木本植物修復土壤重金屬污染的前景展望

魯凡+永亮

摘 要：重金屬污染物主要是指密度在4以上約60種元素或密度在5以上的45種元素。隨著土壤重金屬污染的日益嚴重，人們對重金屬污染治理的研究越來越多。通常采用的物理及物理化學治理方法具有快速高效的有點，但成本較高還會破壞土壤的生物活性，而植物修復受到人們的重視，并成為污染土壤修復研究的熱點，本文對木本植物修復技術(shù)的發(fā)展做了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：重金屬；污染；植物修復

目前，全世界人們對重金屬的污染問題都極為關(guān)注，重金屬污染已成為焦點問題世界各國的土壤都存在不同程度的重金屬污染，全世界平均每年排放重金屬少則數(shù)萬噸多則千萬噸以上。所以去除土壤和水體中的重金屬已經(jīng)成為人類亟須解決的問題。

一、重金屬污染的危害

當重金屬在土壤中積累到一定程度時，會對生態(tài)安全構(gòu)成威脅，造成土壤肥力的下降，還會對食品安全構(gòu)成威脅，損害人類的健康。土壤對于進入其中的污染物質(zhì)具有一定的自凈作用，但這種凈化能力是有一定限度的，當進入土壤中污染物質(zhì)的數(shù)量超過其本身承載力時，土壤就會被污染。土壤重金屬污染物的獨特之處就是不能被生物所分解，而且土壤中很多重金屬也不能通過焚燒的方法去除。大部分重金屬元素可以被生物體吸收并積累體內(nèi)，還有可能轉(zhuǎn)化為甲基化合物，其毒性比重金屬的毒性還要強。與大氣和水體污染不同，土壤重金屬污染具有潛伏性、累積性和隱蔽性等特點，因此，修復土壤中重金屬污染的問題已經(jīng)是眾多環(huán)境工作者們研究較多的課題。

二、重金屬污染的治理

1.治理方法

目前土壤重金屬污染修復的方法主要有：（1）物理修復法，（2）物理化學修復法，（3）生物修復法。與傳統(tǒng)的物理和化學修復方法相比較， 植物修復在重金屬污染治理中具有不可替代的優(yōu)勢，近十幾年來，利用植物清除土壤重金屬污染物的修復技術(shù)已成為熱點，其利用綠色植物的新陳代謝活動來固定、提取和揮發(fā)環(huán)境中的重金屬污染物，通過收獲植物體以去除污染物，達到土壤污染治理的目的。植物修復成本低廉，只占常規(guī)處理方法費用的17—35%，同時植物修復可以減少土壤重金屬污染風險，且不破壞土壤環(huán)境質(zhì)量。植物修復以其治理過程的原位性，治理成本的低廉性，管理與操作的簡易性及環(huán)境美學的兼容性。日益受到人們的重視，并成為污染土壤修復研究的熱點之一，它是修復重金屬污染土壤的重要途徑之一。

2.木本植物修復的意義

植物修復技術(shù)是以植物對某種或某些重金屬元素的忍耐和超量富集理論為基礎(chǔ)，利用植物及其共存微生物體系，去除環(huán)境中重金屬污染物的一種修復技術(shù)。盡管超量積累植物在污染土壤修復方面有很好的應用前景，但目前發(fā)現(xiàn)的超量積累植物除少數(shù)幾種外，大多數(shù)植物植株矮小，重金屬的積累還會使植株生長緩慢，這為實際應用帶來了很大困難，是植物修復的限制性因素。對于木本植物修復重金屬污染土壤的問題，國內(nèi)外相繼開展了研究，樹木被認為是低費用、可持續(xù)、生態(tài)友好型的重金屬污染土地修復植物，采用木本植物修復重金屬污染土壤具有明顯的優(yōu)越性，木本植物的生物量大且有較長的生長周期，有巨大的根系、莖、枝、葉面積作用于環(huán)境，形成較大的綠色空間和根系網(wǎng)絡(luò)，對重金屬等污染物具有一定的吸收積累，且吸收積累的污染物不會進入食物鏈循環(huán)，也就不會危害到人們的健康。

3.木本植物修復的研究動態(tài)

有大量實例證明，在被重金屬污染的地方，一些樹木可以在惡劣的條件下生存。I.D. Pulford， C. Watson的研究表明利用木本植物修復吸收土壤重金屬有很大的潛力。雖然植株增長速度可能會低于其正常生長速度，但樹種由于對重金屬的耐性而存活下來，卻可以降低土壤中的重金屬含量。

有人對幾種喬木樹種重金屬累積特征進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)喬木吸收四種重金屬污染物以后，不同部位對重金屬吸收和積累的能力不同。根部對重金屬積累的較多，數(shù)目的地上部分對重金屬的吸收較少。樹木地下部分的對重金屬的吸收量大于樹木的地上部分，細根大于粗跟。樹種對不同重金屬累積能力也不同。四種重金屬在樹木體內(nèi)的含量依次為：Zn>Pb>Cu>Cd。我們還發(fā)現(xiàn)幾種喬木樹種中小葉榕、尾葉桉和潺槁樹對重金屬的抗性較強，可以考慮選擇這些樹種作為抗重金屬樹種進行重金屬污染地區(qū)的植被恢復。

通過對落葉松和楊樹積累重金屬特性的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)銅、鋅和鎘三中元素在樹木中積累量的比較，鎘的量最多，其次是鋅，最少的是銅。楊樹對重金屬的富集吸收大于落葉松對重金屬的吸收。而且木本植物修復凈化的時間都相對漫長。

郭艷麗、臺培東等研究發(fā)現(xiàn)木本植物對土壤中鎘的吸收在分類學上表現(xiàn)出規(guī)律性差異，即楊樹和柳樹>杏樹和李樹>刺槐和側(cè)柏。鎘在木本植物各組織和器官中的分布情況為：根系鎘含量低于莖葉，木質(zhì)部鎘含量低于葉片和韌皮部；楊樹和柳樹地上部的鎘富集系數(shù)較高。

木本植物修復中柳樹是目前研究最為深入的一種修復樹種。柳樹是楊柳科中的一屬，大多數(shù)柳樹喜歡生長在低洼的濕地處，共有400多種和多于200種雜交類型。柳樹有很多的變種和雜交品種，柳樹之所以有眾多的種型和變種，說明柳樹有多樣的基因類型，這為修復樹種的選擇提供了便利的條件。較大的生物量以及其侵入性的生長方式是許多柳樹樹種的特性。此外，柳樹能夠攝取較多養(yǎng)分、顯著的蒸騰作用以及其無性系的特性，這些對于重金屬萃的取都是非常有利的。這些都決定了它是一種高適應性樹種。

三、發(fā)展趨勢

木本植物具有生長迅速、生物量大、根系發(fā)達等理想特征，利用其對污染環(huán)境進行修復成為生物修復研究領(lǐng)域的一個熱點。目前，利用木本植物修復土壤中重金屬污染的研究主要集中在楊樹和柳樹上，對于其他樹種的研究較少。如通過分析自然生長的木本植物對土壤重金屬的吸附、累積變化規(guī)律，篩選出對土壤重金屬有較好修復作用的本土樹種植物，作為凈化重金屬污染的綠化樹種，將對重金屬污染地區(qū)的環(huán)境污染治理、生態(tài)恢復重建有重大的理論意義和現(xiàn)實意義，有著廣闊的應用前景和推廣價值。

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