植物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的環(huán)保應(yīng)用策略

劉建國

（山東省淄博生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 淄博 255040）

在當(dāng)今時(shí)代，中國工業(yè)化水平的不斷提高，不可避免地導(dǎo)致了許多化學(xué)品的過度使用，對我們賴以生存的環(huán)境造成了越來越嚴(yán)重的破壞，不僅影響著地球動植物的正常生長，還會對人類的生存和健康造成嚴(yán)重的危害[1]。在化學(xué)物品污染中最嚴(yán)重的是重金屬污染，目前針對重金屬的污染和破壞，很多專家、學(xué)者在研究不同的治理方法，重金屬所引起的環(huán)境污染已經(jīng)逐漸成為環(huán)境研究方面的一個(gè)熱點(diǎn)問題。重金屬污染指的是一些有毒的重金屬對土壤、大氣的污染，有毒的重金屬如有Hg、Pb、Cr等，這些重金屬是由化工、電鍍、制革等行業(yè)排放到大氣和土壤環(huán)境中，給土壤中的農(nóng)作物和其他動植物造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量都會受到很大影響，并且如果農(nóng)作物含有的重金屬含量超標(biāo)對人的身體健康有很大危害[2]。所以，采取有效的手段、合理的方法對土壤中的重金屬進(jìn)行治理已成為需要迫切解決的問題。

1 植物修復(fù)技術(shù)在土壤重金屬污染領(lǐng)域的優(yōu)化應(yīng)用策略

1.1 提高植物對重金屬的吸收率

為提高植物對重金屬的吸收率，需要強(qiáng)化對植物資源生物性能的判斷，并結(jié)合土壤中重金屬含量的特點(diǎn)，對植物修復(fù)技術(shù)的價(jià)值予以研究，使重金屬吸收率的管理工作能夠較為成熟地適應(yīng)植物資源污染物的吸收管理需要，為重金屬吸收效率的進(jìn)一步優(yōu)化創(chuàng)造有利條件[3]。在對具體的重金屬資源生物特性進(jìn)行研究的過程中，植物資源的應(yīng)用者必須對重金屬吸收管理工作的價(jià)值進(jìn)行深入調(diào)查，結(jié)合重金屬資源的形態(tài)及化學(xué)特性，對重金屬吸收的實(shí)際效率加以考察，從而可以較為準(zhǔn)確地判斷植物吸收重金屬的能力，為重金屬吸收效率的有效控制提供支持[4]。

1.2 提升活性劑資源應(yīng)用的合理性

土壤重金屬污染問題的控制人員必須強(qiáng)化對微生物生成狀態(tài)的關(guān)注，結(jié)合生物資源的表面活性劑特征，研究重金屬資源的應(yīng)用特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對金屬離子的有效控制，也可以實(shí)現(xiàn)土壤修復(fù)技術(shù)對各類化合物質(zhì)的有效控制，為重金屬解析質(zhì)量的優(yōu)化創(chuàng)造有利條件。在進(jìn)行重金屬形態(tài)分析的過程中，必須始終加強(qiáng)對金屬資源游離狀態(tài)的關(guān)注，根據(jù)活性劑應(yīng)用前后土壤資源金屬含量變化的特點(diǎn)，對重金屬的解析狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使活性劑資源應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步改良可以擁有較為成熟的技術(shù)性保障。

2 超富集植物在土壤污染治理中的應(yīng)用

2.1 超富集植物

1853年，意大利植物學(xué)家塞薩爾皮諾（Cesalpino）首次發(fā)現(xiàn)，生長在“黑色巖石”上的特殊植物可以吸收和積累重金屬。根據(jù)新西蘭科學(xué)家布魯克斯（Brooks，1977）的說法，超級積累植物是可以從土壤中積累過量的重金屬并將其移至地面的植物，其吸收量是正常植物的100倍以上，這不會影響植物的生長。貝克重新定義了超級存儲工廠。包含1 000 mg/kg的銅、鈷、鎳、鉛、鉻或10 000 mg/kg或以上的錳或鋅的植物，以及1 mg/kg或以上的植物。以金為例，鎘含量為100 mg/kg1。之所以稱其為超級電池，是因?yàn)樗诘孛嫔习嗟闹亟饘?。中國學(xué)者也正在迅速研究過剩積累因子，周珊珊等[5]提出了一種評估因子，即生物積累因子。這是在特定生長季節(jié)，地面上的植物在單位面積上吸收的重金屬總量的比率及土壤中的含量。一般認(rèn)為，超高濃度植物的特征是在相同的生長條件下，植物莖（莖和葉）的重金屬含量是正常植物的100倍。

2.2 重金屬污染土壤修復(fù)機(jī)理

土壤中的大多數(shù)重金屬污染物是以不溶狀態(tài)存在的，只有轉(zhuǎn)化為可吸收狀態(tài)才能被吸收。超濃縮植物通過超強(qiáng)根重金屬吸收系統(tǒng)吸收并在土壤介質(zhì)中積累重金屬。學(xué)者們目前正在進(jìn)行的一項(xiàng)相關(guān)研究是，與其他植物一樣，超濃縮植物中重金屬離子的活化和吸收會導(dǎo)致根系分泌有機(jī)酸（例如脂肪酸），從而增強(qiáng)植物的根系。某些金屬結(jié)合蛋白的直接分泌是將它們與重金屬螯合。某些根祖細(xì)胞膜上的金屬還原酶減少了高價(jià)重金屬離子和重金屬污染物，從而增加了污染物的溶解度。影響重金屬吸收的主要因素是土壤、金屬離子和重金屬形態(tài)的拮抗和協(xié)同作用。金屬離子進(jìn)入根細(xì)胞，穿過根內(nèi)胚層并進(jìn)入木質(zhì)部。與正常的非富營養(yǎng)植物相比，超濃縮植物可以將重金屬離子從木質(zhì)部轉(zhuǎn)移到植物的頂部，從而更有效地離開葉子，金屬運(yùn)輸能力甚至更為重要。另外，使植物暴露于重金屬污染的壓力下會影響植物的正常生長，包括延遲發(fā)芽，延遲生長甚至死亡。與普通植物相比，超濃縮植物可以排出重金屬。重金屬通過定位進(jìn)入細(xì)胞，并與沉積物形成螯合物。研究表明，超濃縮植物的表皮、表皮組織和細(xì)胞內(nèi)液泡有足夠的空間存儲重金屬污染物。一些重金屬污染物會與某些植物蛋白和多肽結(jié)合，形成沉淀。例如，超濃縮絲瓜葉中的鎳主要儲存在于細(xì)胞壁中，其余以液泡鎳-有機(jī)酸絡(luò)合物的形式存在，另一種形式以鎳-組氨酸的形式存在。在細(xì)胞質(zhì)中，錐蟲薄葉中所含的48%的濃縮鋅儲存在葉片表皮細(xì)胞的液泡中。

2.3 超富集植物的種類

當(dāng)前，世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了700多種類型的重金屬超級電池，并且已經(jīng)報(bào)道了17種類型的鉛電池。表1顯示了工廠報(bào)告的高濃度金屬和重金屬。

表1 超富集植物分類

3 結(jié)語

植物修復(fù)技術(shù)是一種方便、廣泛適用且環(huán)保的方法，可以修復(fù)被重金屬污染的土地?；謴?fù)重金屬污染的土壤是一個(gè)長期而復(fù)雜的過程，具有許多影響因素，并且單一的恢復(fù)方法非常困難。因此，有必要加強(qiáng)對物理化學(xué)結(jié)合方法的研究，以提高植物對重金屬的抗性，增加植物生物量并提高植物修復(fù)的有效性。