淺析用植物修復技術解決土壤重金屬污染問題

劉 潔

當前我國城市化快速發展，對于一些化學物品應用過多，造成環境問題和生態破壞日益嚴重，影響人類的生存和健康，其中重金屬對環境的污染和破壞是最為嚴重的，而且針對重金屬的污染和破壞，國家也在研究各種各樣的方法進行治理，同時重金屬所引起的環境污染也日益成為環境研究方面的熱點問題。環境方面的重金屬污染包括一些有毒性的重金屬，有Hg、Pb、Cr等重金屬，這些有毒性的重金屬在土壤中留存，會對土壤和農作物造成很大的危害，農作物的產量和質量都會受到很嚴重的影響，而且生產出來的農作物會對人體的健康有著很大的危害。因此，對于土壤重金屬污染的治理也是當前迫切需要解決的問題。

1 土壤重金屬污染的相關內容闡述

1.1 土壤重金屬污染的特點

我國工業發展迅速，重金屬污染的現象也是越來越嚴重，很多的毒性重金屬會殘留著土壤的表層，很難降解，導致土壤受到的危害很大，而且土壤也很難恢復，土壤被重金屬污染之后是沒有任何變化的，但是該種污染物會融入到植物中，再通過食物鏈中產生反應，對人和動物產生一定的危害，所以，重金屬是影響生態系統的重要污染物。

1.2 土壤重金屬污染的傳播

土壤重金屬的污染主要是通過農藥、肥料和礦山開采等方式進行傳播的，其中大氣沉降也是一種最為普遍的傳播方式，當前工業廢棄和汽車廢氣的大量排放，導致重金屬通過大氣沉降進行轉移。而且在農業生產中的農田灌溉利用到的污水也會引起土壤中的重金屬富集，根據相關的統計顯示，農田灌溉引起的重金屬污染的土壤面積達到1000多萬畝。還有當前農業生產中，對于化肥的過量使用，也會引起土壤中的Hg等重金屬的超標，而且農業在不斷發展過程中，重金屬的污染會越來越嚴重，因此，需要通過植物修復的技術恢復農作物的質量和產量，能夠中和重金屬帶來的毒性。

2 植物修復的原理

植物修復技術是20世紀80年代的一項新興的生物學技術，而且隨著分子生物學的不斷發展，目前與重金屬結合的肽分子已經被研究應用，植物細胞中的細胞壁會將入侵的重金屬離子束縛起來，而且當重金屬侵入到植物體內之后，植物體內就會產生MTs，植物體內含有的特殊功能的蛋白質會將重金屬離子放入到一些液泡中。另外，還有一部分的重金屬離子會跟隨水分輸入到地上，這對于收獲重金屬有著很大的便利，在當前植物中MTs和PCs屬于應用最多的2種蛋白質。

植物修復的技術也是通過綠色植物達到對土壤中的污染物進行修復的作用，其中涉及到生物學和工程學等技術，通過植物中的生物產生化學和物理方面的作用來進行對污染物的修復和化解。我國目前研究出來的修復技術主要針對的是土壤進行修復，其中超富集植物對于土壤中重金屬的修復是普通植物的20萬倍，通過這些植物對土壤中重金屬的吸收，能夠減輕土壤中重金屬的含量，這也是目前國際上應用最前沿的一種植物修復技術。當前在農業生產過程中，過量農藥的噴灑對植物的生存造成很大的污染，使重金屬的污染也是越來越嚴重，它們能夠將土壤中的部分污染物進行吸收和降解，但是自身也會相應產生一些污染物。所以，當前需要通過對這些有機物的研究和利用，將其收集起來，通過利用植物技術方法進行對重金屬的化解。植物對土壤的修復技術也是當前比較重視的一項研究，能夠有效保護生態環境，也成為當前學術界研究的重點和熱點。

3 植物修復技術的分類

植物的修復技術主要是利用了植物根系和物理、化學和生物特性來減輕重金屬對植物土壤造成的污染和危害，根據植物修復技術的功能和特點，可以將植物修復技術分為幾類。

3.1 植物穩定技術

植物穩定技術是通過吸收、分解和沉淀等的一系列過程，降低重金屬在土壤中留下的毒性，防止重金屬毒性的擴散，該種植物穩定技術通常適用于廢棄礦區重金屬污染，可以在一些廢棄的礦區的周圍，種植大面積抗重金屬的一些植物，可以有效降低毒性的擴散。例如，通常植物中的灌木植物可以有效聚集土壤中的養分，植物根系會分泌出大量的有機酸和氨基酸，通過研究表明，土壤的pH值能夠進一步活化Cu離子，還有植物菌根對土壤的修復也有著良好的效果，其中的AM菌根與大多數中午的根部有著共生關系，可以抑制有毒重金屬的轉移。

3.2 植物的提取技術

植物的提取主要是尋找一種對重金屬具有很強富集能力的植物，植物根系能夠有效吸收污染物中的重金屬物質，可以將其聚集在土壤的表層，然后集中進行收集和處理。目前世界上研究最多的是蕓苔屬和庭介屬，這些植物能夠累積大量的重金屬，但是自身不會產生任何毒害，具有對金屬毒害的防御能力。根據一項調查，在酸性土壤和石灰性土壤中存在一種污染物是Pb，其中超累積植物在酸性土壤中吸收到的重金屬就會相對較多，在農業生產中施用的磷肥，能夠促進植物的生長和發育，同時也會提高植物根系的吸收能力，釋放出As。

3.3 植物揮發功能

植物根系的揮發是植物的根系會分泌出一些物質能夠對土壤中的重金屬氣體進行綜合，將氣體釋放到大氣中，其中植物根系中含有的met因子能夠將Hg轉化為毒性最小而且很容易揮發的元素。例如，通過將Hg還原成酶基因轉入到芥子科的植物中，通過將該種植物栽種在土壤中，可以消除土壤中Hg造成的污染，通常在土壤中重視洋麻和牛毛草可以將Se元素進行轉化，可以將土壤中的污染物進行去除。

4 植物修復技術的強化措施

目前，對于植物修復技術的強化措施的研究也在不斷進行，其中最為有效的是化學調控技術、基因工程技術和農藝調控技術等，對于這些新技術的研究，有效推動了植物修復技術的發展和進步。

4.1 化學調控技術

化學調控技術主要是應用到生物和微生物之間產生的一種化學反應，通過在這些生物中添加一種外來物能夠改變土壤的化學性質，或者是與重金屬相結合，能夠強化作物對重金屬的吸收，通常添加的一種添加劑有螯合劑和有機物料等。螯合劑的使用也是當前使用最多的一種化學方法，能夠將土壤中結合的一些重金屬進行釋放，被污染的土壤中很多的重金屬都是被牢固的結合在植物上，通過對重金屬的釋放，能夠有效減少土壤礦物對重金屬的吸附，在一定程度上推動重金屬的轉移，也會相應提高重金屬的有效性。而且螯合劑分為天然螯合劑和人工螯合劑，其中人工合成的螯合劑有EDTA、DTPA等，該種螯合劑對重金屬具有很強的活化能力，EDTA是最常用的一種活化劑，在土壤中種植豌豆對Pb的富集能力是相對較強的，還有天然活化劑活化能力不如人工螯合劑，而且螯合劑的活化性增加了重金屬在土壤中的移動性，很容易對地表和地下水造成污染，需要對該種螯合劑進行充分研究。另外一種是酸堿調節劑，主要是根據土壤的酸度和重金屬的性質，通過在土壤中投加酸性和堿性物質能夠有效改變土壤的pH值，也能夠將土壤中含有的Pb、Zn等的重金屬進行溶解，降低土壤pH值的方法是直接加酸進行溶解，可以有效吸收土壤中的重金屬物質。

4.2 植物和微生物的聯合修復技術

植物和微生物的聯合修復技術主要利用的是土壤和微生物之間的一種共存關系，能夠發揮植物和微生物各自的優勢，提高土壤中重金屬污染的植物修復效率，能夠有效去除土壤中的重金屬，這也是當前注重研發的一種新的方法和研發方向。微生物的聯合修復技術主要是對污染物進行分解，優化植物根系環境，促進根系發展，增強植物和向上轉移重金屬的能力。

4.3 基因工程技術

基因工程技術也是當前對重金屬污染進行研究的一種新的技術，通過利用基因工程對植物進行改良，調整植物吸收和運輸，也是植物修復技術的一種新的領域。該種技術的應用主要是通過識別重金屬中的生物，然后對控制該種生物的基因進行鑒別，然后將這些基因通過一定的方案連接起來，開始進行試驗。例如，光煙草的生長較快，對多種污染物具有很大的抗性，可以將其基因提取出來進行研究，用在重金屬的污染中。

5 結語

綜上所述，重金屬對土壤的污染是當前社會比較關注的一項重要問題，需要通過對植物修復技術的研究，能夠降低土壤中重金屬的含量，保證農作物的產量和質量。