超累積植被對白洋淀中治理作用的研究

谷昆燚 袁榮耀 趙程程 蘇偉（通訊作者） 河北農業大學理工學院

“保定市白洋淀”是中國海河平原上最大的湖泊，坐落于河北省中部平原。同時，又是我國北方最典型的濕地生態系統，在區域生態安全體系建立中具有非常重要的戰略地位。雄安新區的發展定位是綠色生態宜居新區城，其發展的目標是建設環保智慧都市，建成世界一流、綠色、智慧城市，創建美好生態環境，構建藍綠交織的生態城市。因此對白洋淀中濕地環境治理與修復顯得至關重要。

近年來由于白洋淀周圍經濟的快速發展，工業產業大量進駐，許多工業廢水排放進淀區，以及化肥不合理使用導致水體受到污染。同時由于污水中含有大量鉻金屬元素，使得白洋淀濕地土壤中鉻金屬元素大幅度增加，嚴重破壞了當地的環境。

土壤中的重金屬污染物具有長期累積，不能被降解的特點，通過水體和生物等通道最終到達人類的體內，影響人類健康。因此，選用一種有效方式來除去存留的重金屬元素刻不容緩。

1 白洋淀濕地土壤中鉻金屬的來源

1.1 隨著大氣沉降累積到淀區土壤

大氣沉降是造成淀區土壤污染的一個根本途徑。隨著淀區周圍經濟的快速增長，催生大量工業產鏈。工業生產過程中會排放含有以鉻金屬為主的有毒氣體，這些被排放到大氣中的有毒氣體會隨著時間的推移沉積下來。 同時白洋淀又臨近保定市，城市中汽車尾氣排放的含有鉻金屬的氣體也會隨著大氣沉降在淀區內。

1.2 隨工業污水進入淀區的土壤

白洋淀區域以工業產業作為支柱，支撐著其經濟的快速發展。同時工業產業的存在，必定會產生大量工業上的廢水。造紙廠、化

工廠作為白洋淀區域經濟的主要來源，其工業污水排放量為每天6萬多噸，占據保定市總工業污水排放的39%。有些沒有處理的污水直接排放進白洋淀中，其所攜帶有以鉻為主要的重金屬元素，而大多數的鉻被土壤快速吸收，并累積在土體中不能排出。累積的鉻金屬元素隨著水體和生物通道最終進去人的身體中，危害人類的健康。

1.3 隨農業活動進入淀區的土壤

化肥是非常重要的農業物資，是農業發展的至關重要所在。合理使用化學肥料不會對生態環境造成大面積的影響。如果過度使用，會導致大量的重金屬富集，累積到土體中。化肥中含有許多的有害重金屬元素，而鉻是化肥中重要的元素，同時也是水體的污染因素之一。此外，砷、鎘含量同樣較高。

2 超累積植被的工作機理

2.1 超累積植被的選取

超累積植物是對某種重金屬元素具有很強的富集能力，能將土體中的重金屬元素從地下區域吸收到植物的根部區域，再由根部區域運輸到植物的地上區域。

在研究中，我們往往關注于鉻金屬元素。由于重金屬元素沉積進土體之后，無法被降解，移動范圍極小。傳統治理方式不僅花費費用大，而且會造成不必要的“二次污染”。作為新興的綠色技術，超累積植被通過根系吸收重金屬，將重金屬累積在體內已達到除去的目的。

超累積植被除了具備對特定重金屬元素的吸收以外，還應該對多種類型的重金屬也具有較強的吸收能力。此外，為了快速除去土壤中的重金屬，超累積植被應具備生長周期短，并且，該植被無法對區域的生態造成毀壞。同時，應該具有一定的抗蟲害的能力。通常來說，不同的植被對不同的重金屬富集速率也不同。張學洪等發現了能對鉻富集的植被李氏木。 因此，我們可以選用李氏木作為超累積的植被來最終除去鉻金屬。

2.2 超累積植被的工作機理

超累積植被的工作機理被分為三類:植被對金屬元素的提取，植被對提取金屬元素的揮發，植被對土壤重金屬的固定。

植被對金屬元素的提取:超累積植被通過其能富集土壤金屬的特性將土體中的有害金屬元素轉移至植被體內，減少土體中有害金屬元素的含量。

植被對提取元素的揮發:超累積植被可以將土壤中重金屬轉換成為具有易揮發性質的元素，這些轉換后的元素可以通過植被的氣孔散發到大氣中。

植被對土壤重金屬的固定:超累積植被是通過吸收作用將金屬固定在體內，以防降水時重金屬元素隨著水流繼續向土體內部擴散。

3 超累積植被在環境修復中的優勢

3.1 傳統的環境修復方式

傳統的修復方式有物理修復、化學修復。其中，對于物理修復來說，一是通過去除含有重金屬的土壤，填補新土壤已達到凈化的目的。二是通過電化學的方法，在土壤中通電使得重金屬元素聚集到電極的一端。 這種兩種做法需要消耗大量的物力財力，對去除金屬元素沒有實質性作用。但是，對于化學修復來說，其工作原理是通過往土壤中加入堿性試劑來改良土壤，雖然這種做法效率比前兩者有很大程度提高，但是對環境造成二次污染的可能性也隨之增加。

3.2 超累積植被的優勢

（1）綠色環保，不會在修復過程中對環境造成“二次破壞”，保持土壤固有的結構和營養物質。

（2）通過超累積植被來除去土壤中的重金屬，其與傳統的方式相比，費用消耗比較少。

（3）操作簡單，容易推廣，不需要理論基礎做前提。

3.3 超累積植被的局限性

超累積植被的生長周期比較長，對土體中有害金屬元素的去除需要一定的時間。

目前所發現具有對重金屬元素累積的植被品種少，對重金屬元素的富集速率相比也較慢，所吸收的重金屬元素種類單一。

（3）對于有的重金屬元素，暫時還沒有發現相對應的植被來對它進行去除。

4 對超累積植被發展的展望

采用超累積植被除去土壤中的重金屬元素，逐漸為研究人員所關注。但目前仍有很多局限性的條件使我們不能更廣泛的利用超累積植被修復土壤。因此，接下來的任務是對不足之處加以修改使其更加完善。首先，我們可以通過生物工程技術，將具有快速繁殖能力的植物細胞與超累積植被相結合，促使超累積植被快速生長，已達到快速除去土壤重金屬的元素；其次，也可以將具有吸收不同重金屬的細胞融合到同一株植被中，使得一種植被可以吸收不同種類的重金屬元素。盡管我們有很多方法來修復我們的環境，但是，對于環境的污染，我們應該從源頭上抓起，加大環保力度，做好各自的本職工作，僅僅靠各種技術方法的應用來達到除去污染的目的是不可行的。

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