重金属污染土壤的植物修复技术

       据估计，过去50年中全球排放到环境中的Cd达到2．20×10⁴吨，Cu约9．39×10⁵吨，Pb为7．83×10⁵吨，Zn为1．35×10⁶吨。重金属污染给环境、经济造成了巨大损失，也给人类健康带到了潜在危害。因此，如何有效地控制及治理重金属污染，改良土壤质量。成为环境科学界的重点工作之一。自从1983年美国科学家Chaney等首次提出运用植物去除土壤中重金属污染物的设想(即植物修复)以来，人们逐渐将重金属污染治理的研究重点转向了植物修复技术。植物修复(Phytoremediation)即直接利用绿色植物在原位上取出或控制土壤、沉积物、污泥、固体废弃物、水体(地表水和地下水)，以及大气环境中的污染物如重金属(含放射性元素)，或有机物(如杀虫剂、有机溶剂、炸药、原油、多环芳烃等)，从而降低其环境风险的一类绿色环保技术。目前这一环境污染治理技术已被当今世界迅速而广泛地接受，正在全球应用和发展。

1植物提取(Phytoextraction)

它是目前研究最多且最具有发展前景的污染土壤植物修复方法。被应用于提取修复土壤污染的植物主要分超量积累植物和诱导超量积累植物两大类，前者指一些具有较强的吸收土壤污染物质并运送至地上部积累能力的植物，后者则指一些本身不具备超量积累土壤污染特殊性，但可以用一些方法诱导出超量积累能力的植物。目前，国际上报道的超积累植物已有500多种，能超积累土壤中的Cd，Co，Cn，Pb，Ni，Se，Mn和Zn等重金属，超积累植物中最高重金属含量(干物质量)分别为Cd180 mg／g，Co1020 mg／g，Cn 240 mg／g，Cr 1350 mg|g，Ni4750 mg|g，Pb820 mg|g，Mn51 80 mg／g和Zn3960 mg／g。最重要的超积累植物主要集中在十字花科，世界上研究最多的植物主要在芸苔属、庭芥属及遏蓝菜属。目前发现的超积累植物有：As超积累植物蜈蚣草和大叶井口边草；Zn超积累植物东南景天；Cd超积累植物油莱、宝山堇菜、龙葵和东南景天；Pb超积累植物土荆芥；Mn超积累植物商陆等。有关诱导植物提取的研究发现，具有高生物量且可用于诱导植物提取的有印度芥菜、玉米和向日葵等。

2植物挥发(Phytovolatilization)

它是利用植物去除环境中一些挥发污染物的方法，即植物将污染物吸收于体内后又将其转化为气态物质而释放到大气中。目前研究的利用转基因植物转化Hg，即将细菌体内对Hg的抗性基因(汞还原酶基因)转导至拟南芥属等植物中，将植物从环境中吸收的Hg还原为HgO，使其成为气体而挥发。研究证明转基因植物可在通常生物中毒的Hg浓度条件下生长，能将土壤中离子汞还原成挥发性元素Hg。许多植物可从污染土壤中吸收Se，并将其转化成可挥发状态(二甲基硒和二甲基二硒)，从而降低Se对土壤生态系统的毒性。

3植物钝化(Phytostobilizavtion)

    即利用植物吸收和沉淀来固定土壤中大量有毒金属，以降低其生物有效性等，防止其进入地下水和食物链，从而减少其对环境和人类健康的污染风险。Cotler-HowelIs和Caporn研究表明施用酸盐可促使P在Agrostis Capilaris根际土壤中形成磷氢铅矿，较好地解决土壤中Pb的磷酸矿物难溶问题。

植物修复重金属污染土壤是保护环境的绿色修复技术，因其可操作性强、修复成本低、经济效益显著，已被广泛应用。采用植物修复进行土壤生态功能修复，不仅对土壤肥力结构没有破坏，而且能有效改善土壤理化性状，永久性修复土壤基质。它涉及到植物生理学、生物学、生态学、生物化学、遗传育种学、环境保护学、基因工程学等多学科知识的交叉和综合应用。

 

赵冰(广州市园林科学研究所)

广东园林2008年第6期