植物修复重金属污染土壤的研究与应用进展

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1、植物修复重金属污染土壤的研究与应用进展摘要：植物修复是一种绿色、可持续的、有广阔应用前景的解决环境污染问题的技术。植物修复技术是指利用植物吸收、降解、挥发、过滤和固定等作用，净化土壤、水体、废弃物和空气中的无机和有机污染物的环境修复技术。目前，国内外涉及植物修复重金属污染土壤的研究领域很多，本文通过分类讨论，综述了国内外植物修复重金属污染土壤的研究与应用现状。关键词：植物修复；超积累植物；根际微生物；转基因；螯合剂改革开放三十几年来，中国经济快速发展，越来越多的环境污染问题也暴露了出来。由于金属采选业、制造业及加工业的迅猛发展使得大量的重金属污染物进入了土壤系统。重金属污染物

2、质不同于有机污染物质，其最大的特点就是不能为生物所分解，大多数也不能通过焚烧的方法从土壤中去除[1]，而是与各种土壤组分发生包括吸附解吸、沉淀溶解、络合解络、同化矿化和降解转化等各种物理的、化学的和生物的反应[2]，但是重金属污染物仍存在于土壤中，给环境造成了严重的危害。世界各国针对土壤重金属污染采取了各种各样的修复方法，但由于经济及部分技术原因，常用的修复方法仍以客土法、改良剂和淋洗法等，不仅成本昂贵，破坏土壤结构和土壤微生物，而且会造成二次污染。采用植物修复法能在不破坏土壤生态环境，保持土壤结构和土壤微生物活性的情况下，通过植物的生理活动和特征吸收大量的重金属污染物，以达

3、到使重金属污染物脱离土壤系统的目的。所谓植物修复技术，就是以植物能忍耐和超量积累某种或某些污染物为理论基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的一种环境污染治理技术[3]。鉴于植物修复方法的自然性和经济性，利用植物对污染环境进行修复，是一种更经济更适于生态系统规律的修复技术。1重金属污染土壤的植物修复主要机理植物修复利用了植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解的作用机制来清除环境中污染物质，即利用植物本身特有的利用污染物、转化污染物，通过氧化-还原或水解作用，使污染物得以降解和脱毒的能力，利用植物根际圈特殊的生态条件加速土壤微生物的生长，显著提高根际圈微环境

4、中微生物的生物量和潜能，从而提高对土壤有机污染物的分解作用的能力，以及利用某些植物特殊的积累与固定能力去除土壤中某些无机和有机污染物的能力[1]。2植物修复的影响因素国内外关于植物修复的文献主要研究内容可归为4类：①超富集植物的筛选与重金属污染物的搭配研究；②外加试剂提高植物修复能力；③根际微生物的应用；④转基因技术的应用。2.1超积累植物的筛选与重金属污染物的搭配研究超积累植物(hyperaccumulator)一词最初是由Brooks等提出的[4]，即能超量积累1种或同时积累几种重金属元素的植物。根据Chaney等[5]、Salt等[6]和Brooks等[7]的研究，超积

5、累植物应同时具备以下3个基本特征：①植物地上部重金属含量是普通植物在同一生长条件下的100倍；②植物地上部重金属含量大于根部该种重金属含量；③植物的生长没有出现明显的毒害症状。目前，已发现近500多种重金属超积累植物[8]。梅娟等[9]报道了目前所发现的十字花科和景天科的6种Cd超积累植物。江水英等[10]发现天蓝遏蓝菜(Thalspicaerulescens)[11]和拟南芥(Ara-bidopsishalleri)[12]既是Zn的超富集植物，又是Cd的超积累植物。Lombi[13]等发现镍的超富集植物遏蓝菜(T.goesingense)中Cd的含量也可以达到830mg/

6、kg；聂发辉[14]证实商陆(Phytolaccaacinosa)也是Cd的一种超积累植物，体内可富集镉达700mg/kg。此外刘威[15]等人通过野外调查和温室试验，发现并证实宝山堇菜(Violabaoshanensis)是一种Cd超富集植物。在自然条件下，宝山堇菜地上部Cd平均含量为1168mg/kg，变化范围为465～2310mg/kg。金勇等[16]报道了海州香薷、鸭跖草和蓖麻的铜超积累植物。在铜处理浓度超过75μmol/L时的水培条件下，海州香薷根中铜含量达到了10000mg/kg以上；矿区鸭跖草在0.25-160μmol/L铜处理范围内，生长速率和干物质产量随着溶

7、液中的铜浓度的增加而增加，当铜浓度达到160μmol/L时，生长速率和干物质产量达到最大值；铜浓度在40mg/kg时，蓖麻地上部分铜含量高达2186.4mg/kg。刘庆等[17]报道了在铅锌矿区，超富集植物和富集植物分布在藜科、苋科、菊科、豆科、十字花科、松科、莎草科、石竹科等科，主要集中在菊科、十字花科和禾本科。尽管世界各国已发现400余种不同重金属超积累植物，迄今尚未发现汞的超积累植物[18]。2.2外加试剂提高植物修复能力2.2.1螯合剂据王永奎报道[19]，常见的螯合剂主要分为2类:一类是人工合