关于植物生态修复重金属污染土壤的看法

汤沁钰

摘 要：近年来，国内土壤重金属污染问题日益严重，为了更好的治理和预防这一问题的继续恶化，有关部门工作人员采用了各种不同方法对污染土壤进行了治理，其中以植物生态修复技术最为常见。土壤重金属污染植物修复技术具有绿色廉价、操作简单等优点，但是超积累植物往往生物量低、生长速度慢，现有的强化植物修复的物理化学等方法又存在修复成本高，环境风险大等缺点。因此寻求一条能够大幅度提高植物修复效率，并且环境友好的微生物强化植物修复途径，将具有重要的理论意义和现实意义。本文从植物生态修复概念入手，结合常见的生态修复技术探讨了其在重金属污染土壤中的应用要点。

关键词：超富集植物；重金属；污染土壤；植物修复

1 植物修复技术概述

由于人类活动的影响，全球土壤重金属污染日趋严重，已经成为威胁人类健康和影响人类生活质量的严重环境问题和社会问题。目前，我国受重金属污染的耕地面积已近2000万hm2，占全国耕地总面积的近1/5，而采矿、冶炼、工业三废的排放、汽车尾气及城市生活垃圾等又不同程度地加剧了土壤重金属污染。因此，重金属污染土壤的修复已成为一个亟待解决的突出问题。由于重金属污染土壤具有隐蔽性、潜伏性和累积性等特点，给土壤的治理带来的一定的困难。在此条件下，利用植物生态技术修复重金属污染土壤的方法已成为环境科学研究的前沿热点领域。

植物修复技术是一种利用自然生长（或遗传工程培育）的植物修复污染土壤环境的污染治理技术的总称。即通过植物系统及其根际微生物来吸收、移去、挥发、累积一种或几种重金属元素之后，将植物（主要是地上部）收获并集中处理，从而使污染土壤的重金属部分移除。经过多轮类似的种植——收获过程，使土壤重金属含量降低到可接受的安全水平。

植物生态修复重金属污染土壤技术的关键是筛选出对重金属具有特殊吸收富集能力的植物，即重金属的“富集植物”或“超富集植物”。超富集植物是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物，通常把植物叶片或地上部中含Cd达100mg/kg（干重），含Co，Cu，Ni，Pb达到1000mg/kg，Mn，Zn达到10000mg/kg以上的植物称为重金属超富集植物，同时这些植物还应满足S/R>1的条件（S和R分别表示植物地上部分和根部重金属的含量）。目前，全世界共发现有400多种超富集植物。超富集植物的评价指标通常包括两项，即生物富集系数和转运系数。此外，还要考虑植物对重金属的耐性、生物量（植物地上部分）及植物生长周期等因素。实际上，这些评价指标就是筛选超富集植物物种的依据。目前，作为该项技术走向实用化的最新动向，就是从自然环境中筛选（或利用基因技术人工培植）多种重金属的超富集植物（尤其是优势杂草），用于重金属污染土壤的环境修复。我们进行本实验目的在于寻找一类符合上述指标的超富集植物。

2 常见植物修复方法分析

金属污染土壤的植物修复技术是利用植物修复和消除由有机毒物和无机废弃物造成的土壤环境污染，其是一种利用自然生长植物或遗传工程培育植物修复金属污染土壤环境的技术总称，主要通过植物系统及其根际微生物群落来移去、挥发或稳定土壤环境污染物。

2.1 植物提取法。种植一些特殊的植物，利用其根系吸收受污染土壤中的有毒有害物质，并将其转移至植物的地上部分，最后通过收割地上部分物质的方式带走土壤中的污染物。该技术最适合浅层且污染程度较低的土壤修复。

2.2 植物挥发法。利用植物根系分泌的一些特殊物质，使土壤中的汞、硒转化为挥发形态以去除污染的一种方法。植物挥发只是将污染物从土壤中经植物转移到人气中进行稀释，这一方法只适用于挥发性污染物，所以应用范围小，并且将污染物转移到大气中对人类和生物有一定的风险。

2.3 植物固化法。利用植物根际的一些特殊物质使土壤中污染健康的风险就是植物固化法。其只是暂时将其固定，在这个过程中土壤重金属的含量并不减少，之后包括分解、螯合、氧化还原等多种过程。

2.4 根际过滤法。在重金属污染的水体中种植特定的植物，通过植物庞大的根系和巨大的表面积，过滤、吸收、富集水体中重金属元素，之后收获处理植物，达到治理水体重金属污染的目的就是根际过滤。如有效吸收清除水体中镉、铜和硒就利用水科植物浮萍和水葫芦。

3 植物修复技术在重金属污染土壤修复中的应用

超积累植物是植物修复中的主要作物，植物体中对重金属元素的积累量超过普通植物100倍以上，超积累植物约有450种，广泛分布于植物界的45个科，大多数属于十字花科植物，以超积累镍最多，有些能同时吸收和积累2种或2种以上的重金属元素，目前植物修复技术具有巨大的市场潜力。

国内关于植物修复的研究起步较晚，但也取得了一系列的成果。陈同斌等首次在中国找到了砷的超富集植物蜈蚣草；对砷有很好富集作用的是大叶井口边草，其地上部分含砷量可达694mg/kg；修复土壤铅污染的富集效果较好的植物是鲁白、芥菜，这些植物在温室砂培盆栽条件下，进行铅吸收和耐性实验，发现其不仅生长快，且地上部分铅含量超过1000mg/kg，迁移总量和迁移率都很高；超富集铜的植物是鸭跖草；通过野外调查和温室栽培发现，东南景天是很好的锌超富集植物，在天然条件下的地上部分锌平均含量为4515mg/kg。

蔬菜也对土壤中的重金属有一定的富集作用。辣椒、四季豆、莴苣、红萝卜均对汞有一定的富集作用（气汞浓度为57.6±14.7ng/m3），富集汞的能力最强的是辣椒，最低的是莴苣。姚会敏等发现，不同类蔬菜及不同品种的同类蔬菜之间，吸收和累积金属的能力存在显著差异；在杂草中筛选出龙葵等植物，茎和叶中富集系数也大于1（镉含量均超过l00mg/kg），认为是镉超积累植物。

3 结束语

植物生态修复技术在重金属污染土壤治理中极为常见，有着绿色环保性能好，社会生态综、合效益良好优势，另外它治理的费用比原来传统技术低很多，并且、该方法的治理成效具有永久性，在重金属污染土壤治理方面值、得推广。因此，提出植物修复概念后，很快成为环境领域的全球性研究热点，在环保领域上植物修复技术将成为朝阳产业。

参考文献

[1]魏俊杰，张妍，曹柳青，等.冀中某铜矿废弃地土壤及优势植物重金属特征评价[J].矿产保护与利用，2017（1）：90-97.

[2]马海艳.铜矿废弃地优势植物根际土壤细菌多样性及铜抗性菌株强化植物富集铜作用的研究[D].南京农业大学，2008.

[3]孙乐妮，盛下放，何琳燕，等.重金属抗性兼植物促生细菌对能源植物玉米的生長、铜的富集以及根际细菌种群结构的影响[C]//全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会.2011.