菊科植物修復(fù)土壤重金屬污染的研究綜述

劉文琳 劉國

（1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)）成都610059 2.四川省環(huán)境保護(hù)地下水污染防治與資源安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成都610059）

菊科植物修復(fù)土壤重金屬污染的研究綜述

劉文琳1劉國2

（1.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)）成都610059 2.四川省環(huán)境保護(hù)地下水污染防治與資源安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成都610059）

本文調(diào)研和分析了近年發(fā)表的大量相關(guān)文獻(xiàn)，較系統(tǒng)地回顧和總結(jié)了菊科植物在修復(fù)礦區(qū)土壤重金屬污染研究進(jìn)展，進(jìn)一步指出了菊科植物在重金屬土壤修復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展前景。

土壤污染；重金屬；菊科植物；植物修復(fù)

目前，草本植物是國內(nèi)外學(xué)者常選擇的研究對象。在這些草本植物中，蕓苔、庭芥及遏藍(lán)菜屬等研究的較多，發(fā)現(xiàn)的超富集植物中大部分是十字花科的植物。菊科是草本植物中大的科屬，具有分布廣泛、生長能力強(qiáng)、生長速度快、可大量種植等的優(yōu)點(diǎn)。若將其運(yùn)用在該法中，是具有較大的研究空間。本文根據(jù)以往的相關(guān)文獻(xiàn)，較系統(tǒng)地回顧和描述了菊科植物在礦區(qū)的存在情況，總結(jié)了菊科植物富集土壤重金屬效果的研究，并指出了菊科植物在修復(fù)土壤重金屬上的發(fā)展空間。

1 重金屬污染土壤上菊科富集植物的篩選研究

植物修復(fù)法(Phytoremediation)是利用自然生長或者遺傳工程培育的植物提取、吸收、分解、轉(zhuǎn)化或固定土壤、沉積物、污泥、地表與地下水中有毒有害污染物。它修復(fù)被污染土壤、改善被修復(fù)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，可從尾礦或土壤中回收貴金屬實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境保護(hù)和金屬礦產(chǎn)資源高效回收利用的統(tǒng)一。該法的核心是超富集植物，它的典型特征有三個：即較強(qiáng)的吸收能力、根系向莖葉的轉(zhuǎn)移能力以及葉片的解毒和固定能力。近年來，礦區(qū)污染場地修復(fù)是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。通過調(diào)查可知，菊科植物其中有5種，蒼耳、野艾蒿、野菊花、鬼針草和三葉鬼針草在所有采樣點(diǎn)中都有一定的分布，并從調(diào)查表得出每個采樣點(diǎn)的菊科植物的平均蓋度都大于這個采樣點(diǎn)中的所有物種的平均蓋度，可以看出菊科植物的蓋度較高相對于其他科植物，具有相當(dāng)?shù)纳L優(yōu)勢。較各植物的綜合轉(zhuǎn)移能力，菊科植物豬毛蒿最強(qiáng)、其次也為同科植物鐵桿蒿和狗哇花，并發(fā)現(xiàn)這幾種菊科植物對單一重金屬和復(fù)合重金屬污染都具有較強(qiáng)的耐性。

礦區(qū)中發(fā)現(xiàn)的耐性植物在修復(fù)污染土壤上有著巨大的作用。根據(jù)大量文獻(xiàn)資料顯示，在中國大多礦區(qū)中都能找到菊科植物的存在，且其種類較多，分布范圍廣。說明這些菊科植物對類似于礦區(qū)這種高污染的環(huán)境具有耐受性，能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，可以說是中國采礦地區(qū)恢復(fù)植被中的主要優(yōu)勢物種，可作為植物修復(fù)土壤重金屬污染優(yōu)先考慮種類。

2 利用菊科植物修復(fù)重金屬污染土壤研究進(jìn)展

2.1 菊科植物修復(fù)Cd污染土壤

根據(jù)部分統(tǒng)計(jì)，我國已經(jīng)有20000 hm2耕地被重金屬Cd污染，每年約有1.46×109 kg的農(nóng)產(chǎn)品存在鎘超標(biāo)問題，受污染土壤日益增加。土壤被Cd污染也會直接傷害植物水分代謝、光合作用、呼吸作用、碳水化合物代謝、氮代謝等。Cd富集到植物中，被人類食用，威脅人類的身體健康。

其中，對鎘具有富集效果的菊科植物種類較多。隨著發(fā)展，不僅要求采用的植物進(jìn)行土壤修復(fù)具有良好的富集能力，還要求其具有美觀性、凈化環(huán)境。有蒲公英等的草本植物，也有像細(xì)葉百日草等的觀賞性植物，它們都有較好的富集效果，能滿足現(xiàn)在植物修復(fù)技術(shù)的多重要求。

2.2 菊科植物修復(fù)Pb污染土壤

被Pb污染的土壤是一個重要隱患對于糧食質(zhì)量安全來說。根據(jù)資料顯示鉛污染是全國土壤重要的污染物，而且受Pb污染的植物一旦進(jìn)入食物鏈，可能嚴(yán)重影響孩子生長發(fā)育和智力；土壤中Pb含量被認(rèn)為是城市化過程對土壤影響和危害程度最佳表現(xiàn)

有部分的菊科植物例如鬼針草和向日葵等，對Cd和Pb都有富集效果，菊科植物向日葵甚至對Cd、Pb和Zn三種重金屬有較好的累積效果。在實(shí)際復(fù)雜的環(huán)境中，擁有這些特點(diǎn)的菊科植物，即能夠?qū)煞N或者以上的重金屬有富集能力，是我們理想的研究對象。

2.3 菊科植物修復(fù)Cu、Zn和As等其他重金屬污染土壤

菊科植物對富集土壤中Cd和Pb的研究多于其他重金屬，但是也存在菊科植物對其他重金屬（Cu、As、Zn等）具有富集效果。

目前，在對菊科植物的研究中，更有許多都是具有觀賞性物種，就相比其他科非觀賞性的植物多出許多優(yōu)勢；若將它們進(jìn)行更深一步的試驗(yàn)，確定了其超富集能力，這樣又補(bǔ)充了耐受各種重金屬植物的基因庫，增加了各類Cd、Pb、Cu等重金屬植物毒理資料，可為以后提高植物修復(fù)技術(shù)提供依據(jù)和資源。

結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，人們在對土壤重金屬污染修復(fù)方法的選擇、研究方面，更加重視生物修復(fù)或者是建立在監(jiān)測基礎(chǔ)上的自然修復(fù)。利用植物修復(fù)受重金屬污染土壤是一個綠色環(huán)保的方法。同時又有研究者進(jìn)行的相關(guān)對比發(fā)現(xiàn)，具有生物量大、生長速度迅速的植物具有與超富集植物相近的或者是超過某些超富集植物修復(fù)能力，菊科植物就具備這樣的特征。到2011年，國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)了60余種富集植物，其中有大部分散布在菊科植物中，例如小飛蓬、鬼針草、白苞蒿、全葉馬蘭、紫莖澤蘭等植物。

[1]中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部,中華人民共和國國家統(tǒng)計(jì)局,中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.第一次全國污染源普查公報(2011).

[2]黃益宗,郝曉偉,雷鳴,等.重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)及其修復(fù)實(shí)踐.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013；03：409-417.