土壤重金屬污染及植物修復研究探討

張雪梅

摘要：重金屬會給生態環境、人類健康、農業生產等帶來較大的危害，因此應該給予重金屬污染足夠的重視。因為植物修復具有經濟有效、綠色環保的特征，因此成為土壤重金屬污染修復的研究熱點。本文對土壤重金屬污染進行了概述，然后對植物修復的分類和強化措施進行了探討，力求為污染重金屬污染植物修復工作的開展助力。

關鍵詞：土壤;重金屬污染;植物修復

1.土壤重金屬污染概述

1.1土壤重金屬污染主要特征

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土壤重金屬污染傳播方式

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.植物修復技術類別

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。

2.1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。

2.2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。

2.3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。

3.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。

3.1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。

3.2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。

3.3 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。

4.結語

隨著重金屬污染環境問題日益加重，植物修復技術因其綠色環保、經濟有效而被視為重金屬污染土壤修復的重要技術手段之一。盡管有諸如蜈蚣草修復砷污染土壤的應用示范，然而更多的研究成果依然受限于植物生物量低下、修復耗時過長等因素限制在實驗室而不能應用于實踐。因此，采用合理的措施強化植物修復技術的效率可能是解決該矛盾的關鍵之一。然而在強化策略的實施過程中，一些強化策略應該需要考察其可能存在的負面效應。比如轉基因微生物的可控性與安全性，即具有更強吸收重金屬能力的轉基因微生物進入環境后時是否會侵染農作物，導致更多的重金屬進入食物鏈。螯合劑的使用可能造成的重金屬過度游離，從而可能對相鄰土壤造成污染。通過強化手段導致更多的重金屬轉運到植物地上部分，這對草食動物和傳媒昆蟲生理的影響值得深入研究。這些問題的解決將不僅能夠深入解析植物修復的生理生化機制，更有利于推動植物修復技術廣泛應用于重金屬污染土壤修復實踐。

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