邹玉飞1 唐俊2 刘佳3
1.天津市市容环境工程设计研究所 天津 3 00201;2.天津市水利勘测设计院 天津 300204;3.天津市环境卫生工程设计院 天津 300201
摘 要：重金属污染土壤上种植的农作物会吸收土壤中的重金属进而进入人体，而重金属会在人体内蓄积并不易排出，从而对人体健康造成危害。因而，重金属污染土壤的治理越来越受到人们重视，也产生了诸如物理修复、化学修复以及生物修复等不同修复原理的修复方法。其中，生物修复中的植物修复法，因其具有修复费用低、二次污染小等原因而日益受到人们广泛重视。本文对植物修复的原理、超富集植物以及修复方法与强化进行分析，同时，也对其存在的问题进行探讨，对其应用前景进行了展望。
关键词： 土壤 重金属污染 植物修复
一、前言
随着工业和农业的发展，重金属对土壤的污染越来越严重。土壤中重金属污染不仅直接影响作物的产量与品质，而且会通过食物链危及人类的健康和安全，如日本的痛骨病事件就是典型的例证。由于重金属污染物在土壤中难迁移，又不能被微生物降解，价态变化复杂，使得治理非常困难。目前，常用的土壤污染修复方法有物理法、化学法和生物法(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等)，大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。近年来出现的植物修复技术由于成本低、效果良好、环境友好等优点，正成为环境科学领域研究和开发的热点。
二、植物修复的概念及类型
植物修复又称绿色修复，是以植物忍耐、分解或超量积累某种或某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的一项环境污染治理技术。重金属的植物修复主要分为下面几种类型：
1 植物吸收
植物吸收即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物,随后收割地上部并进行集中处理,连续种植该植物,达到降低或去除土壤重金属污染的目的。目前已发现有700 多种超积累重金属植物,积累Cr、Co、Ni等的量一般在0.1%以上，Mn、Zn可达到1%以上，如天蓝遏蓝菜地上部Zn含量为13000～21000 mg/kg，连续种植该植物14茬，污染土壤中Zn含量可从440 mg/kg降低到300 mg/kg[1]。
2 植物挥发
即利用某些植物根系吸收金属，促使重金属转变为可挥发形态，然后从土壤和植物表面逸出，以降低土壤污染。研究较多的是类金属元素Hg和非金属元素Se。湿地上的某些植物可清除土壤中的Se，其中单质占75%，挥发态占20～25%。
3 植物稳定�
植物稳定指利用某些植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性。其机理主要是通过金属在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中重金属的固化[2]。但植物稳定不是一种永久性的去除土壤中污染元素的方法。它只能暂时地降低污染元素的生物有效性，并没有彻底解决土壤的重金属污染问题。
三、植物修复技术
植物修复技术主要是指植物自身所具备的特征以及植物的自然生产对重金属土壤进行修复。针对具体的修复机理以及修复过程，我们能够从中将植物的修复技术大致分为植物挥发、植物稳定以及植物提取这三大类。[3,4]在这三大植物修复技术中，植物挥发方法主要就是指非金属元素汞以及金属元素铯，因此，植物挥发修复方法在治理铬污染的时候起到对应的作用。
1植物稳定技术
植物稳定是指通过耐重金属植物的种植，使土壤中重金属的迁移性予以降低。在雨水的冲刷下，重金属渗透到地下水的可能性予以降低，在天气的影响下，扩散到空气里影响环境的可能性予以降低。但是植物稳定的修复方法不能够完全清除土壤中的重金属，其只能够对土壤中的重金属进行有效的固定，使其在短时间内不对环境造成污染，这种修复方法在根本上对土壤中重金属的污染情况不能予以解决。随着环境的改变，重金属生物的有效性也发生着改变，但是当环境发生一点改变的时候，植物稳定修复方法就丧失了持久性。
2植物挥发技术
植物挥发指的是在植物的吸收和植物的积累作用下，使土壤中挥发性污染物予以减少，主要是指非金属元素Se和金属元素Hg，这是一种非常有潜力的技术，但是却将土壤中的污染物以气体的方式转移到大气中，对环境也造成了一定的污染。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3植物提取技术
植物提取是指通过植物使土壤中的重金属予以聚集，然后提取出来进行处理，整个过程可分为四个部分，第一步，释放土壤中的重金属。第二步，吸收金属离子。第三步，把根部的金属离子运输到地面的上部。第四步，积累运输上来的金属离子。
四、存在问题与展望
植物修复技术作为一种新兴的绿色、生态、高效的修复技术得到了各界的认可。与传统的污染土壤修复技术相比，植物修复技术成本低，在工程中可以原位实施，从而减小了对土壤性质的破坏和对周围生态环境的影响，是真正意义上的“绿色修复技术”。植物修复技术也具有一些不足，主要表现在：
（Ⅰ）已发现的超富集植物个体矮小，生物量低、生长缓慢，生长周期长，易受环境条件的限制，这是目前限制超富集植物大规模应用的最重要因素；
（Ⅱ）超富集植物修复土壤只能到达根系所能延伸的范围，即只对浅层污染土壤的修复有效；
（Ⅲ）超富集植物对重金属具有一定的选择性，即一般只能忍受或吸收一、两种重金属元素，对其他浓度较高的重金属可能表现出某些中毒症状，从而限制了在多种重金属污染土壤治理方面的应用；
（Ⅳ）吸收重金属的植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属元素重返土壤造成二次污染；
（Ⅵ）用于修复的植物与当地植物的竞争,可能威胁到本地的生物多样性。
因此，为了加快植物修复技术从实验阶段走向商业化并安全地发挥实际功用，在基础理论研究和应用实践方面还有许多工作要做，今后的发展趋向大致有几个方面：
（1）寻找、筛选出更多的超积累植物。我国国土面积广阔和物种资源丰富，是寻找超积累植物较理想的地区。在原有的基础上，筛选培养出富集能力强、生长快，理想的超积累植物。这是植物修复技术走向产业化的前提条件。
（下转第400页）（2）深入研究超积累植物对重金属富集的机理。目前，超积累植物对重金属的吸收、转运和积累的机制仍然不清楚，研究超积累的机理，揭示出植物富集重金属的生理生态过程，有利于提高植物对重金属的富集能力和筛选出低选择性的超积累植物。
（3）通过基因工程优化植物本身的性能。应用基因技术培育出高产、高效和可富集多种重金属的转基因植物，克服天然超积累植物生物量低、生长周期长和适应环境能力差等不足，提高植物修复重金属污染环境的效率。
（4）土壤重金属污染的修复是一项系统工程，单一的修复技术很难达到预期效果，需要以植物修复为主，辅以物理、化学和微生物手段，以增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，从而提高植物修复的综合效率。联合修复技术将是今后土壤重金属污染植物修复技术的主要研究方向之一。
结 语
植物修复技术是一项处于迅速发展中，具有广阔应用前景的新技术。该技术适用于中低强度污染的治理，成本较低，具有良好的综合效益。重金属污染土壤的修复是一个系统工程,单一的修复技术很难达到预期效果。综合技术的应用可以弥补单一技术的缺陷，众多修复案例表明，通过运用农学、工程学、植物营养学、物理、化学、生物学等手段，为修复植物提供有力生长发育和吸收重金属的环境，增加土壤中植物可利用态重金属的数量或提升修复植物累计重金属的能力，可达到提高植物修复效率的目的，修复技术的综合运用可为土壤重金属复合污染的有效治理找到突破口。因此,生物修复综合技术将是今后重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。
参考文献:
[1]史永进，黄金秀.简述土壤重金属污染及其治理方法[J].安徽农学通，2011，17（18）：126-128.
[2]毛海立，王震，龙成梅，等.重金属铅超富集植物的研究进展[J].黔南民族师范学院学报，2011（03）：50-54.
[3]孔繁翔主编，环境生物学. 北京：高等教育出版社, 2010
[4]王庆海，却晓娥.治理环境污染的绿色植物修复技术[J].中国生态农业学报.2013，（2），262
作者简介：
邹玉飞，男，硕士，天津市市容环境工程设计研究所，工程师；
唐俊，女，硕士，天津市水利勘测设计院，高级工程师；
刘佳，女，本科，天津市环境卫生工程设计院，规划师
论文作者:邹玉飞1,唐俊2,刘佳3
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/17
标签：植物论文; 重金属论文; 土壤论文; 技术论文; 环境论文; 天津市论文; 方法论文; 《防护工程》2018年第14期论文;