植物修復技術在土壤污染治理中的環保應用策略

劉建國

（山東省淄博生態環境監測中心，山東 淄博 255040）

在當今時代，中國工業化水平的不斷提高，不可避免地導致了許多化學品的過度使用，對我們賴以生存的環境造成了越來越嚴重的破壞，不僅影響著地球動植物的正常生長，還會對人類的生存和健康造成嚴重的危害[1]。在化學物品污染中最嚴重的是重金屬污染，目前針對重金屬的污染和破壞，很多專家、學者在研究不同的治理方法，重金屬所引起的環境污染已經逐漸成為環境研究方面的一個熱點問題。重金屬污染指的是一些有毒的重金屬對土壤、大氣的污染，有毒的重金屬如有Hg、Pb、Cr等，這些重金屬是由化工、電鍍、制革等行業排放到大氣和土壤環境中，給土壤中的農作物和其他動植物造成不可逆轉的危害，農作物的產量和質量都會受到很大影響，并且如果農作物含有的重金屬含量超標對人的身體健康有很大危害[2]。所以，采取有效的手段、合理的方法對土壤中的重金屬進行治理已成為需要迫切解決的問題。

1 植物修復技術在土壤重金屬污染領域的優化應用策略

1.1 提高植物對重金屬的吸收率

為提高植物對重金屬的吸收率，需要強化對植物資源生物性能的判斷，并結合土壤中重金屬含量的特點，對植物修復技術的價值予以研究，使重金屬吸收率的管理工作能夠較為成熟地適應植物資源污染物的吸收管理需要，為重金屬吸收效率的進一步優化創造有利條件[3]。在對具體的重金屬資源生物特性進行研究的過程中，植物資源的應用者必須對重金屬吸收管理工作的價值進行深入調查，結合重金屬資源的形態及化學特性，對重金屬吸收的實際效率加以考察，從而可以較為準確地判斷植物吸收重金屬的能力，為重金屬吸收效率的有效控制提供支持[4]。

1.2 提升活性劑資源應用的合理性

土壤重金屬污染問題的控制人員必須強化對微生物生成狀態的關注，結合生物資源的表面活性劑特征，研究重金屬資源的應用特點，從而實現對金屬離子的有效控制，也可以實現土壤修復技術對各類化合物質的有效控制，為重金屬解析質量的優化創造有利條件。在進行重金屬形態分析的過程中，必須始終加強對金屬資源游離狀態的關注，根據活性劑應用前后土壤資源金屬含量變化的特點，對重金屬的解析狀態進行統計，使活性劑資源應用價值的進一步改良可以擁有較為成熟的技術性保障。

2 超富集植物在土壤污染治理中的應用

2.1 超富集植物

1853年，意大利植物學家塞薩爾皮諾（Cesalpino）首次發現，生長在“黑色巖石”上的特殊植物可以吸收和積累重金屬。根據新西蘭科學家布魯克斯（Brooks，1977）的說法，超級積累植物是可以從土壤中積累過量的重金屬并將其移至地面的植物，其吸收量是正常植物的100倍以上，這不會影響植物的生長。貝克重新定義了超級存儲工廠。包含1 000 mg/kg的銅、鈷、鎳、鉛、鉻或10 000 mg/kg或以上的錳或鋅的植物，以及1 mg/kg或以上的植物。以金為例，鎘含量為100 mg/kg1。之所以稱其為超級電池，是因為它在地面上包含更多的重金屬。中國學者也正在迅速研究過剩積累因子，周珊珊等[5]提出了一種評估因子，即生物積累因子。這是在特定生長季節，地面上的植物在單位面積上吸收的重金屬總量的比率及土壤中的含量。一般認為，超高濃度植物的特征是在相同的生長條件下，植物莖（莖和葉）的重金屬含量是正常植物的100倍。

2.2 重金屬污染土壤修復機理

土壤中的大多數重金屬污染物是以不溶狀態存在的，只有轉化為可吸收狀態才能被吸收。超濃縮植物通過超強根重金屬吸收系統吸收并在土壤介質中積累重金屬。學者們目前正在進行的一項相關研究是，與其他植物一樣，超濃縮植物中重金屬離子的活化和吸收會導致根系分泌有機酸（例如脂肪酸），從而增強植物的根系。某些金屬結合蛋白的直接分泌是將它們與重金屬螯合。某些根祖細胞膜上的金屬還原酶減少了高價重金屬離子和重金屬污染物，從而增加了污染物的溶解度。影響重金屬吸收的主要因素是土壤、金屬離子和重金屬形態的拮抗和協同作用。金屬離子進入根細胞，穿過根內胚層并進入木質部。與正常的非富營養植物相比，超濃縮植物可以將重金屬離子從木質部轉移到植物的頂部，從而更有效地離開葉子，金屬運輸能力甚至更為重要。另外，使植物暴露于重金屬污染的壓力下會影響植物的正常生長，包括延遲發芽，延遲生長甚至死亡。與普通植物相比，超濃縮植物可以排出重金屬。重金屬通過定位進入細胞，并與沉積物形成螯合物。研究表明，超濃縮植物的表皮、表皮組織和細胞內液泡有足夠的空間存儲重金屬污染物。一些重金屬污染物會與某些植物蛋白和多肽結合，形成沉淀。例如，超濃縮絲瓜葉中的鎳主要儲存在于細胞壁中，其余以液泡鎳-有機酸絡合物的形式存在，另一種形式以鎳-組氨酸的形式存在。在細胞質中，錐蟲薄葉中所含的48%的濃縮鋅儲存在葉片表皮細胞的液泡中。

2.3 超富集植物的種類

當前，世界上已經發現了700多種類型的重金屬超級電池，并且已經報道了17種類型的鉛電池。表1顯示了工廠報告的高濃度金屬和重金屬。

表1 超富集植物分類

3 結語

植物修復技術是一種方便、廣泛適用且環保的方法，可以修復被重金屬污染的土地。恢復重金屬污染的土壤是一個長期而復雜的過程，具有許多影響因素，并且單一的恢復方法非常困難。因此，有必要加強對物理化學結合方法的研究，以提高植物對重金屬的抗性，增加植物生物量并提高植物修復的有效性。