陳文麟

摘 要：最近十幾年間，世界上人口數(shù)量呈現(xiàn)飛速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。在這種趨勢(shì)下，為了適應(yīng)人口增長(zhǎng)的需求，工業(yè)化水平必須不斷提高。這也就導(dǎo)致了工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量重金屬隨廢水等進(jìn)入土壤中。如何減少重金屬污染已經(jīng)成為諸多學(xué)者的議題。作者旨在結(jié)合植物修復(fù)重金屬的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)土壤污染現(xiàn)狀和植物修復(fù)進(jìn)行概述，并對(duì)土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了探討。旨在與同行進(jìn)行業(yè)務(wù)交流，以不斷降低土壤重金屬污染，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：重金屬污染；污染現(xiàn)狀；植物修復(fù)；發(fā)展

隨著近幾年來(lái)我國(guó)工業(yè)水平的不斷進(jìn)步發(fā)展，重金屬排放問(wèn)題在諸如金屬冶煉、電池制造以及化工等行業(yè)漸趨嚴(yán)重。一方面是因?yàn)榕c重金屬有關(guān)的行業(yè)越來(lái)越多，另一方面則是由于一些企業(yè)受利益趨勢(shì)不惜違反國(guó)家法律規(guī)定超標(biāo)排放，在這兩方面因素影響下，土壤重金屬污染已經(jīng)成為了我國(guó)亟待解決的環(huán)境污染問(wèn)題。

1 漸趨嚴(yán)重的土壤重金屬污染

當(dāng)前，我國(guó)的土壤重金屬污染整體現(xiàn)狀是：土地污染面積日趨增大，污染狀況日趨嚴(yán)重嚴(yán)重威脅著我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，人民食品健康安全正經(jīng)受?chē)?yán)峻挑戰(zhàn)。減少重金屬污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人民健康迫在眉睫。在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，如何采取治理措施以及采取何種措施治理重金屬污染已經(jīng)成為現(xiàn)在急需解決的問(wèn)題。在此背景下，植物修復(fù)重金屬污染憑借其較少的成本和較廣的適應(yīng)性正受到廣泛的關(guān)注和研究。由于自然地理環(huán)境各組成要素之間是相互滲透、相互聯(lián)系、相互作用的，介于無(wú)機(jī)與有機(jī)成分之間的土壤的質(zhì)量惡化，必然會(huì)導(dǎo)致水圈、大氣圈、生物圈也相應(yīng)地發(fā)生變化。如土壤中的有害金屬會(huì)通過(guò)雨水的沖刷、攜帶和下滲向水體中遷移或流失；附著在土壤顆粒表面的重金屬容易在風(fēng)力作用下進(jìn)入大氣；另外，土壤中的有害物質(zhì)會(huì)影響到土壤表面的植物、土壤動(dòng)物、微生物?？傊詈笸寥乐械挠泻饘贂?huì)通過(guò)植物富集經(jīng)食物鏈影響人體健康，再者可能會(huì)通過(guò)飲用水或大氣浮塵來(lái)危害人體健康。如廣西某鉛鋅礦區(qū)的開(kāi)發(fā)引發(fā)了土壤的鎘污染，當(dāng)?shù)鼐用裼泻芏嗳顺霈F(xiàn)腰背酸痛、尿鎘增高等癥狀。

2 關(guān)于常見(jiàn)的植物修復(fù)類型技術(shù)的分析

2.1 通過(guò)植物提取重金屬實(shí)現(xiàn)的植物提取技術(shù)

通過(guò)某些植物較強(qiáng)的重金屬富集能力，土壤中的重金屬可以被植物吸收并存儲(chǔ)在其地上部位，此時(shí)減少土壤中重金屬的任務(wù)則只需要集中處理植物的地上部分即可完成。這種方法被稱為植物提取，也可稱之為植物萃取，即植物萃取出土壤中的重金屬。而這樣的植物也被稱為超富集植物。超富集植物必須具備較快的生長(zhǎng)速度以及較高的富集效率，此外還必須具備對(duì)重金屬的耐性以保證可以在體內(nèi)儲(chǔ)存提取的污染物。如何尋找這種合適的植物也成為此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵所在。除了直接選取某些自然存在的植物外，還可以通過(guò)人為方法培育高富集植物。植物提取技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，一方面其成本較低經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而另一方面其對(duì)維持土壤結(jié)構(gòu)也有很大作用。這也就使得對(duì)植物提取技術(shù)的關(guān)注和研究逐漸增多。在諸項(xiàng)植物修復(fù)技術(shù)中植物提取技術(shù)也具有著最好的發(fā)展前景。

2.2 通過(guò)植物固定重金屬實(shí)現(xiàn)的植物固定技術(shù)

一些植物的根際可以產(chǎn)生一些特殊的物質(zhì)改變植物根基的ph環(huán)境，并通過(guò)一些特殊的過(guò)程來(lái)鈍化固定土壤中的重金屬污染物，這些過(guò)程通常包括分解、螯合、絡(luò)合、沉淀、氧化還原等多種過(guò)程。經(jīng)過(guò)鈍化固定的重金屬污染物的遷移性大大降低，也無(wú)法再進(jìn)入食物鏈中，并被轉(zhuǎn)化為相對(duì)無(wú)害的物質(zhì)，使其對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)土壤的傷害大大降低。根據(jù)目前的研究結(jié)果，六價(jià)鉻可以被還原為較低毒性的的三價(jià)鉻；鉛的危害也因與植物分泌的磷酸鹽反應(yīng)生成沉淀的磷酸鉛而大大減少。目前，此種技術(shù)常用的植物通常有紫羊茅、酥油草、印度芥菜等。

盡管如此，植物固定仍存在一些缺陷。在此項(xiàng)技術(shù)中，土壤中的重金屬因被固定在植物根際并不會(huì)被徹底去除，已被固定的重金屬可能會(huì)因土壤環(huán)境發(fā)生變化而再次釋放到土壤中，對(duì)環(huán)境再次造成影響。此外，還應(yīng)避免植物對(duì)有害物質(zhì)的吸收以防止其他生物可能因覓食而導(dǎo)致污染食物鏈的問(wèn)題。

2.3 通過(guò)揮發(fā)重金屬實(shí)現(xiàn)的植物揮發(fā)技術(shù)

植物將體內(nèi)由其根際分泌一些特殊物質(zhì)吸收的土壤中的汞、錫等重金屬轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)釋放到大氣中的方法被稱為植物揮發(fā)。目前，此項(xiàng)技術(shù)主要適用于比較容易揮發(fā)的汞、硒等污染物。此項(xiàng)技術(shù)要求轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)污染程度必須小于轉(zhuǎn)化前物質(zhì)，再加上揮發(fā)后的物質(zhì)很容易與空氣中水分結(jié)合再次進(jìn)入土壤中，再次污染環(huán)境，故此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍較小，雖具有一定效用但仍存在許多問(wèn)題需要解決。根據(jù)多年的研究，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些具備揮發(fā)能力的植物。比如可轉(zhuǎn)化毒性較大的二價(jià)汞為氣態(tài)汞的煙草、轉(zhuǎn)化土壤中三價(jià)硒為甲基硒的洋麻等。另外已經(jīng)被應(yīng)用于植物揮發(fā)技術(shù)的植物還包括一些濕地上的植物等。

2.4 通過(guò)植物根際過(guò)濾重金屬實(shí)現(xiàn)的根際過(guò)濾技術(shù)

根際過(guò)濾主要適用于治理水體中的重金屬污染。其作用機(jī)理為植物根系減少重金屬污染物的活性，轉(zhuǎn)變重金屬形態(tài)，將其積累固定在根部附近。實(shí)踐證明，過(guò)濾效果主要取決于植物根系表面積，通常說(shuō)來(lái)根系發(fā)達(dá)的植物具備比較好的過(guò)濾效果。目前的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)具備較強(qiáng)吸附能力的浮萍、水葫蘆等對(duì)水體中重金屬污染治理效果較好，經(jīng)過(guò)修復(fù)的水體中，鎘、銅等重金屬含量明顯降低。某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)也表明經(jīng)過(guò)治理后的廢水中含硒濃度比未處理前降低了約4-6倍。而向日葵、弗吉尼亞鹽角草、印度芥菜等植物則對(duì)陸地土壤具有較好的修復(fù)性。

2.5 通過(guò)植物促進(jìn)重金屬轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的植物促進(jìn)技術(shù)

植物利用根際促生菌分泌的糖、酶、氨基酸等物質(zhì)，可以將根系附近微生物的生物活性和生化反應(yīng)速率大大提高。這也就使得土壤中的重金屬可以釋放到土壤中被植物吸收。這種技術(shù)就是植物促進(jìn)修復(fù)技術(shù)。由于這種技術(shù)主要是利用根際促生細(xì)菌，所以也被稱為植物輔助生物修復(fù)技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵之處就是根際促生菌。根際促生菌是對(duì)一類細(xì)菌的總稱，這種細(xì)菌通常在植物根際表面依附，并提供生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以對(duì)植物的生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用。除了促進(jìn)植物的生物生長(zhǎng)量外，植物根際促生菌還可以將土壤中重金屬有效態(tài)含量提高，通過(guò)提高重金屬的含量，植物可以更好地吸收和轉(zhuǎn)移土壤中的重金屬到植物的地上部分，植物修復(fù)重金屬污染土壤的效率也得到顯著增加?，F(xiàn)在此項(xiàng)技術(shù)尚不成熟，仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)測(cè)試階段，但對(duì)根際促生菌已經(jīng)有了一些了解。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了包括固氮螺菌屬、無(wú)色菌屬在內(nèi)的多種植物根際促生菌，另外在沙雷氏菌屬、芽抱桿菌屬、腸桿菌屬、假單胞桿菌屬中也對(duì)植物根際促生菌有所發(fā)現(xiàn)。

2.6 通過(guò)植物降解重金屬實(shí)現(xiàn)的植物降解技術(shù)

一些特殊化學(xué)物質(zhì)可以被植物的根系分泌。在這些化學(xué)物質(zhì)的作用下，植物根系對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行分解、沉淀，在此過(guò)程中，產(chǎn)生了一些毒性較小或沒(méi)有毒性的物質(zhì)取代了之前的毒性較大的重金屬污染物。此過(guò)程即植物降解。經(jīng)過(guò)植物降解，土壤中重金屬對(duì)環(huán)境和生物的危害性大大降低。之前的一些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明土壤中的鎘等重金屬可以被植物分泌的有機(jī)酸螯合使其危害性大大降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，土壤重金屬污染已經(jīng)成為了我國(guó)亟待解決的環(huán)境污染問(wèn)題。作為新時(shí)期背景下的環(huán)保工作者，只有緊密結(jié)合時(shí)代發(fā)展的需要，致力于自身專業(yè)技術(shù)水平的提升，切實(shí)掌握土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)要點(diǎn)，才能更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。在促進(jìn)環(huán)保事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，為和諧社會(huì)環(huán)境的構(gòu)建奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并為此而不懈努力和奮斗。

參考文獻(xiàn)

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