物修复法是主动地修复被污染土壤，不需要对土壤进行搬运转移，和传统方法比较具有节约人力、物力和财力，不破坏土壤的原始结构，不影响土壤微生物圈的稳定等优点。

②通过植物修复法使重金属在植物体的富集和储存，人们可以通过对植物的收割采集，并进一步对采集植物中的重金属进行富集、固定和无害化处理等不不同的处理方法，也可以通过冶炼技术回收重金属，使其资源化，不仅减少了重金属二次污染的危险性，而且还带来了一定的经济效益。

③植物修复法在修复土壤时不仅不破坏土壤环境，还能一定程度上改善周边的环境，提高空气的质量，预防水土的流失，丰富生物的多样性等生态功能。并且保存了土壤的肥力，修复完成之后，土壤便可作为耕地使用。

④植物修复法的适用范围广，可以单一的重金属污染进行治理，也可以对多种重金属的复合污染进行治理。机动性强，可对小范围的重金属污染进行治理，也可对大面积的重金属污染进行治理。方便人为的污染治理操作和总体的污染控制。

⑤若使用远离食物链的经济植物对土壤进行重金属污染修复，不仅能够治理土壤的重金属污染，而且能获得一定的植物资源、能源，从而创造一定的经济效益。

5.植物修复法的发展趋势

重金属污染的植物修复法基于以上几个有点，我们应大力的发展，积极地研究相关技术，并切实进行实际的污染治理。在治理的同时还要预防重金属的二次污染，是重金属污染得到有效的控制。

6.结束语

植物修复法本身就具有一定的局限性，例如植物修复对土壤的自然环境有一定的要求，并且植物修复重金属是具有专一性的，这些植物只对一种或几种特定的重金属具有吸附和富集的作用。因此，在对待污染时，我们应比较各个方法的优势，综合考虑，选择最有适合的方法。

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