2土壤重金属污染植物修复技术

 

　　土壤重金属污染植物修复技术研究主要集中在植物的土壤修复机理以及修复植物的筛选（即超富集植物）两大方面。植物修复技术不仅包括对污染物的吸收和去除，也包括对污染物的原位固定和转化。其修复技术主要包括植物固定、植物挥发和植物提取技术，机理见图1。重金属超富集植物是指能够吸收土壤中过量的重金属并能转运和富集在地上部分的一类植物。

　　2.1植物修复技术机理

 

　　植物固定是利用特定植物的根或分泌物，改变土壤根际环境，通过累积、沉淀、转化重金属的价态和形态，降低土壤中有毒重金属的移动性和毒性，从而降低重金属渗漏污染地下水和周围环境的风险。

 

　　植物固定包括分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。目前，该技术已在工程领域得到一定应用。Oh等在研究植物对土壤中铅的固定时发现，一些植物可降低铅的生物有效性。Dushenkov等研究发现，Pb可与根系分泌的磷酸盐结合形成难溶磷酸铅固定在植物根部。

 

　　植物提取是利用植物从土壤中吸取1种或几种重金属污染物，并将其转移、贮存到地上部分，连续种植该植物，随后收割地上部并进行集中处理，达到降低或去除土壤重金属的目的。该技术最适合浅层且污染程度较低的土壤修复，所用植物需具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强等特点，还要具研究植物提备富集多种重金属的能力。

 

　　Li等取修复对土壤重金属的影响，结果表明，连续3a植物提取修复后，土壤全量Cd、Zn含量显著低于对照组。Yuan等[25]研究表明，海州香薷（Elsholtziasplendens）生长能降低土壤中Cu含量。在受Zn污染严重的土壤上研究垂枝桦（BetulapendulaRoth），发现垂枝桦各部位Zn的积累量及总积累量超过其[26]他已知植物。

 

　　植物挥发是利用植物根系吸收、积累和挥发重金属，或利用根系分泌的一些特殊物质，将挥发性重金属转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染，目前对Hg和Se研究较多。

 

　　Meagher等采用遗传工程方法治理土壤汞污染，结果表明，土壤中甲基汞经过植物吸收并降解成汞继而挥发。因此植物挥发只是将污染物从土壤经植物转移到大气中进行稀释，考虑到现场空气中的挥发性重金属浓度及重金属的再次沉降，该方法存在一定风险，且该方法受植物根系范围等限制，处理能力不强。

 

　　2.2超富集植物的筛选

 

　　植物筛选研究主要集中在筛选标准、植物类型以及植物修复效率等方面。超富集植物筛选标准为：1）植物地上部分重金属浓度积累达到一定的量；2）生物富集系数（地上部分重金属浓度土壤重金属浓度）大于1;3）转运系数（地上部分重金属浓度地下部分重金属浓度）大于1。

 

　　庭荠属、拟南芥、龙葵、凤眼莲和天蓝遏蓝菜可作为Ni、Cd、Zn和Pb的超富集植物。目前，世界上共发现有400多种超富集植物，其中主要是镍的超富集植物且主要适宜生长在干旱的矿区周围是新近研究发现的ZnCd超富集植物，Ma等研究发现，伴矿景天可从污染土壤中提取高浓度的锌和镉，对植物修复重金属污染土壤有很大潜力。

 

　　湿地植物量大且覆盖面较广，其整体重金属吸收量是其他修复植物无法匹敌的，是一类潜在修复土壤重金属污染的优势物种，因此可从现有常用湿地植物中选出适宜的物种。

 

　　Mishra等研究发现，浮水植物大薸、浮萍、凤眼莲对Cu、Cd、Cr、Zn的去除率均可达75%以上，其中对Zn的去除率可达到90%研究发现，沉水植物苦草对Hg、Ag的去除率分别达70%～84%和63%左右。Rai等对超富集植物的主要问题在于植物修复效率，目前已知的超富集植物大都植株矮小、生物量低、生长缓慢，且多为连作生长，不易于机械化操作；1种植物通常只能吸收1种或2种重金属，对土壤中共存的其他重金属忍耐能力差，从而限制了植物修复技术在复合污染土壤治理方面的应用。

 

　　湿地植物对污染环境中的重金属具有极强的富集能力，其体内的重金属浓度可达其生长环境中重金属浓度的数百甚至数千倍，因此湿地植物在重金属修复方面具有广阔的应用前景。