趙寧寧

【摘 要】概述了重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)、概念及其優(yōu)缺點。植物修復(fù)技術(shù)的使用對重金屬污染土壤的影響等方面綜合闡述了植物修復(fù)強化技術(shù)的研究進(jìn)展，同時對植物修復(fù)技術(shù)今后的發(fā)展方向進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】植物修復(fù)；重金屬；土壤污染；強化技術(shù)；超富集植物

1.前言

重金屬土壤污染是指由于人類活動，致使土壤中的重金屬（密度大于5g/cm3）含量過高，并造成生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的現(xiàn)象。常見的對土壤造成污染的重金屬包括：鋅（Zn）、銅（Cu）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）等8種。土壤重金屬污染的隱蔽性、長期性和不可逆性、難降解，通過食物鏈傳遞對人體健康和生態(tài)安全造成極大的威脅，常規(guī)的物理和化學(xué)修復(fù)方法存在面積小、價格昂貴、設(shè)備條件復(fù)雜等缺點。植物修復(fù)技術(shù)的出現(xiàn)彌補了這一局限，是一項用于清除土壤重金屬污染的綠色生態(tài)技術(shù)。

2.植物修復(fù)技術(shù)概述

2.1植物修復(fù)技術(shù)基本概念。植物修復(fù)技術(shù)是指以植物忍耐，吸收和富集一種或多種元素及化合物，并在其體內(nèi)進(jìn)行正常代謝的生理特性理論為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物體系，清除污染土壤或水體中重金屬，使其得到恢復(fù)的技術(shù)。

2.2植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點。植物修復(fù)技術(shù)與很多常規(guī)的物理和化學(xué)修復(fù)方法所不具備的優(yōu)點，具體表現(xiàn)在美觀環(huán)保；安全低廉；效果永久；易操作；治理過程是原位操作，對土壤環(huán)境擾動??；修復(fù)過程一般無二次污染，某些金屬元素甚至可回收利用。

當(dāng)然植物修復(fù)技術(shù)，也存在局限性。如：（1）超富集植物個體矮小、生物量低、生長緩慢，受各種環(huán)境條件的限制，修復(fù)效率低；（2）植物根系對深層土壤污染修復(fù)能力差；（3）超富集植物大多不能積累重金屬的復(fù)合污染；（4）重金屬通過超富集植物代謝等生理活動重返土壤，降低修復(fù)效率；（5）超富集植物體內(nèi)的重金屬后續(xù)處理問題還有待解決；（6）還存在污染物及其降解產(chǎn)物的重新活化問題。

3.植物修復(fù)強化技術(shù)研究進(jìn)展

3.1 農(nóng)藝措施強化修復(fù)技術(shù)。在實際中，可采用農(nóng)藝措施從土壤環(huán)境和植物兩方面來提高植物修復(fù)效率，打破土壤環(huán)境的復(fù)雜條件以及植物因素的限制。在土壤環(huán)境方面，利用施肥等措施改善土壤的理化狀況，提高土壤肥力，降低重金屬污染對植物的毒性，提高土壤重金屬的生物有效性，使其易被植物吸收。在植物環(huán)境方面，利用植物育種和栽培技術(shù)，將野生超富集植物馴化成栽培作物，適時收獲植物和安排復(fù)種，使植物修復(fù)更為實用。

3.2 蚯蚓強化修復(fù)。蚯蚓強化植物修復(fù)表現(xiàn)在：（1）改善土壤的理化性質(zhì)。增加土壤肥力，提高植物產(chǎn)量；（2）蚯蚓在攝取食物等一系列的生命活動中間接對土壤重金屬的生物有效性產(chǎn)生影響，從而增加植物累計重金屬的總量。蚯蚓的生命活動不僅可以活化土壤中的N、P、K氧分，促進(jìn)植物的養(yǎng)分吸收和生物量的積累，且能部分提高Cu、Cd的有效性，促進(jìn)植物的吸收積累。

3.3 化學(xué)誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)強化修復(fù)?；瘜W(xué)方法中運用螯合劑、表面活性劑、酸堿調(diào)節(jié)劑等誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)的強化技術(shù)提高土壤重金屬污染的修復(fù)效率。螯合劑的修復(fù)原理為擾動污染物在土壤固液相的濃度平衡，提高重金屬的生物有效性，進(jìn)而強化植物對重金屬的吸收。表面活性劑的親水性和親脂性使之能與膜中親水親脂基因相互作用，從而改變膜的結(jié)構(gòu)與透性以促使植物對重金屬的吸收。酸堿調(diào)節(jié)劑就是往被重金屬污染的土壤投加酸性或堿性的物質(zhì)，改變土壤pH值，增加重金屬的生物有效性。

3.4 接種根際微生物強化修復(fù)。微生物通過分泌生物表面活性劑、有機酸、氨基酸和酶等來提高根際環(huán)境中重金屬的生物有效性；通過催化金屬的氧化還原來改變土壤金屬生物的有效性。微生物產(chǎn)生含F(xiàn)e細(xì)胞，分泌生物表面活性劑及有機酸等來提高金屬在土壤中的移動性，促進(jìn)植物吸收高濃度的金屬。促進(jìn)植物生長的根際細(xì)菌（PGPR）和叢枝菌根真菌（AMF）關(guān)聯(lián)性，可以提高植物的生物量，從而增加重金屬的積累量。

3.5 基因工程技術(shù)強化修復(fù)。目前，已從微生物、植物、動物中陸續(xù)分離出與金屬化合物形態(tài)轉(zhuǎn)化有關(guān)的基因，如汞離子還原酶基因（merA）、金屬硫蛋白基因（MT）、植物螯合肽基因（PCs）。這些基因的發(fā)現(xiàn)和克隆有助于運用基因工程手段得到抗不同重金屬的多種轉(zhuǎn)基因植物。如植物螯合肽（PCs）對金屬有解毒和富集的作用。

3.6 其它強化技術(shù)與措施修復(fù)。電動化處理技術(shù)：通過在電壓的作用下，改變土壤Eh、pH等理化性質(zhì)，加快土壤顆粒中重金屬離子的解吸，提高土壤溶液中重金屬離子的濃度，增加植物和重金屬的接觸，從而促進(jìn)植物對重金屬的吸收與富集。在污染土壤上添加有機廢棄物，如堆肥、污泥等；可促使重金屬從土壤表面解析出來，從而提高其生物的有效性。

4.展望與建議

4.1對未來發(fā)展的展望。土壤重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)，是一個環(huán)保安全具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，很多學(xué)者認(rèn)為超富集植物和生物量大、生長迅速的植物進(jìn)行雜交，篩選具有二者優(yōu)點兼具的“超級”超富集植物，來克服植物修復(fù)耗時長的缺點。超級富集植物修復(fù)后植物體內(nèi)的重金屬污染物的后續(xù)處理也還待解決。而化學(xué)誘導(dǎo)植物修復(fù)強化技術(shù)中的螯合劑一般難降解，會產(chǎn)生二次污染，因此需要研究一種無毒、易降解的螯合劑。

4.2對現(xiàn)實情形的建議。重金屬污染土壤最為嚴(yán)重，因為通過食物鏈的傳遞，不僅危害健康，也破壞環(huán)境。國家應(yīng)加強法律效力和宣傳環(huán)境保護(hù)意識，企業(yè)也應(yīng)嚴(yán)格按照污染物排放要求執(zhí)行，個人要提高知識道德素養(yǎng)等。應(yīng)采取合理健康安全綠色的科學(xué)技術(shù)手段來處理已經(jīng)被污染的土壤，采用先進(jìn)的技術(shù)方法對土壤環(huán)境進(jìn)行預(yù)測，并提前做好防護(hù)措施。

5.結(jié)束語

作為一個農(nóng)業(yè)大國，我國有著豐富的農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)驗，傳統(tǒng)的育種技術(shù)和現(xiàn)代先進(jìn)的植物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，對重金屬土壤污染修復(fù)一定會起到重大促進(jìn)作用。

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