被污染土壤的植物修复研究.pdf

? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 被污染土壤的植物修复研究 周　国　华 (中国地质科学院 物地球物理地球化学勘查技术研究所 ,河北 廊坊 　065000) 摘 要 : 植物修复是利用植物吸收、降解、挥发、根滤、稳定、泵吸等作用机理 ,达到去除土壤、水体中污染物 ,或使污 染物固定以减轻其危害性 ,或使污染物转化为毒性较低化学形态的现场治理技术。植物修复对于重金属污染土壤 的治理修复具有重要意义。已有研究在累积与超累积植物的寻找筛选、植物对重金属等有害物的耐毒和解毒机 理、植物修复现场环境调控及根际处理技术等方面取得了大量成果。现代分子生物学、基因工程技术发展有可能 使植物修复技术取得重大突破。 关键词 :土壤污染治理 ;植物修复 ;重金属污染 ;超累积植物 中图分类号 : P632 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 1000 - 8918 (2003) 06 - 0473 - 03 　　土壤污染治理是一个世界性难题。在治理局部 性热点污染时 ,客土换土、冲洗、热处理、固化、玻璃 化、动电修复等常规治理技术或许能发挥一定的作 用 ,但对于大面积污染区 ,传统治理方法在经济上是 难以承受的 ,技术可操作性也很差。因此 ,探索开发 新的污染治理和环境修复技术是当前环境领域的研 究热点。由于植物修复具有治理效果永久性、治理 过程原位性 (对土壤环境扰动小) 、治理成本低廉性、 环境美学兼容性、后期处理简易性等经济技术优势 , 而成为国内外热点研究课题。 1 　植物修复及超累积植物的概念 植物修复是指利用植物吸收、降解、挥发、过滤、 固定等作用 ,净化土壤和水体中金属元素、有机污染 物、放射性核素的环境修复技术。与有机污染物可 降解性不同 ,利用植物吸收并通过收割以去除重金 属元素和放射性核素 ,是治理土壤、水体中这类污染 物的根本途径。因而 ,累积、超累积植物对于土壤金 属污染修复具有异乎寻常的意义。 早在半个世纪以前 ,金属矿产的植物勘查方法 研究发现 ,某些植物可以在富含金属元素的矿区土 壤上生长良好 ,甚至成为优势物种 ,具有良好的找矿 指示意义[1 ] 。这类植物在忍耐高含量金属元素的 同时往往表现出超乎寻常的金属元素吸收富集能 力 ,通常称之为累积植物 (accumulator plant) 。比较 典型的如广泛分布于蛇纹岩发育形成的富 Ni 土壤 上的庭荠属植物以及欧洲铅锌矿区的锌芹菜等。 Brooks 等研究认为[2 ,3 ] ,重金属含量超过一般植物 100 倍的植物属于超累积植物 ( hyperaccumulator plant) ,即 Cr、Co、Ni、Cu、Pb 含量要求达 1000 × 10 - 6以上 ,Mn、Zn 含量要求达 10 000 ×10 - 6以上。 现已发现 As、Cd、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Se 和 Zn 等元 素的超累积植物近千种 ,以 Ni 超累积植物为最多。 Cunningham 等列举了已发现的典型超累积植物种 及其元素含量 (表 1) [4 ] 。 　　　　表 1 　典型重金属超累积植物　　 　10 - 6 (干重) 元素 植物元素 含量 典型的超累积植物种名 植物地上部 元素含量 Cd 100 天蓝遏蓝菜(thlaspi caerulenscens) 1800 Co 1000 haumaniastrum robertii 10200 Cu 1000 高山甘薯(ipomoea alpina) 12300 Mn 10000 粗脉叶澳洲坚果(macadamia neurophylla) 51800 Ni 1000 九节木属(psychotria douarret) 47500 Pb 1000 圆叶遏蓝菜(thlaspi. Rotundifolium) 8200 Zn 10000 天蓝遏蓝菜(thlaspi caerulenscens) 51600 　　与一般植物不同的是 ,超累积植物在重金属含 量高的污染土壤以及重金属含量低的非污染或弱污 染土壤上 ,均具强烈的吸收富集能力 ,并且能将所吸 收的重金属元素大量运移至植物茎叶等地上部器官 中。据Baker 等 [5 ]和Lasat 等[6 ]的研究 ,超累积植物 茎叶与根中重金属元素浓度比可达 1 以上 ,而普通 植物一般远低于 1。Robinson 等对地中海沿岸一种 Ni 超累积植物 (A. bertolonii) 的研究表明 ,这一植物 不仅具有治理修复 Ni 污染土壤的能力 ,而且基本满 收稿日期 :2003 - 09 - 10 基金项目 :国家 973 项