重金屬土壤修復技術研究現狀

王聲華 王微

(江西省地質礦產勘查開發局九〇二地質大隊,江西新余 338000)

重金屬土壤修復技術研究現狀

王聲華 王微

(江西省地質礦產勘查開發局九〇二地質大隊,江西新余 338000)

近年來我國重金屬污染事件頻發,嚴重影響廣大群眾的身體健康,土壤重金屬污染與防治成為人們關注的環境問題之一。結合近年來國內外有關重金屬污染土壤修復技術的研究進展,對典型的重金屬污染土壤修復工程實踐進行了介紹,提出未來發展的趨勢。

植物修復技術 種金屬污染 土壤

土壤是人類賴以生存發展的資源。我國人多地少、土地資源短缺、人地矛盾突出。而工農業生產和礦產品的開發，還使大量土地退化或污染，進一步加劇了土壤資源的短缺。土壤重金屬污染因其污染的隱蔽性、長期性和不可逆性而備受世界的關注，它不僅退化土壤肥力、降低作物產量和品質，而且引發水資源的污染，并通過食物鏈危害人類的生命和健康，因此，重金屬污染土壤的治理就成為我國研究的熱點和難點。所以污染土壤修復已成為我國一項十分緊迫的任務。土壤重金屬污染主要是由于采礦、冶煉、化工等工業產生的含重金屬廢棄物進入土壤，以及農藥、化肥、垃圾、粉煤灰的重金屬，通過植物吸收使其在土壤中。所以， 人們正在積極尋找快速、有效的污染土壤的修復途徑。

1 土壤重金屬污染現狀

人為活動或自然作用釋放的重金屬經過物理、化學或生物過程，在土壤中逐漸積累從而造成土壤重金屬污染。據統計，全國造成重金屬污染的耕地面積已約占全國耕地面積的1/5，其中以Pb、Cd、Hg污染最為嚴重。

2 土壤重金屬污染危害屬

(1)對農作物的危害;污染土壤中的重金屬通過農作物根系進入作物內，積累到一定程度后會對作物產生毒害。當灌溉水中含2.5mg/L的Hg時，水稻就發生明顯的抑制生長作用，表現為生長矮小，根系發育不良;當Cd含量超過30μmol/L時，小白菜明顯抑制生長，表現為株高、主根長度下降、葉面積銳減等。(2)對土壤微生物和土壤酶有影響;重金屬對土壤微生物有明顯的影響，重金屬的增加會減少土壤中微生物的種類和數量。當Hg為0.7mg/Kg、Cd為3mg/Kg、Pb為100mg/Kg、Cr為50mg/Kg時土壤中細菌總數開始下降。(3)對人體有危害;重金屬對土壤污染后，人們通過食物鏈不斷攝取有害物質。大腦對Pb、Cd、Br、Al積累較多，胃對As、Se、Si、Pb、Cd積累較多，肺對Sn、Se、Pb、Cr積累較多，骨骼對Pb、Cd積累較多。

3 重金屬土壤的植物修復技術

重金屬類污染的植物修復技術按其修復的機理和過程可分為植物萃取、植物穩定、植物揮發和根系過濾。

(1)植物萃取;指種植一些特殊植物， 利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物質并運移至植物地上部，通過收割地上部物質帶走土壤中污染物的一種方法。植物萃取技術利用的是一些對重金屬具有較強富集能力的特殊植物。(2)植物穩定;指利用植物根際的一些特殊物質使土壤中的污染物轉化為相對無害物質的一種方法。其中包括了分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過程。(3)植物揮發;是指利用植物根系分泌的一些特殊物質或微生物使土壤中的汞、硒轉化為揮發形態以去除其污染的一種方法。如煙草能使毒性大的二價汞轉化為氣態的汞，洋麻可使土壤中47%的三價硒轉化為甲基硒揮發去除。(4)根系過濾;是利用植物根系過濾沉淀水體中重金屬的過程。例如水科植物浮萍和水葫蘆可有效吸收清除水體中的鎘、銅和硒。

4 耐性和超富集植物

耐性植物是指能夠適應高含量的重金屬土壤環境而生長的一類特殊植物。人們很早就發現某些植物能夠生長在重金屬含量異常高的土壤上，這些植物無一例外地對重金屬具有一定的耐性。大量研究發現，很多耐性植物僅分布于某些重金屬含量較高的土壤上，為地方性的物種。如海州香薷、鴨跖草就分布在中國長江中下游銅礦區含銅較高的土壤上。

5 植物修復技術的運用

美國依阿華大學利用雜交楊樹修復了位于南達科達州一塊受砷污染的土地。該地區有130a的金礦開采歷史。試驗共種植了3100棵雜交楊樹，深入尾礦中達1.6m。通常要加入各種改良劑以改善土壤的物理化學性，促進植物生長，增強植物修復的效果。除了必要的氮、磷、鉀肥料外，常用的改良劑包括石灰、磷礦物、鐵錳氧化物、粉煤灰、生物活性污泥、豬糞、堆肥、合成鋯石等。通常這些改良劑本身可降低重金屬在土壤中的活性，在植物穩定中起著重要的作用。

6 植物修復技術的優點和不足

優點：植物修復技術的顯著優點是其在工程中可以原位實施，從而減小了對土壤性質的破壞和對周圍生態環境的影響，可稱是真正意義上的“綠色修復技術”;植物修復技術無需專門作人員 ，因而工程上易于推廣和實設備和專業操施;植物修復技術的最大優勢是其運行成本大大低于傳統方法。

不足：植物修復技術也具有一些自身的不足。主要表現在：超富集植物個體矮小，生長緩慢，修復重金屬污染土地需時太長;植物修復土壤只能局限在植物根系所能延伸的范圍內，一般不超過20cm土層厚度;超富集植物對重金屬具有一定的選擇性，難以全面清除土壤中的所有污染物;富集了重金屬的超富集植物需收割并作為廢棄物妥善處置;異地引種對生物多樣性的威脅。

7 展望

植物對重金屬的清除效率取決于其耐性、地上部重金屬含量、生物量、生長速度及生物富集系數。因此，在修復重度重金屬污染時，耐性是一個關鍵因素。目前植物修復技術大多停留于實驗室模擬研究階段。但必須引起注意的是從實驗室獲得的超富集植物生物富集系數、最大富集量等并不能簡單地換算成實際工程中的植物修復系數和單位面積重金屬去除量。因此繼續在全球范圍內尋找生物量大、富集能力強的超富集植物是超富集植物研究獲得突破的選擇途徑之一。植物修復技術作為一種新的污染治理替代技術業已被證明具有極大的潛力和市場前景，從實驗室走向產業化應用還需假以時日。未來研究需從以下方面深入以獲得突破：(1)繼續尋找和培育新的超富集植物。(2)對超富集植物深入開展有關重金屬富集機理的研究，揭示植物超量富集重金屬的生態生理過程，為培育高效低選擇性的“ 超富集植物”奠定基礎。(3)深入研究超富集植物修復污染土壤和水體的過程及其調控機理。

[1]孔令韶,陳清朗,孔繁志,等.廣州市一些植物中某些元素背景值的初步研究[A].見：《環境科學》編輯部編.環境中若干元素的自然背景值及其研究法[C].北京：科學出版社,1982.

[2]農業環境背景值協作組.我國十三省(市)主要農業土壤及糧食作物中有害元素環境背景值研究[J].農業環境保護,1986.