重金属污染土壤植物修复技术发展现状分析

文_王一宁 王艳 王浙锋 浙江仁欣环科院有限责任公司

传统的物理或者化学土壤修复手段成本高，并且适应范围小，还存在着产生二次污染的问题，容易破坏土壤本身的土层结构。而植物修复技术修复面积广，并且对环境相当友好。植物修复技术作为一种新兴的土壤修复技术，操作方便，杜绝了二次污染问题，并且具有保护土表，防止水土流失，美化植被环境等优点，是现阶段最重要的土壤修复技术之一。

1 植物修复技术概述

1.1 植物修复技术相关概念

植物修复技术是在重金属严重污染的土壤上进行植物的种植，这些植物是自然生长或者是运用遗传工程重点培育出来的特殊品种，通过植物根部的微生物体系，对于重金属污染物进行吸收、固定，进而产生净化的效果，逐步改善受到污染土壤的养分，恢复该地区原有的地表外貌，使得该地区的环境和气候都得以真正的改善，取得良好治疗效果。

植物修复技术的概念是由美国科学家Chaney提出。在1997年，Chaney等专家学者首次提出了该思想，运用超积累植物对于土壤的重金属进行消除，也使得人们对于重金属污染的土壤关注重点从物理化学转移到植物修复技术。

一般而言，受到重金属污染的土壤，其土壤性质会发生重大的改变，尤其是其物理性质。受到重金属污染的土壤其结构特别差，对于水以及必须的营养物质都严重缺乏。

然而通过调查发现，即便是如此恶劣的环境，仍旧有植物能够很好生存，专家对这些植物进行研究，并且检测它们的修复效应，找出可以让污染的土壤重新恢复的植物，这样的植物就被称之为超积累植物。这种类型的植物对于受污染地区的土壤修复具有极其重要的帮助。

1.2 我国对于超积累植物的研究现状

根据我国的研究显示，超积累植物主要生活在矿山区，或者是成矿作用带和一些具有丰富化学元素的土壤上，这些植物大部分生活不均匀，呈现出岛屿状分布。我国对于超积累植物的研究较晚，但是也有着不错的成果，对我国典型的土壤修复植物进行了统计，具体如表1所示。

表1 不同矿种典型修复植物

由表1可知，目前我国对于修复植物的选取以铅锌矿和煤矿为主，其它的矿区报告较少。能够在矿区生长并且可以修复土壤的重金属污染的植物大部分为菊科和禾本科，其中多数植物都是一年生及多年生的草本植物，极少数是灌木及乔木。

草本植物有一个重要的特点，抗逆境能力很强，属于人类人为干预以及自然选择多重压力下仍旧能够进行进化的植物类群，它们的生命力和适应力是极其顽强并且可以经受住巨大压力的，是一种可以广泛在矿区种植的植物。这种类型的植物对于重金属具有极强的吸收能力，而且各种植物之间会互相争夺水、争夺资源，反而可以加速他们对土壤中重金属的吸收。其中的禾本科以及菊科的植物，它们的种子传播能力较强，能够更快地适应环境，这也使得这两种植物成为最理想的修复重金属污染土壤的植物。

2 土壤重金属植物修复技术机理

植物修复技术运用超积累植物的根部的微生物体系进行作用，通过进行植物的提取、植物稳定以及植物挥发这三大途径，达成修复重金属污染土壤的目的。

2.1 植物提取

植物提取是运用这些超积累植物，将超金属进行集中吸收和转运，使得重金属从被污染的土壤中吸收出来，并把这些重金属存放在植物的上部枝叶中。长此以往不断地进行植物的种植，一代代地进行土壤中重金属的吸收，最后达到土壤修复的目标。在一些研究中，植物修复技术即能够一劳永逸地把土壤中的重金属吸收出来，完成净化土壤的目的。植物提取中最关键的就是对于超积累植物的选取。

在植物的选取方面，国内外专家都进行了大量的研究，并实地对植物资源进行调查、筛选。有些专家在2002年首次发现超富集植物蜈蚣草叶片中含重金属砷达到了5000mg/kg。此外，还发现和蜈蚣草同属的一种植物也对于砷有着强大的富集作用。还有些专家发现了多种植物对于不同重金属污染有着非常好的富集能力，如2003年有人发现了锰的强富集性植物商陆，并证实了这一陆科植物可以很好的对锰产生富集性；发现了宝山瑾菜对于重金属镉有着非常好的富集作用等。

2.2 植物稳定

植物的稳定就是运用了一些植物的根部所分泌的物质来对于其生长环境进行改变，通过这些分泌物可以改善土壤的物理和化学性质，并且能够改变生物条件。

把重金属这种有毒的物质变为低毒或者是无毒状态，吸附在植物的周边，能够有效地减少重金属进入地下水或者整个食物链之中，最大程度地减少重金属对于环境和人的威胁。

植物稳定技术包含分解、沉淀、整合、氧化等过程。对于一些有机质含量非常高的污染土壤来说，具有很重要的修复作用，尤其是能够稳固受到放射性核污染物的影响或者是严重重金属污染的土壤。

有专家指出，微生物在进行对重金属的吸附时，金属可以通过一系列手段和离子进行交换，或者进行物理上的吸附，有效降低金属离子的生物活性，从而有效降低植物对于重金属污染物的吸收。

2.3 植物挥发

植物挥发是运用植物根部分泌出来的特殊物质，让土壤之中的一些重金属进一步转化挥发，或者植物通过吸收该物质存储在体内，后期转化为气态释放在大气之中，从而达到防治土壤污染的重要目标。现阶段的研究还是集中在比较容易挥发的，并且其毒性本身比较低的重金属汞和硒。

该技术的运用只能局限于可挥发的重金属，不具有大范围的推广性和实用性，而且就目前的研究来说，无法得知挥发的重金属是否会造成二次污染问题。

3 植物修复的建议

植物修复技术是一种绿色的并且有极大成效的修复技术，能够满足所要求的环保无污染。结合我国的植物修复研究现状，提出以下几条建议：

①商陆、龙葵、小飞蓬、鸭跖草、蜈蚣草、狗尾草、鬼针草、铁杆蒿生存能力强，可以满足在不同矿产区都能存活，在矿区修复治理时，应该首要进行选择。

②我国目前的研究重点还是在铅锌矿和煤矿，其他矿种研究的比较少。因此，应该扩大研究范围，对于不同矿种的超积累植物不断进行完善，以达到更好的重金属土壤的防治、修复效果。

③目前为止发现的超积累植物，主要以草本植物为主，木本植物的种类相对比缺乏。应进一步加强对木本植物的研究工作。虽然木本植物从吸收能力上不如草本植物，但就其生物吸收总量来看，木本植物是草本植物的几十乃至数百倍，如此算来，吸收总量是远远高于草本植物的。所以，加强对木本植物的研究，对与重金属土壤的改善具有非常重要的意义。

4 结语

我国现阶段对于重金属污染土壤的植物修复技术仍旧是处于研究的初级阶段，只进行过小范围的实验，并没有开始大规模推广。要实现大规模的推广种植，商业化运用，仍有很远的距离。要针对不同土壤受到的重金属污染的程度，分别进行分析，利用生物学、遗传学以及土壤学的多种理论，综合进行研究，使得这项绿色环保的新技术得以运用到实践中。