單純植物修復(fù)重金屬鉻（Cr）污染土壤的研究進展

楊曉瓊

（河南師范大學(xué)，河南新鄉(xiāng)453000）

單純植物修復(fù)重金屬鉻（Cr）污染土壤的研究進展

楊曉瓊

（河南師范大學(xué)，河南新鄉(xiāng)453000）

重金屬污染是我國土壤污染的一大類，而鉻（Cr）是五大重金屬之一，是一種強毒性重金屬，具有明顯“三致”作用。綜述了單純植物修復(fù)重金屬鉻污染土壤的研究進展，并對其發(fā)展趨勢進行了展望。

鉻；土壤；污染；植物修復(fù)

目前，環(huán)境中鉻的污染主要由工業(yè)引起，鉻的開采、冶煉，鉻鹽的制造、電鍍、金屬加工、制革、油漆、顏料、印染工業(yè)以及燃料燃燒排出的含鉻廢氣、廢水和廢渣等都是鉻污染源。鉻是人和動植物所需的微量元素之一，人體缺乏鉻不利于健康生長，但過量的鉻對人體來說危害巨大，長期作用會引起肝硬化、肺氣腫、支氣管擴張甚至引發(fā)癌癥。研究表明，我國耕地的土壤重金屬污染概率為16.67%左右，據(jù)此推斷，我國重金屬污染的面積占耕地總面積的1/6左右[1]。因此，去除鉻及其化合物對土壤的污染問題引起了國內(nèi)外各類環(huán)境保護者的關(guān)注。常用的去除環(huán)境中鉻污染的方法有物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法以及生物修復(fù)法，其中生物修復(fù)法又包括植物修復(fù)法、微生物修復(fù)法以及植物—微生物聯(lián)合修復(fù)法。本文主要介紹了植物修復(fù)法中單純植物修復(fù)重金屬鉻污染土壤的研究進展。

植物修復(fù)（Phytoremediation），是指直接利用綠色植物來轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化污染物，使其對環(huán)境無害的過程，首次由Chaney于1983年提出。研究表明，植物可經(jīng)吸收、揮發(fā)、過濾及穩(wěn)定等，來凈化重金屬污染土壤，以達到凈化環(huán)境的目的。單純植物修復(fù)技術(shù)具有成本低、不產(chǎn)生二次污染、高效及去除效果永久等優(yōu)點，因而是一種極具潛力且正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)。

1 超積累植物對重金屬鉻污染土壤的修復(fù)

重金屬超積累植物（Hyperaccumulator），是指體內(nèi)重金屬的積累量可達一般植物100倍以上的植物。超累積植物可在其各部分組織中累積很高的污染物濃度，一般＞1 000 mg/kg。植物通過對重金屬較強的富集能力，吸收污染土壤的重金屬鉻，轉(zhuǎn)移并儲存在地上部分。

張學(xué)洪等發(fā)現(xiàn)一種重金屬鉻超積累植物——李氏木（Leersiahexandra Swaetz），多年生禾本科李氏木能明顯超積累重金屬鉻，其葉片內(nèi)平均鉻含量1 786.9 mg/kg，最高可達2 977.7 mg/kg[2]。國外曾報道兩種重金屬鉻超積累植物Dicoma niccolifera Wild和Sutera fodina Wild,積累鉻含量可達1 500 mg/kg和2 400 mg/kg。盧立晃等報道了超積累重金屬植物大葉紅莧菜（298）與野莧菜、向日葵、玉米等4種鉻修復(fù)植物的根莖葉對鉻積累總量分別為：7.256mg/kg、7.851mg/kg、5.086mg/kg、4.993mg/kg[3，4]。韓志萍的研究表明，蘆竹僅能對重金屬鉻產(chǎn)生富集而不能達到超富集作用[5]。

2 植物根部對重金屬鉻污染土壤的修復(fù)

同種植物不同組織對重金屬鉻的累積能力不同，植物根部與土壤直接接觸，重金屬鉻通過植物根部被吸收轉(zhuǎn)運。一般認(rèn)為，鉻離子通過根部細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白從根部轉(zhuǎn)運到木質(zhì)部。重金屬鉻主要存在于各種植物的根部，且在根部的分布明顯高于其他部位。

田雨婷等研究表明，黑麥幼苗根部和地上部鉻含量隨鉻處理濃度的增加而顯著增大，且鉻在黑麥幼苗根部的分布明顯高于地上部，進入黑麥幼苗體內(nèi)的大部分鉻富集在其根部，遷移至其他部位的較少[6]；楊德等在對南瓜的研究中也得出類似的結(jié)論。

在鄭施雯等對狗牙根、灰綠藜、牛筋草、藿香薊等植物的研究中，對鉻耐性植物地上部分的鉻含量為110.26～774.05 mg/kg，平均值為280.95 mg/kg，而根部鉻含量為774.05～2 334.56 mg/kg，平均值為1 229.75 mg/kg，明顯多于地上部分，其地上部分與根部鉻含量呈顯著正相關(guān)[7]；在王愛云、黃姍姍等對白花三葉草、高羊茅和紫花苜蓿的研究中發(fā)現(xiàn)，無論外源鉻濃度高或低，3種草本植物的根部鉻濃度均高于地上部，說明重金屬鉻主要存在于植物的根部[8]。

單純植物修復(fù)重金屬鉻污染土壤是指直接利用植物對重金屬鉻的富集作用，來降低土壤中重金屬鉻含量的環(huán)境友好型方法。該方法具有成本低、效果好、不產(chǎn)生再次污染、更符合可持續(xù)發(fā)展治理污染的模式等優(yōu)點。但其也有部分不足，如目前發(fā)現(xiàn)的超積累植物種類較少、積累植物生物量較小、可容納鉻含量有限等。

根據(jù)當(dāng)前研究進展，植物修復(fù)重金屬鉻污染土壤的研究工作還可從以下幾個方面進行：

第一，繼續(xù)尋找自然界中的重金屬鉻超積累植物，篩選出更多具有超富集重金屬能力的植物品種；第二，繼續(xù)深入研究植物積累重金屬鉻的機理，研究相關(guān)基因和蛋白質(zhì)，從基因工程角度出發(fā)，利用轉(zhuǎn)基因等手段，開發(fā)新的具有較大生物量的植物新品種；第三，加強植物修復(fù)與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，如與微生物修復(fù)技術(shù)的聯(lián)合使用，與物理或化學(xué)修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，加大修復(fù)效力；第四，通過對植物修復(fù)技術(shù)的研究，促進植物仿生學(xué)修復(fù)的發(fā)展，如郝大程等發(fā)現(xiàn)的用海泡石做填充材料的仿生修復(fù)方式可用于鉻污染土壤的修復(fù)[9]；第五，繼續(xù)研究積累鉻的植物體的后續(xù)處理工作，怎樣處理含鉻植物以及如何高效回收重金屬鉻，也是今后研究的熱點問題。

[1]宋偉,陳百明,劉琳.中國耕地土壤重金屬污染概況[J].水土保持研究,2013,2(20)：293-298.

[2]張學(xué)洪，羅亞平，黃海濤，等.一種新發(fā)現(xiàn)的濕生鉻超積累植物——李氏禾[J].生態(tài)學(xué)報,2006,26(6)：101-103.

[3]盧立晃,余建明,葉永和,等.野莧菜植物修復(fù)皮革工業(yè)鉻污染土壤的研究[J].食品工業(yè)科技,2010,31(1)：105-106.

[4]韋朝陽,陳同斌.重金屬超富集植物及植物修復(fù)技術(shù)研究進展[J].生態(tài)學(xué)報,2001,21(7)：1 196-1 203.

[5]韓志萍.鉻銅鎳在蘆竹中的富集與分布[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2006,29(5)：106-108.

[6]田雨婷,呂金印,程永安,等.黑麥幼苗對鉻的吸收與分布[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報,2008,36(11)：130-133.

[7]鄭施雯,魏遠,顧紅波,等.鉻污染地區(qū)植物重金屬含量特征與耐性植物篩選研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,2011,25（2)：205-211.

[8]王愛云,黃姍姍,鐘國峰,等.鉻脅迫對3種草本植物生長及鉻積累的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（6）：2 028-2 037.

[9]郝大程,周建強,王闖,等.重金屬污染土壤的植物仿生和植物修復(fù)比較研究[R].生物技術(shù)通報，韓君,2017：66-71.

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2017-04-22）

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楊曉瓊（1995-），女，漢，河南洛陽人，本科在讀，研究方向為環(huán)境微生物。