植物修复污染土壤中重金属的研究

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摘要：摘要：土壤重金属污染对农作物以及人体健康产生严重危害，修复受重金属污染的土壤迫在眉睫。其中，物理、化学修复污染土壤中重金属的成本较高，且在修复过程中，会破坏土壤本身的生物环境和初始结构;微生物修复技术存在难以解决的问题，即土壤中的重金属被个体微小的微

　　摘要：土壤重金属污染对农作物以及人体健康产生严重危害，修复受重金属污染的土壤迫在眉睫。其中，物理、化学修复污染土壤中重金属的成本较高，且在修复过程中，会破坏土壤本身的生物环境和初始结构;微生物修复技术存在难以解决的问题，即土壤中的重金属被个体微小的微生物富集后，微生物不但难从环境中分离开，还与污染土壤地块的土著菌株存在竞争;植物修复技术绿色、环保、低投入、可盈利、对土壤环境扰动小，故具有很好的市场潜力。本文介绍了土壤重金属污染来源、危害，有针对性地分析了植物修复污染土壤中重金属的4种修复技术，并为植物修复和其他方式联合治理污染土壤重金属提出建设性建议，以期为污染土壤重金属修复提供参考。

　　关键词：污染土壤;重金属;植物修复;联合修复技术。

　　1前言

　　1.1污染土壤中重金属来源

　　污染土壤中的重金属主要来源于自然环境和人为干扰输入。①自然环境输入，土壤中的重金属主要来源于成土母质和成土过程。②人为干扰输入，土壤中的重金属主要来源于工业、农业、交通、生活等途径。农业中，追求高产，投放肥料等，使土壤和农作物中的重金属富集，造成土壤中重金属浓度较高;工业中，机械加工、电镀、冶金等行业产生携带重金属的废渣、废水、废气，未经达标处理直接排放，致使土壤重金属富集;在交通中，随着时代的发展，交通工具也越来越普及，但是其尾气中含有铅等污染物，造成道路周边土壤重金属富集;在生活中，由于生活垃圾不规范处理，造成土壤重金属富集。常见的重金属有Hg、Cd、Pb、Cu、Cr、As、Ni、Fe、Mn、Zn等，其中As属于非金属元素，因它的行为、来源及危害与Hg、Cd、Pb等重金属相似，故本文列入该类重金属进行研究与分析。

　　1.2土壤重金属污染危害

　　重金属难以被微生物分解，且易于积累，仅依靠自然环境难以进行降解，且重金属会改变土壤理化性质，威胁动植物的生长发育。土壤中的重金属可通过植物的生长需求和人类健康分为两类，①植物生长发育不需要且对人体健康危害较明显的重金属，如Cd、Hg、Pb等;②一定浓度下，植物正常生长发育需要且对人体生存有益的重金属，当浓度超过一定界限，不但造成土壤污染，还会妨碍植物的生长发育，如Cu、Zn等。严重时，重金属物质会通过雨水下渗进入地下水会造成水体污染;还会通过食物链在人体内积累，当达到一定浓度时，严重威胁人体健康，并引发各种疾病。

　　2植物修复技术

　　2.1植物提取技术

　　植物提取在植物修复技术中具有较好的市场前景，利用一些特殊植物的根部吸收和转移重金属，然后储存到它们的茎叶中，最后收割茎叶。该类植物需满足生长速度快、生物量大、抗病虫害侵袭能力强等优势，并同时能富集多种重金属。例如：十字花科等植物可对重金属进行超累积，富集能力至少是普通植物的100倍，可提取污染土壤中Pb、Cd、Ni、Cu、Cr等重金属。

　　2.2植物挥发技术

　　一些特殊植物的根系可以分泌一类物质，这类物质可和污染土壤中的重金属反应，或将其吸收到植物的体内，该类重金属主要为Hg、Se、As等，再将固态或液态的重金属化合物转化为气态，最后通过呼吸作用排放到大气中，此技术即为植物挥发技术。例如：洋麻、烟草、海藻等多种植物可先将污染土壤中的Hg、As、Se等吸收到体内，然后转化为气态化，再通过呼吸作用排出植物体内。该类技术是将污染土壤中的Hg、As、Se等重金属转移到大气，故需控制挥发速度和浓度，使其排放量在安全范围内，否则会增大大气中有害物的浓度，严重威胁人类和其他生物的安全。

　　2.3植物稳定技术

　　植物通过根茎将污染土壤中的重金属吸收到体内，转化为相对无害的物质，使重金属难以流动和迁移，且不能被生物利用，重金属物质也难以通过淋溶作用进入地下水，或难以通过空气而扩散，避免造成更大范围的环境污染，但未根除土壤中的污染源，若环境条件改变，重金属形态也会发生变化。该技术较为适合治理废弃矿区的重金属污染或放射性物质污染。例如：黑麦草、东方香蒲可将污染土壤中的重金属稳定积累在根部，其中黑麦草可稳定积累Cu、Zn、Mo、Cd等，东方香蒲可稳定积累As、Cd、Pb等。

　　2.4根系过滤技术

　　水生植物、半水生植物和个别陆生植物拥有庞大的根系，其根系可以从污水中吸收、沉淀和富集重金属，此技术即为根系过滤技术。该技术常适用于以下3类废水。①含放射性物质的废水，②富含N、P、K等污染物的废水，③生产石油、天然气过程中产生的废水。例如：玉米根瘤在污染土壤中可过滤含量较高的Hg、Pb;水葫芦生长迅速，发达的根系能从污水中除去Cd、Pb、Hg、Ag、Sr、Co等元素。

　　3结论与建议

　　3.1结论

　　虽然植物修复技术存在绿色、环保、低投入、可盈利、对土壤环境扰动小等优点，但也存在很多目前难以攻克的问题，主要有以下难题。

　　(1)效率低。较多植物对重金属富集量较低，要达到对污染土壤的治理要求，需要较长时间。

　　(2)对重金属去除不彻底。植物提取技术是将重金属转移到植物茎叶部位，达到修复污染土壤重金属的目的;植物挥发技术是将其转化为气态，再释放到大气中，去除不彻底，当达到一定量时，会造成大气污染;植物稳定技术是将其转化为相对无害的化合物，但未从根源上去除土壤中的重金属;根系过滤技术是从污水中吸收、沉淀以及富集重金属，未從根源上去除土壤中的重金属。

　　(3)针对性太强。特殊的某种植物只能对特定的某种或几种重金属进行修复，而不能针对所有重金属污染进行修复。

　　(4)影响因素多。运用植物修复技术污染土壤中重金属受温度、湿度、盐度、pH值等参数的影响，因此要结合植物的吸收、挥发、分解等特性，培养提高植物在重金属浓度较高环境下的生长能力，进而达到植物高效治理污染土壤中重金属的目的。

　　3.2建议

　　虽然植物修复污染土壤中的重金属存在局限性，但可通过与物理、化学、微生物、基因等技术相结合进行修复，进而达到具体绿色、环保、低投入、高效、可盈利、更优的实用价值的修复目的。为此，本文提出以下三点建议。

　　(1)结合基因工程技术。培育具有优良基因的植物，提高植物对重金属的容纳量和忍耐力，增大植物根系发达程度和生长速度，进而提升污染土壤修复效率。

　　(2)植物-微生物联合修复技术。微生物可对土壤pH、肥力等进行调节，能通过生命活动产生促进植物生长的物质，某些微生物还能提高植物对营养物质的吸收能力，使其与植物组成一个相对稳定的共生体系，从而达到促进修复污染土壤中的重金属能力。

　　参考文献

　　[1]罗阳.浅谈土壤重金属污染治理修复技术[J].世界有色金属，2018(21)：269-271.

　　[2]苗旭锋.典型矿冶区重金属污染土壤芦竹-化学联合修复研究[D].长沙：中南大学，2010.

　　[3]王红.植物对受损土壤生态系统的修复研究[J].节能与环保，2020，(Z1)：82-83.

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