木本植物修复土壤重金属污染的前景展望

鲁凡+永亮

摘 要：重金属污染物主要是指密度在4以上约60种元素或密度在5以上的45种元素。随着土壤重金属污染的日益严重，人们对重金属污染治理的研究越来越多。通常采用的物理及物理化学治理方法具有快速高效的有点，但成本较高还会破坏土壤的生物活性，而植物修复受到人们的重视，并成为污染土壤修复研究的热点，本文对木本植物修复技术的发展做了简要的分析。

关键词：重金属；污染；植物修复

目前，全世界人们对重金属的污染问题都极为关注，重金属污染已成为焦点问题世界各国的土壤都存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放重金属少则数万吨多则千万吨以上。所以去除土壤和水体中的重金属已经成为人类亟须解决的问题。

一、重金属污染的危害

当重金属在土壤中积累到一定程度时，会对生态安全构成威胁，造成土壤肥力的下降，还会对食品安全构成威胁，损害人类的健康。土壤对于进入其中的污染物质具有一定的自净作用，但这种净化能力是有一定限度的，当进入土壤中污染物质的数量超过其本身承载力时，土壤就会被污染。土壤重金属污染物的独特之处就是不能被生物所分解，而且土壤中很多重金属也不能通过焚烧的方法去除。大部分重金属元素可以被生物体吸收并积累体内，还有可能转化为甲基化合物，其毒性比重金属的毒性还要强。与大气和水体污染不同，土壤重金属污染具有潜伏性、累积性和隐蔽性等特点，因此，修复土壤中重金属污染的问题已经是众多环境工作者们研究较多的课题。

二、重金属污染的治理

1.治理方法

目前土壤重金属污染修复的方法主要有：（1）物理修复法，（2）物理化学修复法，（3）生物修复法。与传统的物理和化学修复方法相比较， 植物修复在重金属污染治理中具有不可替代的优势，近十几年来，利用植物清除土壤重金属污染物的修复技术已成为热点，其利用绿色植物的新陈代谢活动来固定、提取和挥发环境中的重金属污染物，通过收获植物体以去除污染物，达到土壤污染治理的目的。植物修复成本低廉，只占常规处理方法费用的17—35%，同时植物修复可以减少土壤重金属污染风险，且不破坏土壤环境质量。植物修复以其治理过程的原位性，治理成本的低廉性，管理与操作的简易性及环境美学的兼容性。日益受到人们的重视，并成为污染土壤修复研究的热点之一，它是修复重金属污染土壤的重要途径之一。

2.木本植物修复的意义

植物修复技术是以植物对某种或某些重金属元素的忍耐和超量富集理论为基础，利用植物及其共存微生物体系，去除环境中重金属污染物的一种修复技术。尽管超量积累植物在污染土壤修复方面有很好的应用前景，但目前发现的超量积累植物除少数几种外，大多数植物植株矮小，重金属的积累还会使植株生长缓慢，这为实际应用带来了很大困难，是植物修复的限制性因素。对于木本植物修复重金属污染土壤的问题，国内外相继开展了研究，树木被认为是低费用、可持续、生态友好型的重金属污染土地修复植物，采用木本植物修复重金属污染土壤具有明显的优越性，木本植物的生物量大且有较长的生长周期，有巨大的根系、茎、枝、叶面积作用于环境，形成较大的绿色空间和根系网络，对重金属等污染物具有一定的吸收积累，且吸收积累的污染物不会进入食物链循环，也就不会危害到人们的健康。

3.木本植物修复的研究动态

有大量实例证明，在被重金属污染的地方，一些树木可以在恶劣的条件下生存。I.D. Pulford， C. Watson的研究表明利用木本植物修复吸收土壤重金属有很大的潜力。虽然植株增长速度可能会低于其正常生长速度，但树种由于对重金属的耐性而存活下来，却可以降低土壤中的重金属含量。

有人对几种乔木树种重金属累积特征进行了研究，结果发现乔木吸收四种重金属污染物以后，不同部位对重金属吸收和积累的能力不同。根部对重金属积累的较多，数目的地上部分对重金属的吸收较少。树木地下部分的对重金属的吸收量大于树木的地上部分，细根大于粗跟。树种对不同重金属累积能力也不同。四种重金属在树木体内的含量依次为：Zn>Pb>Cu>Cd。我们还发现几种乔木树种中小叶榕、尾叶桉和潺槁树对重金属的抗性较强，可以考虑选择这些树种作为抗重金属树种进行重金属污染地区的植被恢复。

通过对落叶松和杨树积累重金属特性的研究，我们可以发现铜、锌和镉三中元素在树木中积累量的比较，镉的量最多，其次是锌，最少的是铜。杨树对重金属的富集吸收大于落叶松对重金属的吸收。而且木本植物修复净化的时间都相对漫长。

郭艳丽、台培东等研究发现木本植物对土壤中镉的吸收在分类学上表现出规律性差异，即杨树和柳树>杏树和李树>刺槐和侧柏。镉在木本植物各组织和器官中的分布情况为：根系镉含量低于茎叶，木质部镉含量低于叶片和韧皮部；杨树和柳树地上部的镉富集系数较高。

木本植物修复中柳树是目前研究最为深入的一种修复树种。柳树是杨柳科中的一属，大多数柳树喜欢生长在低洼的湿地处，共有400多种和多于200种杂交类型。柳树有很多的变种和杂交品种，柳树之所以有众多的种型和变种，说明柳树有多样的基因类型，这为修复树种的选择提供了便利的条件。较大的生物量以及其侵入性的生长方式是许多柳树树种的特性。此外，柳树能够摄取较多养分、显著的蒸腾作用以及其无性系的特性，这些对于重金属萃的取都是非常有利的。这些都决定了它是一种高适应性树种。

三、发展趋势

木本植物具有生长迅速、生物量大、根系发达等理想特征，利用其对污染环境进行修復成为生物修复研究领域的一个热点。目前，利用木本植物修复土壤中重金属污染的研究主要集中在杨树和柳树上，对于其他树种的研究较少。如通过分析自然生长的木本植物对土壤重金属的吸附、累积变化规律，筛选出对土壤重金属有较好修复作用的本土树种植物，作为净化重金属污染的绿化树种，将对重金属污染地区的环境污染治理、生态恢复重建有重大的理论意义和现实意义，有着广阔的应用前景和推广价值。

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