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本文作者：田華作者單位：建昌縣環境監測站

隨著工農業生產的快速發展，土壤的重金屬污染也逐漸成為一個影響居民健康的重大環境問題之一。重金屬元素很難被土壤微生物降解，一旦土壤被污染，將很難進行治理，而且會通過水體和大氣進入食物鏈，最終影響人類的身體健康。因此，對重金屬污染土壤進行修復已成為土壤學和環境科學領域的重要研究內容。

1土壤重金屬的來源

重金屬通過多種渠道進入土壤。主要有含重金屬的礦山開采、金屬冶煉；過量使用含有重金屬的農藥、化肥，尤其是磷肥，比氮肥和鉀肥含有更多的重金屬；使用含鉛及有機汞的農藥，不但會改變土壤的團粒結構，造成土壤營養流失，而且也會使土壤重金屬含量增加；飼養動物的飼料添加劑中，也常含有高含量的銅和鋅，這會使有機肥料中銅和鋅含量也明顯增加，長期使用含有重金屬的畜禽糞便作為有機肥也可能造成土壤重金屬污染；大氣沉降和汽車排放的尾氣也會造成土壤重金屬的含量增加；用含有重金屬的污水進行污灌也會造成土壤重金屬富集，造成污灌區土壤重金屬中汞、鎘、鉛、鉻等重金屬含量逐年增加。

2土壤重金屬污染的危害

土壤受鎘、鉻、汞、砷、鉛等重金屬元素的污染，能造成植物體的生長和發育障礙，而且會影響農產品的質量和產量，導致農產品味道變差、容易腐爛，甚至會出現難聞的氣味。例如鎘與巰基氨基酸和蛋白質的結合會引起植物體蛋白質失活，嚴重的甚至會引起植物體死亡；鎘會參與形成氧自由基，影響植物體抗氧化酶活性，會破壞細胞膜系統、蛋白質、核酸等大分子物質，使水稻葉綠素合成和植株生長受到抑制。植物受錳、汞、鉛等金屬元素的污染，一般不引起生長發育障礙，但金屬元素能在植物體可食用部位蓄積，并能進入食物鏈，人和動物食用受重金屬污染的糧食后，重金屬會富集到人體和動物體中，引發癌癥等多種疾病。例如水俁病、骨痛病等典型例證。土壤重金屬污染還會導致大氣水體生態系統退化等次生生態問題，也會帶來重大經濟損失。

3土壤重中金屬污染修復技術

治理方法主要有：換土土和深耕翻土法、隔離法、工程去除、覆蓋法、客土法等。工程學方法適合于受金屬污染嚴重的、面積較小的且集中處理的土壤，往往需要將土壤挖出后異地處理，不但耗資大，而且會破壞土壤結構和傷害土壤微生物，不適合于大規模、中強度的重金屬土壤污染。與此同時還易造成重金屬“二次污染”。最近30年，土壤的生物修復技術已經逐漸發展成為土壤污染修復研究的熱點問題，植物修復技術顯示了其處理土壤重金屬污染的優勢如成本低、對土壤影響小、具有美學特點。植物修復是指利用富集植物將重金屬從土壤中萃取出來，并轉移到植物的可收獲的部分，收獲季節，將植物灰化并且可以回收重金屬，用此種方法可將該種重金屬移出土體，這樣就降低了土壤中重金屬的濃度達到污染土壤的治理和生態修復的目的。本文主要介紹植物萃取、植物穩定、植物揮發和根際過濾四大類植物修復技術。

3.1植物提取

也叫植物萃取和積累，是由Chaney最早提出，它是富集植物的根系將重金屬從土壤中吸收并轉運到植物的地上部分存儲起來，把植物的地上部分收獲后集中處理或回收重金屬，即可消除土壤中重金屬污染。次方法是目前研究最多的，也是最有前景的方法。可以人工發現具有很強吸收重金屬能力的超累積植物，或者采用向土壤中添加螯合劑的方法來誘導植物產生超累積的能力。目前已經發現的超積累植物共有700余種，其中積累鉻、鈷、鎳等的量一般大于0.1%，錳、鋅可大于1%。據報道，華南農大對重金屬污染土壤進行了盆栽淋洗試驗，而后種植東南景天，鎘和鋅的植物提取率分別可達土壤鎘的30%～40%和土壤鋅的6.5%～6.9%；此種方法對于植物的要求是植物體內能積累高濃度的重金屬且能正常生長，不要只能積累單一的，要能同時積累多種的重金屬，植物體生長速度快，生物量要大，抗病力要強。

3.2植物固定

通過植物的一些特性將土壤中的重金屬轉化為相對無毒或低毒的物質，降低土壤中重金屬的流動性，降低生物利用性，減少重金屬污染地下水并進入食物鏈的可能性。例如，植物的枝葉分解物、根系分泌物固定金屬離子，腐殖質螯合固定重金屬離子。此種方法沒有將重金屬從污染的土壤中去除，也沒有徹底解決土壤污染問題，如果環境發生變化，重金屬的有效性還會改變。此種方法對于廢棄礦山處理、垃圾填埋場處理、污水廠污泥效果很好。目前常用的植物有一些野生植物和一些產量高的農作物，例如楊樹、油菜、印度芥菜、苧麻等。該方法處理過的土壤可以種植一些低富集性的的農作物品種，來降低重金屬污染食物鏈的風險。

3.3植物揮發

植物揮發指某些重金屬通過植物根系的吸收轉化為可揮發態，從土壤和植物表面揮發到大氣中，從而減少土壤中的重金屬含量。目前研究最多的是非金屬元素硒、砷和類金屬汞。例如，洋麻可以使土壤的47%的三價硒轉化為甲基硒并從植物體揮發出去；煙草可以把毒性大的二價汞轉化為氣態的汞，揮發出去；海藻能吸收砷，把砷轉化為（CH3）2ASO2后揮發出體外。該方法受植物根系范圍等限制，處理能力不是很強。

3.4根際過濾

根際過濾是指，植物利用龐大的根系和巨大的根系表面積過濾、吸收污水中的重金屬污染物并保存在植物根部。該技術主要適用于水生作物，用于旱生植物的有各種耐鹽的野草如牙買加克拉莎草，向日葵、印度芥菜以及一些水生植物如寬葉香蒲等。

4植物修復技術的優點和缺點

4.1優點

1）修復成本低。無需專門的設備和專業技術人員，易于實施。在美國有實踐數據表明，每年植物修復技術的種植費用及管理費用為200~10000＄／hm2，也就是每年僅為0.02~1.00$/m2，費用要比傳統的處理方法低幾個數量級。2）是原位處理技術，保持土壤結構的同時還會提高肥力、增加有機質含量。有利于固定土壤，防止水土流失。3）對于收獲的植物，進行集中處理，既避免二次污染，又可以從植物體中回收貴重金屬，獲得經濟效益。

4.2缺點

1）目前發現的超積累植物大部分根系短小，生長慢，只能吸收土壤表層20cm內的重金屬。2）超積累植物一般只能富集某種單一的重金屬，不適于多種重金屬復合污染的區域。3）植物生長過程中會受到溫度、濕度、土壤等各種環境條件的限制，引種時應該選擇適合本地氣候特點的植物品種。

5植物修復發展方向

最近30年，此項技術一直處于快速發展之中，具有廣闊應用前景。日本、美國正在研究轉基因超累積植物，中國也已經篩選出一些砷、銅、鋅、鎘的超富集植物，解決了重金屬污染土地的植物修復技術中的很多難題。此種技術利用太陽能，適合用于中低濃度重金屬污染土壤的治理，成本低，具有良好的生態效益。植物修復技術發展方向主要是：基因工程的應用、尋找更多的野生超積累植物和超富集植物體內重金屬的回收再利用等幾個方面。