重金属污染土壤植物修复研究进展

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1、鲍桐等：重金属污染土壤植物修复研究进展865重金属污染土壤植物修复研究进展鲍桐1,3，廉梅花2，孙丽娜2*，孙铁珩1,2，苏磊2，雷刚21.中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳110016；2.沈阳大学环境工程重点实验室，沈阳110044；3.中国科学院研究生院，北京100039摘要：土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一。植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害化的生物技术。与传统环境修复技术相比，植物修复技术具有治理成本的低廉性，环境美学的兼容性，治理过程的原位性。本文主要对超富集植

2、物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行了综述，并对植物修复的近期研究工作进行了展望。关键词：植物修复；重金属；土壤污染；超积累植物中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）02-0858-08鲍桐等：重金属污染土壤植物修复研究进展86520世纪50年代后，全球环境问题的出现，迫使人类反思已经走过的历程和自己的行为，尤其是1962年美国海洋生物学家RachelCarson出版了划时代的科普名著《寂静的春天》，引起世人对环境问题的高度

3、关注。随着日本1953—1956年水俣病（Hg污染）、1955—1972年骨痛病（Cd污染）以及1961年四日市哮喘病（SO2和重金属粉尘复合污染）等事件的发生，重金属污染问题研究被提上了议事日程。目前，重金属引起的土壤污染正日益成为环境、土壤科学家们的研究热点问题。重金属是指原子密度大于5g/cm3的一类金属元素，大约有40种，主要包括Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn、Ag、Sn等。但是，从毒性角度一般把As、Se和Al等也包括在内。重金属离子（如Cu2＋、Zn2＋、Mn2＋、Fe2＋等）是植物代谢必需的微

4、量元素，可是一旦过量同样具有相当毒性。土壤重金属污染是多途径的，既有自然因素也有人为因素。自然因素主要包括成土母质和大气沉降等；人为因素主要包括农药、化肥和塑料薄膜的使用，污水灌溉和污泥农用等。土壤一旦被重金属污染，不仅导致土壤退化、农作物产量和品质的降低，而且通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。尤其严重的是有毒重金属在土壤系统中的污染过程常具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。因此，污染土壤的修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是

5、世界性的难题[1]。土壤重金属污染的传统修复方法通常采用物理、化学的方法，如排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法、稳定化及电化学法等[2，3]。传统的土壤重金属污染治理方法虽然治理效果较好，历时较短，但这些方法往往有许多缺陷，如成本高，难于管理，易造成二次污染，对环境扰动大等。1983年美国科学家Chaney[4]首次提出了利用能够富集重金属的植物来清除土壤重金属污染的设想，即植物修复技术。植物修复是利用可超富集重金属的植物吸收、积累环境中的污染物，并降低其毒害的环保生物技术。它具有传统环境修复技术所不具备的

6、优点，表现为治理效果的永久性、治理过程的原位性（对土壤环境扰动小）、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性。修复过程一般无二次污染，某些金属元素甚至可回收利用，但也存在一些缺陷性和局限性[5，6]。本文系统的综述了土壤重金属植物修复方面的相关问题，以期推动国内在这一国际热点领域的研究。1超积累植物1.1超积累植物的概念和特征1583年，意大利植物学家Cesalpino首次发现在意大利托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特殊植物，这是有关超富集植物(Hyperaccumulator)的最早报道；1814年，Desvaux将

7、其命名为Alyssumbertolonii；1848年，Minguzzi和Vergnano首次测定该植物叶片中含Ni量达7900mg/kg；1977年，Brooks提出超富集植物的概念[7]；1983年，Chaney提出利用超富集植物清除土壤中的重金属[8]，即植物修复。英国Sheffield大学的Baker提出超富集植物具有清洁金属污染土壤和实现金属生物回收的实际可能性,以及这种植物具有与一般植物不同的生理特性[9]。重金属超积累植物是植物修复的核心部分，只有找到对应的重金属超积累植物才能具体的实施植物修复。

8、超富集植物主要是指那些对鲍桐等：重金属污染土壤植物修复研究进展865重金属具有特别的吸收能力，而本身不受毒害的植物种和基因型，即重金属的“超富集植物”(Hyperaccumulator)。重金属超积累植物应具有以下几个重要特征：第一，超积累植物地上部分的重金属含量是同等生境条件下其它普通植物含量的100倍以上；第二，在重金属污染地生长旺盛，生物量大，能正常完成生活史，一般不会发生重金属