铅污染土壤的植物修复研究进展

铅污染土壤的植物修复研究进展

【摘要】随着现代化进程的发展，重金属铅对于土壤的污染程度日益严重。而对于被重金属铅污染的土壤的治理都有哪些行之有效的方法与技术手段呢？在这里仅对于超富集植物、植物修复技术的概念及研究进程进行综述，说明现阶段超富集植物修复技术所存在的问题，以及对其发展前景进行展望。

【关键词】铅污染；植物修复；研究进展

近几年来，人类活动如电镀、冶炼制革等许多工业排放的三废以及农田污灌，污泥农用和化肥的施用不断增加了环境中铅污染负荷，超出了环境自净能力，致使土壤、水体受到不同程度的污染。因而对于铅污染的修复刻不容缓。目前超富集植物和植物修复技术是研究铅污染土壤修复的主要研究内容，作者就这两种技术研究中存在的问题及应用前景进行综述。

1.超富集植物的研究

1.1超富集植物

超富集植物是指能够超量吸收重金属并能将其运移到地上的植物。1977年，Brooks提出了超富集植物的概念；1983年Chaney提出将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理后可将重金属移出土体，达到治理污染与恢复生态的目的利用密集植物有500多种，广泛分布于植物界的45个科，其中铅超富集植物16种。

通常超富集植物的界定可考虑以下两个主要因素；（1）植物地上部富集的重金属应达到一定的量；（2）植物地上的重金属含量应高于根部。目前采用较多的是Baker和Brooks在1983年提出的参考值，即把植物叶片或地上部（干重）中含Cd有达到100ug/g，含Co、Cu、Ni、Pb达到1000ug/g以上的植物称为超富集植物。同时这些植物还应满足S/R>l的条件（S和R分别是植物地上部和根部重金属的含量）。国内学者对超富集植物的研究也在进入2l世纪后有了迅速的发展。2005年，聂发辉提出了生物富集量系数这个新的评价系数，将给定生长期内单位面积地上部分植物吸收的重金属总量与土壤含量之比作为超富集植物的一项评价指标。此系数的提出扩大了传统超富集植物的定义，使得富集量未达一定水平，但生物量很大的植物也能作为超富集植物。随着社会的发展，科学技术的进步，资源开发猛增，世界各地同时也受到重金属污染越来越严重，超富集植物的研究也逐渐增多，工程性的实验研究以及实地应用效界显示了植物修复商业化的巨大前景。

1.2铅的超富集植物研究

我国开展重金属超富集植物筛选研究比较晚，但在近些年通过广大科技工作

者的不懈努力，也获得了不少研究成果。在最近10年间，重金属超富集的筛选受到国内外科学家的广泛重视。但目前，Pb的超富集植物被发现的并不多。自然界中多数植物对Pb的吸收能力很低，普通植物一般Pb含量为10mg干重。而且，由于Pb特殊的化学性质（Pb有很高的负电性，被认为是弱Lewis酸，易与Fe、A1、Mn氧化物、有机质和碳酸盐形成共价键），土壤中的Pb不易被植物吸收，即使Pb进入植物根系也只有很少部分能向地上部转移。仅见的几种Pb的超富集植物都是生长在富含Pb和Zn的矿化土壤、采矿区和冶炼厂废弃物等处。另有研究发现，紫花苜蓿、羽叶鬼针草、酸模、白麻、芥子革和普通豚草对Pb 也具有很高的生物富集量，是很有利用价值的土壤Pb污染修复植物。

2.铅污染植物修复技术的方式

2.1植物修复

利用特定植物实施污染环境治理技术统称植物修复。通过植物对重金属元素或有机质的特殊富集和降解能力来去除环境中的污染物，或消除污染物的毒性，达到污染治理与生态修复的目的。利用植物进行污染土壤修复的思想并不新颖，很早之前人们就已认识到一些水生植物（书葫芦、浮萍等）能够吸收污染水体中的Pb、Cu、Cd、Fe和Hg等。

2.2植物修复对于铅污染土壤的作用方式

植物修复是指以植物忍耐和富集某种或某些有机或无极污染物为基础，利用植物或植物与微生物的共生体系，消除环境中污染物的一门环境治理技术。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复可分为植物提取、植物稳定和植物挥发三种方式。

2.2.1植物提取

植物提取最早是Chaney提出的，即利用重金属富集能力较高的植物的吸收和转运，将土壤中的一种或几种重金属转移并储存在地上部分，随后收获地上部分并集中处理。植物修复主要涉及到靠植物的生长发育的吸收能力来去除重金属或放射性元素等。

2.2.2植物稳定

植物稳定是利用耐重金属的植物降低重金属在土壤中的迁移性，从而减少其被淋溶到地下水或空气中造成环境污染的可能性。研究发现铅可与磷结合形成难溶的磷酸铅沉淀在植物根部，减少铅的毒害；Cunningham等研究了植物对环境中土壤Pb的固定，发现一些植物可以降低Pb的生物课利用性，有缓解Pb对环境中生物的毒害作用。

植物稳定技术对于重金属污染和放射性环境污染原地固定十分重要，可降低风险，避免异地的二次污染，目前此项技术已应用于矿区污染修复中。然而，此

项技术并没有将重金属彻底的从土壤中去除，只是将其固定，暂时不产生毒害作用，并没有从根本上彻底解决重金属污染问题。设想如果环境发生变化，其作用又会发生怎样的变化，该技术的持久性令人质疑。

2.2.3植物挥发

植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发来减少土壤中的一些挥发性的污染物，主要是指金属元素Hg和非金属元素Se，如硒在印度芥菜的作用下产生挥发性硒，湿地上的某些植物可清除土壤中的硒，其中单质占75%，挥发态占20%-25%。而对于其它挥发性重金属，如砷、铅等也能通过植物挥发作用部分去除，所以这一方法仅限于挥发性污染物，应用范围小。对于土壤修复而言，不失为一种有潜力的技术，但却将土壤长的污染物转移到大气中，具有很大的环境危险。

3.展望

随着社会的发展，科学技术的进步，资源开发猛增，世界各地同时也受到重金属污染越来越严重，超富集植物修复的研究也逐渐增多，工程性的实验研究以及实地应用效界显示了植物修复商业化的巨大前景。重金属污染植物修复的优点是显而易见的，尽管近些年来研究的较多，但仍旧存在诸多不足之处，制约植物修复技术更近一步的应用，主要表现在以下几方面；（1）目前发现的超富集植物只是针对某一种重金属具有超富集作用，而不能同时对多种重金属起作用，这对于当今土壤污染多而且复杂仍具有一定的局限性；（2）目前发现的超富集植物还不是很多相对来说比较少，且大多数生长在一些偏远的采矿区，超富集植物有一定的适宜其生长的地区、气候条件和土壤条件下生长，栽培的范围较小；（3）目前发现的超富集植物大都是比较矮小，生长较慢，生物量较低，而受污染较为严重的土壤修复所需的周期较长，且多数根系较短，只能清除土壤表面的重金属；（4）目前对于超富集植物的内部生理生化机理研究进展比较缓慢，这阻碍了超富集植物的进一步研究。所以在某些方面仍有待加强。例如：超富集植物的筛选和培育。中国的野生资源十分丰富，开发野生植物资源有很大的应用优势。但中国对于治理重金属的生物学修复法，特别是对于超富集植物修复法仍处于起步阶段。因此，当务之急就是寻找、筛选和培育对重金属有超富集作用的植物，进行超富集植物的调查工作，了解其分布收集并建立超富集的数据库。

超富集植物修复技术虽然在许多方面的研究还未能有令人满意的成果，但随着科学工作者的积极参与，国家对于生态文明的重视以及各方面研究和实践的深入以及科学技术的飞速发展，植物修复法这种治理土壤的新方法、新思路，必将会引起更多人的关注和兴趣，并在将来的到迅速的发展和推广，为环境保护和治理工作带来新的希望。[科]