土壤重金属污染及植物修复技术综述

陈文麟

摘 要：最近十几年间，世界上人口数量呈现飞速增长的趋势。在这种趋势下，为了适应人口增长的需求，工业化水平必须不断提高。这也就导致了工业生产中产生的大量重金属随废水等进入土壤中。如何减少重金属污染已经成为诸多学者的议题。作者旨在结合植物修复重金属的优点，对土壤污染现状和植物修复进行概述，并对土壤重金属污染的植物修复技术进行了探讨。旨在与同行进行业务交流，以不断降低土壤重金属污染，达到保护环境的目的。

关键词：重金属污染；污染现状；植物修复；发展

随着近几年来我国工业水平的不断进步发展，重金属排放问题在诸如金属冶炼、电池制造以及化工等行业渐趋严重。一方面是因为与重金属有关的行业越来越多，另一方面则是由于一些企业受利益趋势不惜违反国家法律规定超标排放，在这两方面因素影响下，土壤重金属污染已经成为了我国亟待解决的环境污染问题。

1 渐趋严重的土壤重金属污染

当前，我国的土壤重金属污染整体现状是：土地污染面积日趋增大，污染状况日趋严重严重威胁着我国经济可持续发展，人民食品健康安全正经受严峻挑战。减少重金属污染、保护生态环境和人民健康迫在眉睫。在这种严峻形势下，如何采取治理措施以及采取何种措施治理重金属污染已经成为现在急需解决的问题。在此背景下，植物修复重金属污染凭借其较少的成本和较广的适应性正受到广泛的关注和研究。由于自然地理环境各组成要素之间是相互渗透、相互联系、相互作用的，介于无机与有机成分之间的土壤的质量恶化，必然会导致水圈、大气圈、生物圈也相应地发生变化。如土壤中的有害金属会通过雨水的冲刷、携带和下渗向水体中迁移或流失；附着在土壤颗粒表面的重金属容易在风力作用下进入大气；另外，土壤中的有害物质会影响到土壤表面的植物、土壤动物、微生物。总之，最后土壤中的有害金属会通过植物富集经食物链影响人体健康，再者可能会通过饮用水或大气浮尘来危害人体健康。如广西某铅锌矿区的开发引发了土壤的镉污染，当地居民有很多人出现腰背酸痛、尿镉增高等症状。

2 关于常见的植物修复类型技术的分析

2.1 通过植物提取重金属实现的植物提取技术

通过某些植物较强的重金属富集能力，土壤中的重金属可以被植物吸收并存储在其地上部位，此时减少土壤中重金属的任务则只需要集中处理植物的地上部分即可完成。这种方法被称为植物提取，也可称之为植物萃取，即植物萃取出土壤中的重金属。而这样的植物也被称为超富集植物。超富集植物必须具备较快的生长速度以及较高的富集效率，此外还必须具备对重金属的耐性以保证可以在体内储存提取的污染物。如何寻找这种合适的植物也成为此项技术的关键所在。除了直接选取某些自然存在的植物外，还可以通过人为方法培育高富集植物。植物提取技术的优点很多，一方面其成本较低经济实用，而另一方面其对维持土壤结构也有很大作用。这也就使得对植物提取技术的关注和研究逐渐增多。在诸项植物修复技术中植物提取技术也具有着最好的发展前景。

2.2 通过植物固定重金属实现的植物固定技术

一些植物的根际可以产生一些特殊的物质改变植物根基的ph环境，并通过一些特殊的过程来钝化固定土壤中的重金属污染物，这些过程通常包括分解、螯合、络合、沉淀、氧化还原等多种过程。经过钝化固定的重金属污染物的迁移性大大降低，也无法再进入食物链中，并被转化为相对无害的物质，使其对环境的污染和对土壤的伤害大大降低。根据目前的研究结果，六价铬可以被还原为较低毒性的的三价铬；铅的危害也因与植物分泌的磷酸盐反应生成沉淀的磷酸铅而大大减少。目前，此种技术常用的植物通常有紫羊茅、酥油草、印度芥菜等。

尽管如此，植物固定仍存在一些缺陷。在此项技术中，土壤中的重金属因被固定在植物根际并不会被彻底去除，已被固定的重金属可能会因土壤环境发生变化而再次释放到土壤中，对环境再次造成影响。此外，还应避免植物对有害物质的吸收以防止其他生物可能因觅食而导致污染食物链的问题。

2.3 通过挥发重金属实现的植物挥发技术

植物将体内由其根际分泌一些特殊物质吸收的土壤中的汞、锡等重金属转化为挥发形态释放到大气中的方法被称为植物挥发。目前，此项技术主要适用于比较容易挥发的汞、硒等污染物。此项技术要求转化后的物质污染程度必须小于转化前物质，再加上挥发后的物质很容易与空气中水分结合再次进入土壤中，再次污染环境，故此项技术应用范围较小，虽具有一定效用但仍存在许多问题需要解决。根据多年的研究，现在已经发现了一些具备挥发能力的植物。比如可转化毒性较大的二价汞为气态汞的烟草、转化土壤中三价硒为甲基硒的洋麻等。另外已经被应用于植物挥发技术的植物还包括一些湿地上的植物等。

2.4 通过植物根际过滤重金属实现的根际过滤技术

根际过滤主要适用于治理水体中的重金属污染。其作用机理为植物根系减少重金属污染物的活性，转变重金属形态，将其积累固定在根部附近。实践证明，过滤效果主要取决于植物根系表面积，通常说来根系发达的植物具备比较好的过滤效果。目前的研究结果发现具备较强吸附能力的浮萍、水葫芦等对水体中重金属污染治理效果较好，经过修复的水体中，镉、铜等重金属含量明显降低。某项实验也表明经过治理后的废水中含硒浓度比未处理前降低了约4-6倍。而向日葵、弗吉尼亚盐角草、印度芥菜等植物则对陆地土壤具有较好的修复性。

2.5 通过植物促进重金属转化实现的植物促进技术

植物利用根际促生菌分泌的糖、酶、氨基酸等物质，可以将根系附近微生物的生物活性和生化反应速率大大提高。这也就使得土壤中的重金属可以释放到土壤中被植物吸收。这种技术就是植物促进修复技术。由于这种技术主要是利用根际促生细菌，所以也被称为植物辅助生物修复技术。这种技术的关键之处就是根际促生菌。根际促生菌是对一类细菌的总称，这种细菌通常在植物根际表面依附，并提供生长调节因子和营养物质以对植物的生长具有明显的促进作用。除了促进植物的生物生长量外，植物根际促生菌还可以将土壤中重金属有效态含量提高，通过提高重金属的含量，植物可以更好地吸收和转移土壤中的重金属到植物的地上部分，植物修复重金属污染土壤的效率也得到显著增加。现在此项技术尚不成熟，仍处于实验室研发测试阶段，但对根际促生菌已经有了一些了解。目前已经发现了包括固氮螺菌属、无色菌属在内的多种植物根际促生菌，另外在沙雷氏菌属、芽抱杆菌属、肠杆菌属、假单胞杆菌属中也对植物根际促生菌有所发现。

2.6 通过植物降解重金属实现的植物降解技术

一些特殊化学物质可以被植物的根系分泌。在这些化学物质的作用下，植物根系对土壤中的重金属进行分解、沉淀，在此过程中，产生了一些毒性较小或没有毒性的物质取代了之前的毒性较大的重金属污染物。此过程即植物降解。经过植物降解，土壤中重金属对环境和生物的危害性大大降低。之前的一些实验已经证明土壤中的镉等重金属可以被植物分泌的有机酸螯合使其危害性大大降低。

3 结束语

综上所述，土壤重金属污染已经成为了我国亟待解决的环境污染问题。作为新时期背景下的环保工作者，只有紧密结合时代发展的需要，致力于自身专业技术水平的提升，切实掌握土壤重金属污染的植物修复技术要点，才能更好地适应时代发展的需要。在促进环保事业可持续发展的同时，为和谐社会环境的构建奠定坚实的基础，并为此而不懈努力和奋斗。

参考文献

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