浅述利用植物对受污染土壤中重金属的修复

吉林农业科学2007，32(1)：35—39文章编号：1003—8701(2007)01-0035-05JournalofJilinAculturalSciences浅述利用植物对受污染土壤中重金属的修复李红霞，马伟芳，赵新华(天津大学环境科学与工程学院，天津300072)摘要：对于土壤中积累的大量有毒有害物质，尤其是重金属污染物，由于其对人类具有潜在的威胁，已经越来越多地引起了人们的关注。目前，处理重金属污染主要是一些物理化学方法，它们虽各有优点，但不同程度地存在投资费用高、操作运行难、易产生2次污染等缺点。近年来出现的植物修复则可以满足这一需要，尽管植物修复会受到植物种类、植物根系分布、污染物种类等影响，但已有研究表明，与传统的处理技术相比，该技术在环境保护中具有重要的理论价值和广阔的实用前景。关键词：土壤；植物修复；重金属污染；根际；根系分泌物中图分类号：X53文献标识码：A当今，随着化工、电镀、印染工业的发展，重金属的使用越来越广泛，存在于土壤环境中的重金属可通过食物链在生物体内聚集，极大地危害了人类健康。因此，有效地去除土壤中的重金属污染已经成为当前一项十分迫切的任务。探索和开发新的污染治理和环境修复技术成为当前环境领域的研究热点。本文综述了利用植物修复技术对土壤中重金属污染治理的研究情况，对于修复植物的最终处置问题，由于其涉及范围较广，本文未作讨论。1植物修复概述1．1植物修复的定义自从1983年美国科学家Chancy等⋯首次提出运用植物去除土壤中重金属污染物的设想(HP植物修复)以来，人们逐渐将低含量重金属污染治理的研究重点转向了植物修复技术。植物修复技术(一些文献也称之为植物生物修复、生物修复或者绿色修复)是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存的微生物体系，有效清除环境中污染物的一门环境污染治理技术，它已被当今世界迅速而广泛地接受，正在全球应用和发展【2’3I。根据美国环保局的定义：植物修复技术主要是指利用植物清除污染土壤的重金属【41，从这个意义上考虑，植物修复就是利用具有重金属累积特性的植物来稳定、吸收、转化、或降解土壤中重金属元素和放射性核素等污染物，即利用其生命代谢活动减少存在于土壤中的有毒有害物质的浓度，或使其完全无害化，使受污染土壤能够部分恢复到原初状态，从而实现环境净化。生态效应恢复的环境治理技术【51，因具有实用范围广、对生态环境影响小、处理费用低和效率高等诸多优点，受到了人们的广泛关注【61。1．2植物修复的分类有关植物修复的分类问题，国内外相关文献众说纷纭，从现阶段的研究状况看，可大致分为3个方面：植物稳定、植物吸收和植物挥发。具体来说，植物稳定就是利用一些耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活动性，改变土壤的物理、化学、生物等条件，抑制其中的污染物，使其发生沉淀或被束缚在腐殖质上，从而减轻有毒重金收稿日期：2006-03-08基金项目：天津市科技发展计划项目(043111811)通讯作者：李红霞维普资讯http://www.cqvip.com吉林农业科学32卷属对植物毒害的一种方法【7】。如植物对重金属铬进行修复时，就可以使六价铬变为三价铬f8】，从而起到固化的作用。这种方法是一种原位降低污染物生物有效性的途径，不能永久的去除污染环境中的重金属元素；相比而言，植物吸收就可以永久地去除环境中的污染物，它是借助植物羽状根系所具有的强烈吸收能力和巨大的表面来达到去除或者是减少底泥中重金属污染的目的，值得一提的是，植物的根系分泌物可大大地促进根系周围土壤的微生物的活性和生化反应，植物吸收被人们公认为是一种去除环境中重金属元素的重要方法。而植物挥发是利用植物根系吸收降解金属、类金属及有机污染物，将其散发到大气中，或利用植物促进重金属元素转变为可挥发形态，挥发出土壤和植物表面，以达到减轻土壤污染的目的。如烟草能使毒性较大的二价汞离子转化为气态汞。这类方法主要是针对挥发性重金属元素和易于形成生物毒性低的挥发性有机物的元素进行的，挥发进入大气中的污染物还有可能产生二次污染，因而此方式尚存在不少疑虑，有较大的局限性。1．3植物根际活动对植物修复的作用1904年，Hihner提出了植物根际的定义，受到了人们的广泛重视[91，在深入开展利用植物修复对重金属污染的治理过程及机理研究中，不论采用哪种方法，植物根际活动对于植物吸收环境中的重金属都具有十分重要的作用，根际环境不仅是物质和能量的交换场所，也是土壤物质循环的重要作用界面。植物吸收的金属离子必须以溶液形式存在，它之所以能够吸收、富集重金属，是由于其根部细胞与土壤中重金属有较多的结合位点，即重金属存在于细胞壁和液泡中，可以降低其毒性【l0】。通常把土壤沉积物中重金属的存在形态划分为5类：可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、