引言

由于現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展及農(nóng)藥的廣泛使用，大量的汞、鎘、鉛等重金屬造成土壤污染日趨嚴(yán)重。全世界每年排放Hg約1．5萬t，Cu40萬t，Pb500萬t，Mn1500萬t，Ni100萬t。據(jù)我國農(nóng)業(yè)部的調(diào)查，我國遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)總面積的64.8％，一些地方生產(chǎn)的糧食、蔬菜、水果等食物中重金屬含量超標(biāo)或接近臨界值。這些農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬通過食物鏈富集到人或動(dòng)物體中，危及人類的生命和健康，同時(shí)導(dǎo)致大氣、水體污染和生態(tài)系統(tǒng)退化等其他次生生態(tài)問題。土壤重金屬污染已引起許多國家的高度重視，各種土壤修復(fù)技術(shù)陸續(xù)出現(xiàn)。植物修復(fù)技術(shù)是成本低、效果好、無二次污染的綠色技術(shù)，較之傳統(tǒng)的修復(fù)方法更符合可持續(xù)發(fā)展污染治理模式，有著很好的發(fā)展前景。

1　土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)

治理土壤重金屬污染的原理大致有兩種，一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性，二是從土壤中去除重金屬。

為了降低和消除重金屬的危害，常用治理重金屬的方法有物理法，即電化法、玻璃化技術(shù)和提取法等；化學(xué)法，即添加土壤改良劑、淋洗法等；農(nóng)業(yè)生態(tài)工程法，即客土法、排土法和水洗法；植物修復(fù)法等。本文主要對(duì)植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行探討。

2　植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)是指將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，該種植物對(duì)土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收獲并進(jìn)行妥善處理(如灰化處理)后即可將該重金屬從土體中去除，達(dá)到治理污染與生態(tài)修復(fù)的目的。

2．1　植物修復(fù)技術(shù)分類

2．1．1　植物提取

利用重金屬富集能力較強(qiáng)的植物，通過吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)將重金屬轉(zhuǎn)移并儲(chǔ)存在地上部分，最終通過收獲地上部分集中處理來達(dá)到減少土壤重金屬含量的目的。植物提取的關(guān)鍵要求所用的植物能在體內(nèi)積累高濃度的污染物；能同時(shí)積累多種重金屬；生長快，生物量大，抗病能力強(qiáng)。

2．1．2　植物穩(wěn)定

利用植物吸收和植物根際作用使土壤中污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無害物質(zhì)。土壤重金屬的含量并不減少，但由于降低了在土壤中的有效態(tài)，從而達(dá)到減輕污染的效果。

2．1．3　植物揮發(fā)

通過植物的吸收促進(jìn)某些重金屬轉(zhuǎn)為可揮發(fā)態(tài)并將之揮發(fā)出土壤和植物表面。目前這方面研究最多的是類金屬汞和非金屬元素硒、砷。

2．1．4　根際過濾

利用植物龐大的根系和巨大的表面積過濾吸收、富集水體中重金屬元素。

2．2　修復(fù)機(jī)理

2．2．1　植物固定作用

植物通過生化過程使污染基質(zhì)中金屬的流動(dòng)性降低，生物可利用性下降，從而減輕有毒金屬對(duì)植物的毒性。S.D.Cunningham等在研究植物對(duì)土壤中Pb的固定時(shí)發(fā)現(xiàn)一些植物可以降低Pb的生物可利用性，緩解Pb對(duì)環(huán)境中生物的毒害作用。

2．2．2　植物吸收和揮發(fā)

植物在吸收營養(yǎng)的過程中，由于某些重金屬元素與營養(yǎng)元素具有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)被植物吸收到植物體內(nèi)，如As與P相似。進(jìn)入植物體內(nèi)的金屬污染物到達(dá)表皮層后，或被植物代謝掉，或成為植物的成分之一，或通過氣孔揮發(fā)到大氣中。

2．2．3　植物根系活動(dòng)

植物根系活動(dòng)能活化土壤中的重金屬，提高其生物有效性。有研究表明：Cd、Pb、Cu、Zn、As5種元素交互作用能促進(jìn)Cd、pb、Cu的活化，增加植物對(duì)它們的吸收。

3　植物修復(fù)技術(shù)在重金屬污染土壤中的應(yīng)用

目前，利用植物修復(fù)被重金屬污染的土壤在國內(nèi)外均有成功的應(yīng)用。湯葉壽等經(jīng)過野外調(diào)查和營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)表明，圓錐南芥具有超量富集Pb/Zn /Cd的能力，是國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)的Pb/Zn/Cd多金屬超富集植物。陸引罡等表明車前草對(duì)重金屬Ni有忍耐作用，土壤中Ni含量達(dá)到近150mg/kg 時(shí)，車前草仍然能正常生長，生物量并未顯著下降。印度芥菜是目前篩選出的一種生長快、生物量大的Cd、Zn、Pb忍耐一富集型植物。栽種了印度芥菜的沙地含鉛量只有22ug/mL，而對(duì)照沙地竟高達(dá)740Dg/mL。C.LP,ugh等成功地把細(xì)菌的Hg2+還原酶基因?qū)霐M南芥植株，使植株耐Hg能力大大提高，植株對(duì)Hg的耐受性提高到1001zmol/L，且Hg2+被轉(zhuǎn)基因植物還原可以促進(jìn)Hg從土壤中的揮發(fā)。

4　植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

植物修復(fù)是一項(xiàng)處于迅速發(fā)展之中，具有廣闊應(yīng)用前景的新技術(shù)。植物修復(fù)以太陽能為驅(qū)動(dòng)能源，適用于中一低強(qiáng)度污染的治理，成本較低，具有良好的社會(huì)、生態(tài)、綜合效益。易被公眾所接受，特別適合在發(fā)展中國家使用。該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有以下幾方面：

(1)尋找、篩選和培育超富集植物，進(jìn)行全國超富集植物資源調(diào)查，了解其分布并建立超富集植物的數(shù)據(jù)庫。

(2)加強(qiáng)植物修復(fù)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，創(chuàng)建植物修復(fù)重金屬的示范基地，繼續(xù)對(duì)超富集植物的機(jī)理和作用進(jìn)行研究。

(3)基因工程的應(yīng)用。目前，基因技術(shù)應(yīng)用于植物修復(fù)才剛剛起步，但已有的成果表明基因技術(shù)將成為該領(lǐng)域研究的重要方向，有可能導(dǎo)致植物修復(fù)的革命性突破。其研究包括有價(jià)值基因的篩選、轉(zhuǎn)基因植物對(duì)環(huán)境的影響、轉(zhuǎn)基因植物遺傳性能等。

(4)超富集植物體內(nèi)重金屬的回收再利用。對(duì)于收獲物的處理上，研究的人較少，目前僅對(duì)灰分中重金屬含量為10％～40％的植物采用冶煉回收。

(5)植物修復(fù)與傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法相結(jié)合的綜合技術(shù)的研究。電化學(xué)、土壤淋洗和植物提取法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，若能將這些方法綜合應(yīng)用于重金屬污染土壤的修復(fù)中，可能會(huì)獲得更好的處理效果。

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