土壤污染的植物修复技术：现状与前景2

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1、土壤污染的植物修复技术：现状与前景叶春和（济南大学地理系，山东济南250002）摘要：随着世界人口的快速增长（预计到2013年全球人口将达到70亿）和工业的迅猛发展，土壤这一人类赖以生存的必需资源正承受着越来越大的压力。因受到工业三废和农用化学品以及矿区的污染，有相当数量农田的土壤质量日趋下降。土壤污染的植物修复（即利用绿色植物来去除环境中的污染成分或将其转化为无毒的物质的过程）近年来受到世界各国的瞩目，并取得了很大的进展。本文综述了这一领域的近几年来的研究现状和发展趋势。关键词：土壤污染、植物修复、超富集植物、转基因植物中图分类号：X5

2、3文献标示码：A收稿日期：2003-09-10作者简介：叶春和（1963—），男，济南大学地理系教师，从事自然环境的教学与研究。植物修复（phytoremediation）是指利用绿色植物来去除环境中的污染成分或将其转化为无毒的物质的过程[1]。利用植物来改善环境的思想可以追溯到很久以前，近十几年来该领域一系列重大的发现及学科间的交流和结合使得这一技术的优点很突出，即花钱少，对环境没有负面影响。而且不论是对于固体介质（如土壤）、液体介质（水）和空气中的有机或无机污染物，都可以应用植物修复技术来有效的修复。目前这一技术主要包括以下几个方面：

3、（1）植物提取作用（Phytoextraction）：即通过对环境污染物有富集作用的植物把有机物或重金属离子从土壤中吸收到植物体内，从而减少其在土壤中的含量；（2）植物降解作用（Phytodegradation）：利用植物的代谢作用及与其共生的微生物的活动来降解有机污染物；（3）根系过滤作用（Rhizofiltration）：利用植物根系的吸收和吸附作用从污水等流动介质中去除污染物，主要是重金属离子；（4）植物固定作用（Phytostabilization）：利用植物根系的吸附作用来减少环境中污染物的生物可获得性（Bioavailabil

4、ity），从而降低其对环境的危害；（5）植物挥发作用（Phytovolatilization）：通过植物对有机污染物的吸收和转化作用最终将其挥发到空气中；（6）利用植物去除空气中的污染物。本文主要讨论重金属污染土壤的植物修复技术，因为它是这一领域进展最快的部分。该技术快速发展的动力缘自利用其他已有的物理、化学或物理化学的方法对土壤进行修复的费用过于昂贵[2]。1对重金属离子的植物提取作用（Phytoextraction）目前主要发展了两种利用植物从土壤中提取重金属离子的方法：即螯合物辅助的植物提取技术（chelate-assistedph

5、ytoextraction）或者叫做诱导的植物提取技术(inducedphytoextraction)和连续的植物提取技术(continuousphytoextraction)。其中，螯合物辅助的植物提取技术比较成熟，并且在实践中已有很多的应用。另有许多研究小组正致力于连续的植物提取技术的研究，因为该技术具有简单易行、可长期发挥作用的特点。1.1诱导的植物提取作用7一般说来大多数植物不会对自然界中的有毒重金属离子（如铅、镉、砷等）具有富集作用。如生长于严重铅污染的土壤或溶液中的植被其地上部分含铅量只有其干重的0.01%-0.06%[2]。

6、这远远低于能够对其进行有效提取的要求。实验表明在土壤中施用金属离子螯合剂如EDTA可以增加植物对铅的吸收[3]。这一发现为以后成功地对铅和其它有毒金属离子（用合适的螯合剂）的植物修复技术研究铺平了道路。通过植物修复技术从土壤中去除的金属离子量是所收获植物的总生物量(BIOMASS)与该金属离子在植物中的富集浓度的乘积，所以所选植物应具有很高的生物量，而且要选择合适的螯合剂来提高植物对重金属离子的螯合效率，以提高其在植物体内的富集浓度。例如对铅施用EDTA、对镉施用EGTA、柠檬酸对铀的吸收可能也比较有效。综上所述，利用螯合剂辅助的植物提取

7、技术可以通过以下步骤来完成：（1）分析土壤的污染情况，并选用合适的植物/螯合剂组合；（2）在污染的土地上栽培上所选用的植物；（3）一旦栽培的植物达到合适的生物量，立即施用合适的金属离子螯合剂，以促进植物对其的吸收和富集；（4）经过适当的金属离子富集期（几天或几周），收获植物的全部生物量（图1A）。如果所选作物和季节合适，还可以继续进行下一轮的植物提取处理。实验表明通过该方法每年可以从土壤中去除180~530kgha-1的铅[4]；收获后，如果经济上合算的话，富集了重金属离子的植物残体可以被当作危险废物处理掉或对其中的重金属离子进行回收。施

8、用螯合剂BA金属离子的吸收收获生长期收获生长期(A)螯合物辅助的植物修复技术图解(B)连续的植物修复技术图解图1植物修复技术图解（实线代表植物地上部分金属离子的浓度；虚线代表地上部分的生物量的