重金属污染土壤植物修复研究.doc

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1、重金属污染土壤植物修复研究进展研究发现土壤，是人类赖以生存的最基本的物质基础。然而，随着人口的不断增长，由于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。其中，受重金属污染的土壤面积有逐年增加之势。土壤重金属污染可经水、大气、植物等介质最终危害到人体健康。更为严重的是这种污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点。土壤中重金属不能被生物所降解，因此，寻求缓解或解决此类污染的办法成了全球关注的棘手问题。当前，修复重金属污染土壤的方法主要有物理化学法和生物学法。物理化学法往往需要改变土壤

2、的原有结构，破坏土壤生态，花费大量的人力和财力，并且有可能会造成二次污染。所以说，物理化学法不能从根本上解决问题，是只治标不治本的方法；而作为生物学方法典范的植物修复法具有不可替代的优势，治理过程对原来的土壤扰动较少，能够逐渐减少甚至清除其中的重金属，且成本低廉，是真正 “绿色”且标本兼治的方法。近年来重金属污染土壤的植物修复受到了众多学者的关注。【植物修复的概念】概括地说,植物修复就是利用植物来治理污染了的环境,即利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解等作用机理来清除污染环境中的污染物质。

3、广义的植物修复包括利用植物净化空气,利用植物及其根际圈微生物体系净化污水和治理污染土壤。狭义的植物修复主要是指利用植物及其根际圈微生物体系清洁污染土壤。而通常所说的植物修复主要是指利用超积累植物的提取作用去除污染土壤中的重金属,亦即通过重复种植和收获超富集植物将污染土壤中重金属浓度降低到可接受水平。而本文也重点将近些年来有关重金属污染土壤的植物修复的某些研究进展作一概述。【植物修复的类型】根据修复作用过程与机理,重金属污染土壤的植物修复技术可分为以下三种类型:植物稳定（phytostabilization

4、）指利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的一种方法。植物在植物稳定中主要有两种功能:一是保护污染土壤不受侵蚀,减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移;另一种是通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。研究发现，铅可与磷结合形成难溶的磷酸铅沉淀在植物根部,减轻铅的毒害;六价铬可被还原为毒性较轻的三价铬。应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素,以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属

5、离子去除,只是暂时将其固定,使其对环境中的生物不产生毒害作用,但并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。如果环境条件发生变化，重金属的生物可利用性可能又会发生改变。因此，植物固定不是一个很理想的修复方法。植物挥发（phytovolatilization）是指通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态,挥发出土壤和植物表面,达到治理土壤重金属污染的目的。有些元素如Ｓｅ、Ａｓ和Ｈｇ通过甲基化挥发,大大减轻土壤的重金属污染。如,Ｂ.ｊｕｎｃｅａ能使土壤中的Ｓｅ以甲基硒的形式挥发去除[14].还有的研究表明烟草能使

6、毒性大的二价汞转化为气态的零价汞[15].Ｒｕｇｈ等将细菌的汞还原酶基因转入Ａｒａ ｂｉｄｏｐｓｉｓｔｆｉａｌｉａｎａ中,发现该植物对ＨｇＣｌ2的抗性和将Ｈｇ2+还原为Ｈｇ的能力明显增强[16]. 这一方法只适用于挥发性污染物，植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质,以减轻环境危害。 由于这一方法只适用于挥发性污染物，应用范围很小，并且将污染物转移到大气和（或）异地土壤中对人类和生物又一定的风险，因此，它的应用将受到限制。植物提取（phytoextraction）是指种植一些特殊植物,利用其

7、根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部,通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。植物提取作用是目前研究最多,最有发展前景的方法。该技术利用的是一些对重金属具有较强忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点,并具备对多种重金属较强的富集能力。此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。【超积累植物的概念】不管是植物提取，植物稳定，还是植物挥发，寻求具有较强的重金属忍耐及超积累能力的植物种始终是决定污染治理效率的关键。超积累植物的定义：超积累

8、植物主要是指那些对某些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,即重金属超积累体(Ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ)。对于不同金属,其超积累植物富集浓度也有所不同。目前采用较多的为Ｂａｋｅｒ和Ｂｒｏｏｋｓ〔6〕所提出的参考值,即把植物地上部(干重)中含Ｃｄ达100μｇ/ｇ,Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ达1000μｇ/ｇ,Ｍｎ、Ｚｎ达10000μｇ/ｇ以上植物称为超积累植物。 【超积累植物筛选原则】植物对土壤重金属污染