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本文作者：田華作者單位：建昌縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，土壤的重金屬污染也逐漸成為一個(gè)影響居民健康的重大環(huán)境問(wèn)題之一。重金屬元素很難被土壤微生物降解，一旦土壤被污染，將很難進(jìn)行治理，而且會(huì)通過(guò)水體和大氣進(jìn)入食物鏈，最終影響人類(lèi)的身體健康。因此，對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)已成為土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。

1土壤重金屬的來(lái)源

重金屬通過(guò)多種渠道進(jìn)入土壤。主要有含重金屬的礦山開(kāi)采、金屬冶煉；過(guò)量使用含有重金屬的農(nóng)藥、化肥，尤其是磷肥，比氮肥和鉀肥含有更多的重金屬；使用含鉛及有機(jī)汞的農(nóng)藥，不但會(huì)改變土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，造成土壤營(yíng)養(yǎng)流失，而且也會(huì)使土壤重金屬含量增加；飼養(yǎng)動(dòng)物的飼料添加劑中，也常含有高含量的銅和鋅，這會(huì)使有機(jī)肥料中銅和鋅含量也明顯增加，長(zhǎng)期使用含有重金屬的畜禽糞便作為有機(jī)肥也可能造成土壤重金屬污染；大氣沉降和汽車(chē)排放的尾氣也會(huì)造成土壤重金屬的含量增加；用含有重金屬的污水進(jìn)行污灌也會(huì)造成土壤重金屬富集，造成污灌區(qū)土壤重金屬中汞、鎘、鉛、鉻等重金屬含量逐年增加。

2土壤重金屬污染的危害

土壤受鎘、鉻、汞、砷、鉛等重金屬元素的污染，能造成植物體的生長(zhǎng)和發(fā)育障礙，而且會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品味道變差、容易腐爛，甚至?xí)霈F(xiàn)難聞的氣味。例如鎘與巰基氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)合會(huì)引起植物體蛋白質(zhì)失活，嚴(yán)重的甚至?xí)鹬参矬w死亡；鎘會(huì)參與形成氧自由基，影響植物體抗氧化酶活性，會(huì)破壞細(xì)胞膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)、核酸等大分子物質(zhì)，使水稻葉綠素合成和植株生長(zhǎng)受到抑制。植物受錳、汞、鉛等金屬元素的污染，一般不引起生長(zhǎng)發(fā)育障礙，但金屬元素能在植物體可食用部位蓄積，并能進(jìn)入食物鏈，人和動(dòng)物食用受重金屬污染的糧食后，重金屬會(huì)富集到人體和動(dòng)物體中，引發(fā)癌癥等多種疾病。例如水俁病、骨痛病等典型例證。土壤重金屬污染還會(huì)導(dǎo)致大氣水體生態(tài)系統(tǒng)退化等次生生態(tài)問(wèn)題，也會(huì)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失。

3土壤重中金屬污染修復(fù)技術(shù)

治理方法主要有：換土土和深耕翻土法、隔離法、工程去除、覆蓋法、客土法等。工程學(xué)方法適合于受金屬污染嚴(yán)重的、面積較小的且集中處理的土壤，往往需要將土壤挖出后異地處理，不但耗資大，而且會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)和傷害土壤微生物，不適合于大規(guī)模、中強(qiáng)度的重金屬土壤污染。與此同時(shí)還易造成重金屬“二次污染”。最近30年，土壤的生物修復(fù)技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為土壤污染修復(fù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，植物修復(fù)技術(shù)顯示了其處理土壤重金屬污染的優(yōu)勢(shì)如成本低、對(duì)土壤影響小、具有美學(xué)特點(diǎn)。植物修復(fù)是指利用富集植物將重金屬?gòu)耐寥乐休腿〕鰜?lái)，并轉(zhuǎn)移到植物的可收獲的部分，收獲季節(jié)，將植物灰化并且可以回收重金屬，用此種方法可將該種重金屬移出土體，這樣就降低了土壤中重金屬的濃度達(dá)到污染土壤的治理和生態(tài)修復(fù)的目的。本文主要介紹植物萃取、植物穩(wěn)定、植物揮發(fā)和根際過(guò)濾四大類(lèi)植物修復(fù)技術(shù)。

3.1植物提取

也叫植物萃取和積累，是由Chaney最早提出，它是富集植物的根系將重金屬?gòu)耐寥乐形詹⑥D(zhuǎn)運(yùn)到植物的地上部分存儲(chǔ)起來(lái)，把植物的地上部分收獲后集中處理或回收重金屬，即可消除土壤中重金屬污染。次方法是目前研究最多的，也是最有前景的方法?？梢匀斯ぐl(fā)現(xiàn)具有很強(qiáng)吸收重金屬能力的超累積植物，或者采用向土壤中添加螯合劑的方法來(lái)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生超累積的能力。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的超積累植物共有700余種，其中積累鉻、鈷、鎳等的量一般大于0.1%，錳、鋅可大于1%。據(jù)報(bào)道，華南農(nóng)大對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行了盆栽淋洗試驗(yàn)，而后種植東南景天，鎘和鋅的植物提取率分別可達(dá)土壤鎘的30%～40%和土壤鋅的6.5%～6.9%；此種方法對(duì)于植物的要求是植物體內(nèi)能積累高濃度的重金屬且能正常生長(zhǎng)，不要只能積累單一的，要能同時(shí)積累多種的重金屬，植物體生長(zhǎng)速度快，生物量要大，抗病力要強(qiáng)。

3.2植物固定

通過(guò)植物的一些特性將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)化為相對(duì)無(wú)毒或低毒的物質(zhì)，降低土壤中重金屬的流動(dòng)性，降低生物利用性，減少重金屬污染地下水并進(jìn)入食物鏈的可能性。例如，植物的枝葉分解物、根系分泌物固定金屬離子，腐殖質(zhì)螯合固定重金屬離子。此種方法沒(méi)有將重金屬?gòu)奈廴镜耐寥乐腥コ?，也沒(méi)有徹底解決土壤污染問(wèn)題，如果環(huán)境發(fā)生變化，重金屬的有效性還會(huì)改變。此種方法對(duì)于廢棄礦山處理、垃圾填埋場(chǎng)處理、污水廠(chǎng)污泥效果很好。目前常用的植物有一些野生植物和一些產(chǎn)量高的農(nóng)作物，例如楊樹(shù)、油菜、印度芥菜、苧麻等。該方法處理過(guò)的土壤可以種植一些低富集性的的農(nóng)作物品種，來(lái)降低重金屬污染食物鏈的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3植物揮發(fā)

植物揮發(fā)指某些重金屬通過(guò)植物根系的吸收轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)態(tài)，從土壤和植物表面揮發(fā)到大氣中，從而減少土壤中的重金屬含量。目前研究最多的是非金屬元素硒、砷和類(lèi)金屬汞。例如，洋麻可以使土壤的47%的三價(jià)硒轉(zhuǎn)化為甲基硒并從植物體揮發(fā)出去；煙草可以把毒性大的二價(jià)汞轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的汞，揮發(fā)出去；海藻能吸收砷，把砷轉(zhuǎn)化為（CH3）2ASO2后揮發(fā)出體外。該方法受植物根系范圍等限制，處理能力不是很強(qiáng)。

3.4根際過(guò)濾

根際過(guò)濾是指，植物利用龐大的根系和巨大的根系表面積過(guò)濾、吸收污水中的重金屬污染物并保存在植物根部。該技術(shù)主要適用于水生作物，用于旱生植物的有各種耐鹽的野草如牙買(mǎi)加克拉莎草，向日葵、印度芥菜以及一些水生植物如寬葉香蒲等。

4植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

4.1優(yōu)點(diǎn)

1）修復(fù)成本低。無(wú)需專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，易于實(shí)施。在美國(guó)有實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，每年植物修復(fù)技術(shù)的種植費(fèi)用及管理費(fèi)用為200~10000＄／hm2，也就是每年僅為0.02~1.00$/m2，費(fèi)用要比傳統(tǒng)的處理方法低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。2）是原位處理技術(shù)，保持土壤結(jié)構(gòu)的同時(shí)還會(huì)提高肥力、增加有機(jī)質(zhì)含量。有利于固定土壤，防止水土流失。3）對(duì)于收獲的植物，進(jìn)行集中處理，既避免二次污染，又可以從植物體中回收貴重金屬，獲得經(jīng)濟(jì)效益。

4.2缺點(diǎn)

1）目前發(fā)現(xiàn)的超積累植物大部分根系短小，生長(zhǎng)慢，只能吸收土壤表層20cm內(nèi)的重金屬。2）超積累植物一般只能富集某種單一的重金屬，不適于多種重金屬?gòu)?fù)合污染的區(qū)域。3）植物生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)受到溫度、濕度、土壤等各種環(huán)境條件的限制，引種時(shí)應(yīng)該選擇適合本地氣候特點(diǎn)的植物品種。

5植物修復(fù)發(fā)展方向

最近30年，此項(xiàng)技術(shù)一直處于快速發(fā)展之中，具有廣闊應(yīng)用前景。日本、美國(guó)正在研究轉(zhuǎn)基因超累積植物，中國(guó)也已經(jīng)篩選出一些砷、銅、鋅、鎘的超富集植物，解決了重金屬污染土地的植物修復(fù)技術(shù)中的很多難題。此種技術(shù)利用太陽(yáng)能，適合用于中低濃度重金屬污染土壤的治理，成本低，具有良好的生態(tài)效益。植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展方向主要是：基因工程的應(yīng)用、尋找更多的野生超積累植物和超富集植物體內(nèi)重金屬的回收再利用等幾個(gè)方面。