重金属污染土壤植物修复研究进展
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了综述 ，并对植物修复 的近期研究 工作进行 了展 望。
关键词 ：植物修复 ；重金属 ；土壤污染 ；超 积累植 物
中图分 类号 ：Ｘ５ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ．ｌ５（ ０ ８）０ ．８ ８０ ６ ２２ ７ ２ ０ ２０ ５ ．８
２ ０世 纪 ５ 代后 ，全 球环 境 问题 的 出现 ，迫 ０年 使 人类 反思 已经 走过 的历 程 和 自己 的行 为 ，尤 其 是 ｌ６ 美 国海洋 生物 学家 ＲａｈｌＣ ｒｏ ９２年 ｃ ｅ ａｓｎ出版 了划
时代的科普名著 《 寂静的春天 》，引起世人对环境 问题 的高度 关 注 。随着 １本 ｌ５一 ｌ５ ３ ９３ ９ ６年 水俣 病 （ ｇ污 染 ）、ｌ５－ １７ Ｈ ９ ５ ９２年 骨痛 病 （ ｄ污染 ）以 Ｃ 及 ｌ６ 年四 １市哮喘病 （ Ｏ 和重金属粉尘复合污 ９１ ３ Ｓ２ 染 ）等事 件 的发生 ，重 金属 污染 问题 研 究被提 上 了 议 事 １ 。 目前 ，重金 属引 起 的土壤 污 染正 １益 成 ３ 程 ３
为环境 、土壤科学家们的研究热点问题 。 重 金属 是指 原子 密度 大 于 ５ｇｃ ３ ／ｎ 的一类 金 属 ｒ 元 素 ，大约 有 ４ ０种 ，主要 包 括 Ｃ 、Ｃ 、Ｈ 、Ｐ 、 ｄ ｒ ｇ ｂ Ｃ 、 ｎ Ａｇ ｎ等 。但 是 ， 毒性 角度 一 般把 Ａｓ ｕ Ｚ 、 、Ｓ 从 、 Ｓ ｅ和 Ａｌ 等也 包括 在 内。重 金属 离 子 （ Ｃ ｎ 、 ｎ 如 ｕ ｚ Ｍｎ 、Ｆｚ等 ）是 植 物代 谢 必需 的微量 元 素 ， ２ ｅ
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生 态环 境 ２ ０ ， ２： ５ ．６ ０ ８ ｌ（）８ ８８ ５ ７
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短 ，但 这些 方法 往往 有许 多 缺 陷 ，如成 本 高 ，难 于 管 理 ，易造 成二 次污 染 ，对环 境扰 动 大等 。 ｌ８年 ３ ９
美国 科学家ｃ ａｅ ｈｎｙＪ 【 首次提出了利用能够富集重金
属 的植物来清除土壤重金属污染 的设想 ，即植物修 复技术 。植物修复是利用可超富集重金属的植物吸 收 、积 累环境 中的污 染物 ，并 降低 其毒 害 的环保 生 物 技 术 。它 具 有 传 统 环境 修 复 技 术 所 不 具 备 的 优 点 ，表现 为 治理效 果 的永 久性 、治 理过 程 的原位 性 （ 土壤 环境 扰 动小 ）、治 理 成本 的低 廉 性 、环 境 对 美学的兼容性。修复过程一般无二次污染 ，某些金 属 元 素甚 至可 回收 利用 ，但 也 存在 一些 缺 陷性 和局 限性 Ｊ 。本文系统的综述 了土壤重金属植物修复 方 面 的相关 问题 ，以期推 动 国 内在 这一 国际热 点领 域 的研 究 。 １ 超 积 累植 物 １１ 超 积 累植 物的 概念 和特 征 ． ｌ８ 年 ，意 大利 植物 学家 Ｃ ｓｌｉｏ 次 发现 在 ３ ５ ｅａ ｎ 首 ｐ 意大 利托 斯卡 纳“ 色 的岩石 ” 黑 上生 长 的特 殊植 物 ， 这 是 有 关 超 富 集 植 物 （ｙ ｅａｃｍｕａｏ） 最 早 报 Ｈ ｐ ｒｃｕ ｌｔｒ的 道 ；ｌｌ年 ， ｓａｘ 其命 名 为Ａｙｓｍｂｒ ｌｎｉ ８４ Ｄｅｖｕ将 ｌ ｕ ｅｔ ｏ ｉ ｓ ｏ ； ｌ４ 年 ，Ｍｉｇｚｉ ８ ８ ｎ ｕｚ和Ｖｅｇａ ｏ 次测 定 该 植物 叶 片 ｒｎｎ 首 中含Ｎｉ 达７ ０ ／ｇ ７ ，Ｂｏｋ提 出超 富 量 ０ｍｇｋ ；１７年 ９ ９ ｒｏ ｓ 集植物的概念【；ｌ８年 ，Ｃ ａｅ提出利用超富集 ７ ９３ ｈ ｎｙ 植 物清 除土壤 中的重金属 ，即植物修 复。英 国 Ｊ Ｓ ｅ ｅｄ 学 的Ｂ ｋｒ 出超 富 集 植 物 具 有 清 洁 金 ｈ ｆ ｌ大 ｉ ａｅ提 属 污染 土壤 和 实现 金 属生 物 回收 的实 际可 能性 ，以 及这 种植 物 具有 与一 般植 物 不 同 的生 理 特性 【。 ９ Ｊ 重金属超积累植物是植物修复的核心部分 ，只 有找到对应 的重金 属超积累植物才能具体 的实施 植物修复。超富集植物主要是指那些对重金属具有 特别的吸收能力 ， 而本身不受毒害的植物种和基因
、
可 是一 旦过 量 同样具 有相 当毒 性 。土壤 重金 属污 染 是 多途 径 的 ，既有 自然 因素也 有人 为 因素 。 自然 因
素主要包括成土母质和大气沉 降等；人为因素主要 包括农药 、 化肥和塑料薄膜 的使用 ，污水灌溉和污 泥 农用 等 。土壤一 旦被 重金 属 污染 ，不 仅导致 土 壤 退化 、 农作物产量和品质的降低 ，而且通过径流和 淋 洗作 用污 染地 表水 和地 下水 ，恶 化水 文 环境 ，并 可 能通 过直 接接 触 、食 物链 等 途径危 及 人类 的生 命 和 健康 。尤其 严重 的是 有毒 重金 属 在土 壤 系统 中 的 污 染 过 程 常具 有 隐蔽 性 、长 期 性 和 不 可 逆 性 的 特 点 。因此 ，污染土壤的修复问题 已成为环境科学研 究 １益 活跃 的领 域 ，同时也是 世 界性 的难题 【。 ３ ｌ Ｊ 土 壤 重 金 属 污 染 的传 统 修 复 方法 通 常 采 用 物 理 、化学 的方法 ，如排 土填 埋法 、稀 释法 、淋洗 法 、 物 理 分离 法 、稳 定 化及 电化学 法 等 【 。传 统 的土 ２ Ｊ 壤 重金 属 污染 治理 方法 虽然 治 理效 果较 好 ，历 时较
摘要： 土壤重金属污染是 当今世界 面临的主要 环境 问题之一。 物修复定义为利用绿色植物去除环境 中的污染物或使其无害 植
化 的生物技术 。与传统环境修 复技术相 比 ，植 物修复技术具有治理成本的低 廉性 ，环境美学的兼容性 ，治理过程 的原位性 。 本 文主要对超 富集植物 的概念 和特征 、 土壤重金属 污染植 物修 复的方法 和原理以及土壤重金属植物修复技术 的强化措施进行
重金属污染 土壤植物修 复研 究进展
鲍桐 Ｌ，廉梅花 ，孙 丽娜 ，孙铁 珩 Ｌ，苏磊 。 ，雷刚
１ 国科 学 院沈 阳应用 生 态研究 所 ，辽 宁 沈 阳 １０ １；２ 沈 阳大 学环 境工 程重 点实 验室 ，沈 阳 １０４ ；３ ．中 １０ ６ ． １０ ４ ．中 国科 学 院研 究生 院 ，北京 １０ ３ ００ ９
关键词 ：植物修复 ；重金属 ；土壤污染 ；超 积累植 物
中图分 类号 ：Ｘ５ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ．ｌ５（ ０ ８）０ ．８ ８０ ６ ２２ ７ ２ ０ ２０ ５ ．８
２ ０世 纪 ５ 代后 ，全 球环 境 问题 的 出现 ，迫 ０年 使 人类 反思 已经 走过 的历 程 和 自己 的行 为 ，尤 其 是 ｌ６ 美 国海洋 生物 学家 ＲａｈｌＣ ｒｏ ９２年 ｃ ｅ ａｓｎ出版 了划
时代的科普名著 《 寂静的春天 》，引起世人对环境 问题 的高度 关 注 。随着 １本 ｌ５一 ｌ５ ３ ９３ ９ ６年 水俣 病 （ ｇ污 染 ）、ｌ５－ １７ Ｈ ９ ５ ９２年 骨痛 病 （ ｄ污染 ）以 Ｃ 及 ｌ６ 年四 １市哮喘病 （ Ｏ 和重金属粉尘复合污 ９１ ３ Ｓ２ 染 ）等事 件 的发生 ，重 金属 污染 问题 研 究被提 上 了 议 事 １ 。 目前 ，重金 属引 起 的土壤 污 染正 １益 成 ３ 程 ３
为环境 、土壤科学家们的研究热点问题 。 重 金属 是指 原子 密度 大 于 ５ｇｃ ３ ／ｎ 的一类 金 属 ｒ 元 素 ，大约 有 ４ ０种 ，主要 包 括 Ｃ 、Ｃ 、Ｈ 、Ｐ 、 ｄ ｒ ｇ ｂ Ｃ 、 ｎ Ａｇ ｎ等 。但 是 ， 毒性 角度 一 般把 Ａｓ ｕ Ｚ 、 、Ｓ 从 、 Ｓ ｅ和 Ａｌ 等也 包括 在 内。重 金属 离 子 （ Ｃ ｎ 、 ｎ 如 ｕ ｚ Ｍｎ 、Ｆｚ等 ）是 植 物代 谢 必需 的微量 元 素 ， ２ ｅ
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生 态环 境 ２ ０ ， ２： ５ ．６ ０ ８ ｌ（）８ ８８ ５ ７
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属 的植物来清除土壤重金属污染 的设想 ，即植物修 复技术 。植物修复是利用可超富集重金属的植物吸 收 、积 累环境 中的污 染物 ，并 降低 其毒 害 的环保 生 物 技 术 。它 具 有 传 统 环境 修 复 技 术 所 不 具 备 的 优 点 ，表现 为 治理效 果 的永 久性 、治 理过 程 的原位 性 （ 土壤 环境 扰 动小 ）、治 理 成本 的低 廉 性 、环 境 对 美学的兼容性。修复过程一般无二次污染 ，某些金 属 元 素甚 至可 回收 利用 ，但 也 存在 一些 缺 陷性 和局 限性 Ｊ 。本文系统的综述 了土壤重金属植物修复 方 面 的相关 问题 ，以期推 动 国 内在 这一 国际热 点领 域 的研 究 。 １ 超 积 累植 物 １１ 超 积 累植 物的 概念 和特 征 ． ｌ８ 年 ，意 大利 植物 学家 Ｃ ｓｌｉｏ 次 发现 在 ３ ５ ｅａ ｎ 首 ｐ 意大 利托 斯卡 纳“ 色 的岩石 ” 黑 上生 长 的特 殊植 物 ， 这 是 有 关 超 富 集 植 物 （ｙ ｅａｃｍｕａｏ） 最 早 报 Ｈ ｐ ｒｃｕ ｌｔｒ的 道 ；ｌｌ年 ， ｓａｘ 其命 名 为Ａｙｓｍｂｒ ｌｎｉ ８４ Ｄｅｖｕ将 ｌ ｕ ｅｔ ｏ ｉ ｓ ｏ ； ｌ４ 年 ，Ｍｉｇｚｉ ８ ８ ｎ ｕｚ和Ｖｅｇａ ｏ 次测 定 该 植物 叶 片 ｒｎｎ 首 中含Ｎｉ 达７ ０ ／ｇ ７ ，Ｂｏｋ提 出超 富 量 ０ｍｇｋ ；１７年 ９ ９ ｒｏ ｓ 集植物的概念【；ｌ８年 ，Ｃ ａｅ提出利用超富集 ７ ９３ ｈ ｎｙ 植 物清 除土壤 中的重金属 ，即植物修 复。英 国 Ｊ Ｓ ｅ ｅｄ 学 的Ｂ ｋｒ 出超 富 集 植 物 具 有 清 洁 金 ｈ ｆ ｌ大 ｉ ａｅ提 属 污染 土壤 和 实现 金 属生 物 回收 的实 际可 能性 ，以 及这 种植 物 具有 与一 般植 物 不 同 的生 理 特性 【。 ９ Ｊ 重金属超积累植物是植物修复的核心部分 ，只 有找到对应 的重金 属超积累植物才能具体 的实施 植物修复。超富集植物主要是指那些对重金属具有 特别的吸收能力 ， 而本身不受毒害的植物种和基因
、
可 是一 旦过 量 同样具 有相 当毒 性 。土壤 重金 属污 染 是 多途 径 的 ，既有 自然 因素也 有人 为 因素 。 自然 因
素主要包括成土母质和大气沉 降等；人为因素主要 包括农药 、 化肥和塑料薄膜 的使用 ，污水灌溉和污 泥 农用 等 。土壤一 旦被 重金 属 污染 ，不 仅导致 土 壤 退化 、 农作物产量和品质的降低 ，而且通过径流和 淋 洗作 用污 染地 表水 和地 下水 ，恶 化水 文 环境 ，并 可 能通 过直 接接 触 、食 物链 等 途径危 及 人类 的生 命 和 健康 。尤其 严重 的是 有毒 重金 属 在土 壤 系统 中 的 污 染 过 程 常具 有 隐蔽 性 、长 期 性 和 不 可 逆 性 的 特 点 。因此 ，污染土壤的修复问题 已成为环境科学研 究 １益 活跃 的领 域 ，同时也是 世 界性 的难题 【。 ３ ｌ Ｊ 土 壤 重 金 属 污 染 的传 统 修 复 方法 通 常 采 用 物 理 、化学 的方法 ，如排 土填 埋法 、稀 释法 、淋洗 法 、 物 理 分离 法 、稳 定 化及 电化学 法 等 【 。传 统 的土 ２ Ｊ 壤 重金 属 污染 治理 方法 虽然 治 理效 果较 好 ，历 时较
摘要： 土壤重金属污染是 当今世界 面临的主要 环境 问题之一。 物修复定义为利用绿色植物去除环境 中的污染物或使其无害 植
化 的生物技术 。与传统环境修 复技术相 比 ，植 物修复技术具有治理成本的低 廉性 ，环境美学的兼容性 ，治理过程 的原位性 。 本 文主要对超 富集植物 的概念 和特征 、 土壤重金属 污染植 物修 复的方法 和原理以及土壤重金属植物修复技术 的强化措施进行
重金属污染 土壤植物修 复研 究进展
鲍桐 Ｌ，廉梅花 ，孙 丽娜 ，孙铁 珩 Ｌ，苏磊 。 ，雷刚
１ 国科 学 院沈 阳应用 生 态研究 所 ，辽 宁 沈 阳 １０ １；２ 沈 阳大 学环 境工 程重 点实 验室 ，沈 阳 １０４ ；３ ．中 １０ ６ ． １０ ４ ．中 国科 学 院研 究生 院 ，北京 １０ ３ ００ ９