土壤重金屬污染及植物修復技術綜述

陳文麟

摘 要：最近十幾年間，世界上人口數量呈現飛速增長的趨勢。在這種趨勢下，為了適應人口增長的需求，工業化水平必須不斷提高。這也就導致了工業生產中產生的大量重金屬隨廢水等進入土壤中。如何減少重金屬污染已經成為諸多學者的議題。作者旨在結合植物修復重金屬的優點，對土壤污染現狀和植物修復進行概述，并對土壤重金屬污染的植物修復技術進行了探討。旨在與同行進行業務交流，以不斷降低土壤重金屬污染，達到保護環境的目的。

關鍵詞：重金屬污染；污染現狀；植物修復；發展

隨著近幾年來我國工業水平的不斷進步發展，重金屬排放問題在諸如金屬冶煉、電池制造以及化工等行業漸趨嚴重。一方面是因為與重金屬有關的行業越來越多，另一方面則是由于一些企業受利益趨勢不惜違反國家法律規定超標排放，在這兩方面因素影響下，土壤重金屬污染已經成為了我國亟待解決的環境污染問題。

1 漸趨嚴重的土壤重金屬污染

當前，我國的土壤重金屬污染整體現狀是：土地污染面積日趨增大，污染狀況日趨嚴重嚴重威脅著我國經濟可持續發展，人民食品健康安全正經受嚴峻挑戰。減少重金屬污染、保護生態環境和人民健康迫在眉睫。在這種嚴峻形勢下，如何采取治理措施以及采取何種措施治理重金屬污染已經成為現在急需解決的問題。在此背景下，植物修復重金屬污染憑借其較少的成本和較廣的適應性正受到廣泛的關注和研究。由于自然地理環境各組成要素之間是相互滲透、相互聯系、相互作用的，介于無機與有機成分之間的土壤的質量惡化，必然會導致水圈、大氣圈、生物圈也相應地發生變化。如土壤中的有害金屬會通過雨水的沖刷、攜帶和下滲向水體中遷移或流失；附著在土壤顆粒表面的重金屬容易在風力作用下進入大氣；另外，土壤中的有害物質會影響到土壤表面的植物、土壤動物、微生物。總之，最后土壤中的有害金屬會通過植物富集經食物鏈影響人體健康，再者可能會通過飲用水或大氣浮塵來危害人體健康。如廣西某鉛鋅礦區的開發引發了土壤的鎘污染，當地居民有很多人出現腰背酸痛、尿鎘增高等癥狀。

2 關于常見的植物修復類型技術的分析

2.1 通過植物提取重金屬實現的植物提取技術

通過某些植物較強的重金屬富集能力，土壤中的重金屬可以被植物吸收并存儲在其地上部位，此時減少土壤中重金屬的任務則只需要集中處理植物的地上部分即可完成。這種方法被稱為植物提取，也可稱之為植物萃取，即植物萃取出土壤中的重金屬。而這樣的植物也被稱為超富集植物。超富集植物必須具備較快的生長速度以及較高的富集效率，此外還必須具備對重金屬的耐性以保證可以在體內儲存提取的污染物。如何尋找這種合適的植物也成為此項技術的關鍵所在。除了直接選取某些自然存在的植物外，還可以通過人為方法培育高富集植物。植物提取技術的優點很多，一方面其成本較低經濟實用，而另一方面其對維持土壤結構也有很大作用。這也就使得對植物提取技術的關注和研究逐漸增多。在諸項植物修復技術中植物提取技術也具有著最好的發展前景。

2.2 通過植物固定重金屬實現的植物固定技術

一些植物的根際可以產生一些特殊的物質改變植物根基的ph環境，并通過一些特殊的過程來鈍化固定土壤中的重金屬污染物，這些過程通常包括分解、螯合、絡合、沉淀、氧化還原等多種過程。經過鈍化固定的重金屬污染物的遷移性大大降低，也無法再進入食物鏈中，并被轉化為相對無害的物質，使其對環境的污染和對土壤的傷害大大降低。根據目前的研究結果，六價鉻可以被還原為較低毒性的的三價鉻；鉛的危害也因與植物分泌的磷酸鹽反應生成沉淀的磷酸鉛而大大減少。目前，此種技術常用的植物通常有紫羊茅、酥油草、印度芥菜等。

盡管如此，植物固定仍存在一些缺陷。在此項技術中，土壤中的重金屬因被固定在植物根際并不會被徹底去除，已被固定的重金屬可能會因土壤環境發生變化而再次釋放到土壤中，對環境再次造成影響。此外，還應避免植物對有害物質的吸收以防止其他生物可能因覓食而導致污染食物鏈的問題。

2.3 通過揮發重金屬實現的植物揮發技術

植物將體內由其根際分泌一些特殊物質吸收的土壤中的汞、錫等重金屬轉化為揮發形態釋放到大氣中的方法被稱為植物揮發。目前，此項技術主要適用于比較容易揮發的汞、硒等污染物。此項技術要求轉化后的物質污染程度必須小于轉化前物質，再加上揮發后的物質很容易與空氣中水分結合再次進入土壤中，再次污染環境，故此項技術應用范圍較小，雖具有一定效用但仍存在許多問題需要解決。根據多年的研究，現在已經發現了一些具備揮發能力的植物。比如可轉化毒性較大的二價汞為氣態汞的煙草、轉化土壤中三價硒為甲基硒的洋麻等。另外已經被應用于植物揮發技術的植物還包括一些濕地上的植物等。

2.4 通過植物根際過濾重金屬實現的根際過濾技術

根際過濾主要適用于治理水體中的重金屬污染。其作用機理為植物根系減少重金屬污染物的活性，轉變重金屬形態，將其積累固定在根部附近。實踐證明，過濾效果主要取決于植物根系表面積，通常說來根系發達的植物具備比較好的過濾效果。目前的研究結果發現具備較強吸附能力的浮萍、水葫蘆等對水體中重金屬污染治理效果較好，經過修復的水體中，鎘、銅等重金屬含量明顯降低。某項實驗也表明經過治理后的廢水中含硒濃度比未處理前降低了約4-6倍。而向日葵、弗吉尼亞鹽角草、印度芥菜等植物則對陸地土壤具有較好的修復性。

2.5 通過植物促進重金屬轉化實現的植物促進技術

植物利用根際促生菌分泌的糖、酶、氨基酸等物質，可以將根系附近微生物的生物活性和生化反應速率大大提高。這也就使得土壤中的重金屬可以釋放到土壤中被植物吸收。這種技術就是植物促進修復技術。由于這種技術主要是利用根際促生細菌，所以也被稱為植物輔助生物修復技術。這種技術的關鍵之處就是根際促生菌。根際促生菌是對一類細菌的總稱，這種細菌通常在植物根際表面依附，并提供生長調節因子和營養物質以對植物的生長具有明顯的促進作用。除了促進植物的生物生長量外，植物根際促生菌還可以將土壤中重金屬有效態含量提高，通過提高重金屬的含量，植物可以更好地吸收和轉移土壤中的重金屬到植物的地上部分，植物修復重金屬污染土壤的效率也得到顯著增加。現在此項技術尚不成熟，仍處于實驗室研發測試階段，但對根際促生菌已經有了一些了解。目前已經發現了包括固氮螺菌屬、無色菌屬在內的多種植物根際促生菌，另外在沙雷氏菌屬、芽抱桿菌屬、腸桿菌屬、假單胞桿菌屬中也對植物根際促生菌有所發現。

2.6 通過植物降解重金屬實現的植物降解技術

一些特殊化學物質可以被植物的根系分泌。在這些化學物質的作用下，植物根系對土壤中的重金屬進行分解、沉淀，在此過程中，產生了一些毒性較小或沒有毒性的物質取代了之前的毒性較大的重金屬污染物。此過程即植物降解。經過植物降解，土壤中重金屬對環境和生物的危害性大大降低。之前的一些實驗已經證明土壤中的鎘等重金屬可以被植物分泌的有機酸螯合使其危害性大大降低。

3 結束語

綜上所述，土壤重金屬污染已經成為了我國亟待解決的環境污染問題。作為新時期背景下的環保工作者，只有緊密結合時代發展的需要，致力于自身專業技術水平的提升，切實掌握土壤重金屬污染的植物修復技術要點，才能更好地適應時代發展的需要。在促進環保事業可持續發展的同時，為和諧社會環境的構建奠定堅實的基礎，并為此而不懈努力和奮斗。

參考文獻

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