土壤重金属污染的植物修复研究进展

2007年1月第1卷第.’，.。.’，，..’，，..’，，..’，，..’，，..’，，..’，.。.’，，..’，.。.’，，..’，，..’，.二，.二，.二，.二，.。.’，.。.’，.二，、⋯，..’，.二，.。.’，..尸，，..’，之钾，.:.’、二尸，..’，、。二，..’，.。.’，.。土壤重金属污染的植物修复研究进展刘利’，吴纯清’，程明晴’(l四川省德阳市农业局，618《xx〕;2重庆市农业科学院，401329)摘要关注。关钮词:随着工业的发展，重金属在土壤和水体中的含量越来越高。植物修复可部分解决这一问题正引起人们的普遍:土壤;重金属污染;植物修复;基因工程人为活动或自然作用释放出的重金属经过物理、化学或生物的过程，在土壤中逐渐积累从而造成了土壤的重金属污染，土壤重金属污染已成为全球面临的一个严重的环境问题。土壤重金属污染对环境产生危害主要有下列途径:(1)土壤中的重金属通过雨水淋溶作用向下渗透，可能导致地下水的污染;(2)受污染的土壤直接暴露在环境中，通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸人;(3)外界环境条件的变化如酸雨、某些土壤添加剂等因素提高了土壤中重金属的生物可利用性，使得重金属较容易地为植物吸收利用而进人食物链，对食物链上的生物产生毒害。与有机污染物不同的是，土壤中的重金属具有生物不可降解性和相对的稳定性，使得重金属污染土壤的修复比较困难。在矿产资源被大量开采利用、工业生产迅猛发展和化学药品广泛使用的同时，一个日益突出的问题是如何控制和减轻重金属对环境的污染和危害。重金属污染治理的常规方法有客土法、石灰改良法、化学淋洗法和电化学法等。这些方法在污染环境的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义，但所需费用昂贵，需要特殊的仪器和培训专门的技术人员，而且大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。近年发展起来的植物修复技术外ytoremediation)以安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点。以美国环保局公布的PhytoremediationonBibiliography为例，1977年有关文章仅7篇，到202年已增至每年314篇，美国、英国都设立了植物修复的公司，如美国的EdensPace公司，专门从事土壤、水体重金属和放射性元素污染的植物修复商业化工作1，而国内尚未系统开展这面的工作。1植物修复1.1植物修复的定义植物修复是利用绿色植物来清除环境的污染物，它的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。植物修复在20世纪80年代后期提出，很快使得到了广泛认同和应用。1.2植物修复的类型和机理土壤重金属的植物修复主要分为以下几种:(1)植物提取:重金属富集能力较高的植物通过吸收和转运的过程，将重金属富集在可收割的部位;然后将植物富集部位进行收割并经过热、微生物、物理或化学的处理，减少植物的体积或重量，以达到降低加工、填埋和人工操作费用的目的。能应用于植物提取的植物往往是一些超累积植物。(2)植物转化:在植物的根部或其它部位通过新陈代谢作用将重金属转为无害的形态。(3)植物挥发:利用一些植物来促进重金属转变为可挥发的形态，并将之挥发出土壤和植物表面。一些植物在植物体内能将se和Hg等甲基化而形成可挥发性的分子，释放到大气中去。(4)植物固定:利用植物活动来降低重金属的活动性，使其不能为生物所利用，如植物枝叶分解物、根系分泌物对重金属的固定作用、腐殖质对金属离子的整合作用等过程。(5)植物促进:植物本身不能吸收重金属，但植物的根系分泌物如氨基酸、糖、酶等物质能促进根系周围土壤的微生物的活性和生化反应，有利于重金属的释放和微生物的吸收。1.3适合于修复的植物特点(l)具有一定的生物量和较快的生长速率。(2)对重金属具有一定的耐性。(3)植物地上部分对重金属422007年1月第1卷第1期:.’、。:.’，.:.’、。二，..’，.二，.⋯，..’叹。.’，.二，.二.’，.:.’，..户，..’，.。:.’交.’，.。.’，.。.’，.二，.二，.二，.。:.’，..’，.。.’，.⋯，..’，.二，.二1.二，.。:.’、。.’，.二，’.:t.’，.。有一定的积累量。(4)植物易于种植，便于人工或机械操作。1.4提高植物吸收能力的途径1.4.1添加化学配体，提高重金属的生物可利用率土壤中重金属以多种化学形态存在，这些化学形态受土壤的物理化学条件控制，处于一个很复杂的平衡体系，其中生物可利用形态只占其中的很少的一部分。通过人为的添加化学配体能破坏其平衡，提高可、利用形态的含量，常见的配体包括有机酸如柠檬酸、苹果酸等。，1.4.2施加植物营养，促进植物对重金属的吸收RobinsonB等人对Ni的超累积植物Berkhcyacodi研究发现，土壤中施加硫能促进植物