植物修復土壤重金屬污染機制與應用研究

湯堃

江蘇圣泰環境科技股份有限公司，江蘇南京 211106

引言：

土壤是人們生活環境的重要部分，但是人們卻忽視了土壤環境的承受能力，隨意將礦產資源進行開采，以及使用農藥和化肥不合理直接導致土壤中金屬含量超標，農作物的品質低下，對人們健康造成危害。所以需對土壤中的重金屬污染的來源、機制及特點進行研究，并找到有效的修復技術。

一、植物修復被重金屬污染機制

在推行植物修復土壤被重金屬污染之前，需要認識到重金屬的吸收、積累和轉運機制有清楚的認識。如今國內這方面的研究已經達到了分子水平。

（一）限制重金屬離子跨膜吸收

在植物的根部位置，重金屬離子的輸送主要由一個共同的質量和一個質量的外部主體組成。重金屬進入植物后，植物依靠跨膜運輸，通過限制重金屬的吸收來降低重金屬的濃度。從而避免金屬離子從質膜進入到胞質溶膠中。

（二）重金屬與植物細胞壁的結合

植物對重金屬有一定的排斥作用。例如在菠菜、黑麥草、黃瓜等植物的實驗中顯示，植物對重金屬離子的吸收大部分是從細胞壁中得到的，且只在細胞壁之上，并不會在細胞質吸收更不用說會影響到細胞的代謝活動，這樣的運作機制有效阻礙了重金屬進入并傷害細胞質，且植物對重金屬有一定的耐性。

（三）重金屬離子的體外耦合與排斥機制

植物對重金屬離子的排斥可以在重金屬離子被吸收后又被排除中表現出來。植物內部有金屬配位體，主要有：氨基酸、金屬硫蛋白、機酸等。在重金屬進入了植物內部后，植物會分泌這些金屬結合蛋白與特有的機酸來耦合重金屬，從而保護自身，植物體內部重金屬離子含有量減少。目前探究較多的是植物分泌的有機酸和氨基酸這樣的有機小分子物質。

（四）重金屬離子區域化

植物是通過其根系部位分泌出的微生物來防止重金屬離子侵入的。其作用原理是在重金屬進入到植物根部后，會從細胞壁和碳水化合物中與果膠進行融合。而植物的細胞壁能夠用其自身的“適應機制”與“分離機制”來減輕被重金屬侵害而受到的污染。一些富有耐性品種的特殊植物可以將重金屬離子放在滋生的毒害位置，比如放在細胞核、液泡等不敏感處,以達到減輕細胞中的重金屬離子量。

（五）抗氧化防衛機制

重金屬的脅迫會影響植物的正常生長，其主要原因可能是自由基的含量過高。氧化應激與重金屬應激相似，能夠釋放活性氧，從而避免植物受到氧化作用的損害。

（六）植物基因組DNA 甲基化變異對重金屬脅迫的影響

植物細胞中的甲基從供體-腺苷甲硫氨酸是由DNA 甲基轉移酶轉移到嘧啶中的。植物中的DNA 甲基化會受到重金屬離子的污染。且會導致甲基化的誘導基因發生變化。

二、植物修復土壤重金屬的污染類型

植物修復是在植物分解、耐受或積累化學元素的前提下，利用植物和共生微生物系統對環境中的污染物進行吸收積累、修復和充分發揮，讓土壤污染得到修復。植物除掉土壤中重金屬離子是根據體內的萃取及根部的過濾作用來去除的。從植物的修復功能和其特點上可以將植物分為三種：發育、提取和植物穩定性。

（一）植物提取

如今研究最多且發展前景最好的就是植物修復。酸洗能夠加快重金屬和礦物質或氧化物成分的溶解，且酸洗化學耦合劑能夠強化植物提取的效果。另外AM 可以促進植物對重金屬的轉運和吸收，使得植物的修復功能得到強化。在土壤內使用檸檬酸這類偶聯劑，能夠有效使得土壤中的重金屬被激活，加大植物中重金屬的積累量，利于植物吸收。是植物修復的一個較好的發展方向。

（二）植物發揮

植物發揮作用是通過將土壤中的無機金屬和有機碳來進行的，通常會將其轉變為可以發揮的形態。從而減少這些物質存在土壤中對土壤造成污染。如今Hg 和Se 是研究最多的類金屬元素。本次研究認為使用ACC 脫氧酶的PGPR 接種能夠減少因為重金屬脅迫而產生的乙烯，加快并抵御在重金屬脅迫狀態下植物的生長，從而減少非生物脅迫對植物的影響。本次探究還認為在擁有正常水量的土壤中，加入葡萄糖和淀粉可以加快真菌和細菌的數量，促進PCBsh 和OCPsd 的有效降解。

（三）植物穩定

植物的穩定性是指通過分解、氧化、吸收、固定等操作，減少生物的可利用性和重金屬的流動性，從而避免重金屬的遷移和滲透，減輕對植物的危害。此過程中土壤中含有的重金屬量流失只是形態進行了變化。如果這種作物大規模種植，能夠降低礦山與受到重金屬污染嚴重地區土壤中金屬離子的含量。有的植物根系生長在有坡度的地位，可以減少土壤內金屬顆粒的分散并防止污染物流散入地下水中。

結束語：

生物修復這種修復技術可以保護生態環境，群眾用以接受，所以有廣泛的應用前景。有重金屬的修復是個極其繁雜的工程，簡單的修復技術并不能得到良好的效果，在日后的相關研究中要將研究重點放在植物修復、化學微生物和農業生態的修復方面，從而做到無副作用的將土壤中的污染物去除。此外還可以利于分子生物學和分子遺傳學來去除土壤中的污染物。