基于龙葵对镉污染土壤的响应及其修复效应分析

李博骞

摘 要：随着社会的不断进步，和工业的不断发展。土地受到金属污染的程度越来越严重，而镉污染就是污染毒性最大的重金属污染之一。因此，修复受到严重污染的土壤，提高经济生产力，恢复作物生长自然条件，已成为我国当前农业实现长远发展目标急需解决的问题。本文简要分析了土壤镉污染的主要来源和其带来的严重影响，并提出利用龙葵来修复受到镉污染土地的建议。

关键词：龙葵；镉污染土壤；响应；修复效应

龙葵是属于超富集的植物，通过研究龙葵对镉污染土壤中重金属的吸附作用，在一定程度上达到减轻重金属对土壤带来的污染。利用这类超富集植物来减轻镉污染的思想由来已久，自从这一技术被应用于实际，在消除重金属污染方面发挥了重要的作用，其特点是耗费经费较少，相对于物理和化学方法，对土壤带来的危害更小，还能起到美化自然的作用。总的来说，是一项可持续发展的利用生物进行的修复技术。

一、我国土壤镉污染现状分析

（一）土壤理化性质

大量的研究结果表明，土壤的理化性质对生物吸附有害的化学物质会造成一些影响。并且，从对实验结果的比较来看，土壤的理化性质对于不同的植物的影响程度有着明显的不同，甚至对部分植物的影响存在着正反方面的矛盾影响。例如，从土壤的酸碱度角度来说，部分科研学家根据实验的结果，认为植物对化学物质和重金属的吸附作用与土壤的酸碱值存在相反的比例关系。

而也有部分科研学家认为，植物中化学物质或重金属的含量与土壤的酸碱值成正相关的比例关系。但另一方面，单从有机质对植物吸附作用的影响方面来说，有机质的添加数量对植物中化学物质以及重金属含量的影响并未统一得出有效的结论。由此可见，土壤的理化性质对于植物吸附作用的影响是存在着明显不同的，并且，由于植物自身的生理条件不同，对土壤理化做出的反应也是不同的。

（二）镉污染主要来源

在并未受到污染的土壤中，镉元素主要来源于成土的母质，在整个世界范围内，正常情况下，土壤中镉的含量约为每千克土壤中含0.01～200毫克的镉。

大多数土壤中镉的来源主要与两个渠道，一是自然形成，二是人为活动导致的，例如工业废弃物的过度排放，或者引用工厂废水对农田进行灌溉等。最终导致我国靠近工业区以及在工业区下游的农田都存在着土壤受到重金属尤其是镉污染的问题。

另外，含镉元素的化学肥料使用也是土壤受到镉污染的重要原因之一。含有镉元素的肥料主要部分农田用的磷肥。从大量的研究结果来看，我国的磷矿石中含镉元素的含量在世界范围内仍属较低水平。但是由于我国的磷矿石资源的含磷量普遍较低，质量不高，为此我国必须从其他国家进口大量的磷元素农用肥料，导致我国土壤受到镉元素的污染严重。

（三）对土地及作物的影响

在受到污染的土地中，镉元素存在的形态是多种多样的，并且，它们还可以随着自然环境的变化而发生改变。其中给土壤和农作物带来巨大危害的主要是交换态镉和水溶性镉。在土壤受到侵蚀的过程中，当这类重金属元素逐渐进入农作物体内并不断的累积达到一定程度之后，作物由于难以承受镉污染的毒性而呈现出一定的症状，其中毒症一般为产量下降、生长速度减缓、植株较正常作物更矮、甚至植株颜色不正常等现象。例如，在受到严重镉污染的土壤环境中生长的小麦光合作用的能力降低，导致叶绿素的含量持续下降，作物最终开始逐渐退绿并生长速度减缓甚至停止生长。

另外，受到镉污染的农作物的种子的萌芽率以及生长率都有明显下降，使得作物的质量下降。最为严重的是，若是镉污染在小白菜体内不断累积，达到一定程度后会使小白菜含有的硝酸盐持续增长，最终达到致死的浓度，对人体产生不可挽回的危害。

二、龙葵对镉污染土壤的响应及修复作用

（一）龙葵对镉污染土地的反应

龙葵是一年生草本植物，属于茄科，其植物高度大多为30～100厘米，在全国范围内分布广泛，并且适应能力强，多生长于环境恶劣的荒地。与农作物相比，其生长和繁殖能力都较强。因此，从整体来看，龙葵是较为合适的生物修复资源。一般来说，龙葵对重金属的吸附能力与受污染土壤中的镉元素含量成正比。同时，随着龙葵体内的镉元素的逐渐累积和增长，大量的镉易导致龙葵的细胞分裂和生长，使得龙葵的植株生长缓慢，成熟速度降低，甚至最终呈现出发育不正常的状态。同时，镉元素的增长使得龙葵体内细胞的氧化功能受到影响，加速细胞的衰老和死亡速度。

（二）对镉污染土地的修复作用

在受到镉污染土壤环境中生长的龙葵生长能力减弱，当它感受到来自重金属的威胁之后，龙葵会立即开启自身的防御系统。它会及时进行各种抗氧化酶的合成，通过这些抗氧化酶能够有效地将龙葵体内的过氧化物还原成水分子，从而缓解大量的氧化物带来的损伤。

龙葵通过将体内积累的镉转移到其他地方的方式，使得体内的镉快速集中到同一个地方。另一方面，又通过转移镉元素的过程，快速合成抵抗镉元素的物质，以达到保护自己的目的。也就是说，龙葵在吸附土壤中的化学物质或重金属同时，也修复了自身受到的伤害。通过这样的方式，龙葵对受到镉污染的土壤的修复起到了重要的作用。

三、结语

镉污染与土地资源密切相关，对人体产生直接的不利影响。利用生物来修复土壤镉污染是近几年一直被推崇的科学消除镉污染的方法。

龙葵通过对自身的调节，不仅能有效吸附受污染土壤中的镉，还能迅速地合成相关的营养蛋白来减少或彻底消除重金属镉的对龙葵自身的伤害。这类的生物措施能有效避免镉污染的产生，同时对环境带来的副作用最小甚至几乎没有。

目前来看，虽然利用植物进行镉污染的消除已经取得了一定程度上的成果，但仍有许多缺点需克服和改进。

参考文献：

[1] 孙正国.龙葵对镉污染土壤的响应及其修复效应研究[J].江苏农业科学，2015，10：397-401.

[2] 于彩莲，刘波，杨莹.化控措施强化龙葵修复高镉污染土壤的能力研究[J].北京林业大学学报，2013，05：133-138.