植物修复技术在土壤污染治理中的环保应用策略

刘建国

（山东省淄博生态环境监测中心，山东 淄博 255040）

在当今时代，中国工业化水平的不断提高，不可避免地导致了许多化学品的过度使用，对我们赖以生存的环境造成了越来越严重的破坏，不仅影响着地球动植物的正常生长，还会对人类的生存和健康造成严重的危害[1]。在化学物品污染中最严重的是重金属污染，目前针对重金属的污染和破坏，很多专家、学者在研究不同的治理方法，重金属所引起的环境污染已经逐渐成为环境研究方面的一个热点问题。重金属污染指的是一些有毒的重金属对土壤、大气的污染，有毒的重金属如有Hg、Pb、Cr等，这些重金属是由化工、电镀、制革等行业排放到大气和土壤环境中，给土壤中的农作物和其他动植物造成不可逆转的危害，农作物的产量和质量都会受到很大影响，并且如果农作物含有的重金属含量超标对人的身体健康有很大危害[2]。所以，采取有效的手段、合理的方法对土壤中的重金属进行治理已成为需要迫切解决的问题。

1 植物修复技术在土壤重金属污染领域的优化应用策略

1.1 提高植物对重金属的吸收率

为提高植物对重金属的吸收率，需要强化对植物资源生物性能的判断，并结合土壤中重金属含量的特点，对植物修复技术的价值予以研究，使重金属吸收率的管理工作能够较为成熟地适应植物资源污染物的吸收管理需要，为重金属吸收效率的进一步优化创造有利条件[3]。在对具体的重金属资源生物特性进行研究的过程中，植物资源的应用者必须对重金属吸收管理工作的价值进行深入调查，结合重金属资源的形态及化学特性，对重金属吸收的实际效率加以考察，从而可以较为准确地判断植物吸收重金属的能力，为重金属吸收效率的有效控制提供支持[4]。

1.2 提升活性剂资源应用的合理性

土壤重金属污染问题的控制人员必须强化对微生物生成状态的关注，结合生物资源的表面活性剂特征，研究重金属资源的应用特点，从而实现对金属离子的有效控制，也可以实现土壤修复技术对各类化合物质的有效控制，为重金属解析质量的优化创造有利条件。在进行重金属形态分析的过程中，必须始终加强对金属资源游离状态的关注，根据活性剂应用前后土壤资源金属含量变化的特点，对重金属的解析状态进行统计，使活性剂资源应用价值的进一步改良可以拥有较为成熟的技术性保障。

2 超富集植物在土壤污染治理中的应用

2.1 超富集植物

1853年，意大利植物学家塞萨尔皮诺（Cesalpino）首次发现，生长在“黑色岩石”上的特殊植物可以吸收和积累重金属。根据新西兰科学家布鲁克斯（Brooks，1977）的说法，超级积累植物是可以从土壤中积累过量的重金属并将其移至地面的植物，其吸收量是正常植物的100倍以上，这不会影响植物的生长。贝克重新定义了超级存储工厂。包含1 000 mg/kg的铜、钴、镍、铅、铬或10 000 mg/kg或以上的锰或锌的植物，以及1 mg/kg或以上的植物。以金为例，镉含量为100 mg/kg1。之所以称其为超级电池，是因为它在地面上包含更多的重金属。中国学者也正在迅速研究过剩积累因子，周珊珊等[5]提出了一种评估因子，即生物积累因子。这是在特定生长季节，地面上的植物在单位面积上吸收的重金属总量的比率及土壤中的含量。一般认为，超高浓度植物的特征是在相同的生长条件下，植物茎（茎和叶）的重金属含量是正常植物的100倍。

2.2 重金属污染土壤修复机理

土壤中的大多数重金属污染物是以不溶状态存在的，只有转化为可吸收状态才能被吸收。超浓缩植物通过超强根重金属吸收系统吸收并在土壤介质中积累重金属。学者们目前正在进行的一项相关研究是，与其他植物一样，超浓缩植物中重金属离子的活化和吸收会导致根系分泌有机酸（例如脂肪酸），从而增强植物的根系。某些金属结合蛋白的直接分泌是将它们与重金属螯合。某些根祖细胞膜上的金属还原酶减少了高价重金属离子和重金属污染物，从而增加了污染物的溶解度。影响重金属吸收的主要因素是土壤、金属离子和重金属形态的拮抗和协同作用。金属离子进入根细胞，穿过根内胚层并进入木质部。与正常的非富营养植物相比，超浓缩植物可以将重金属离子从木质部转移到植物的顶部，从而更有效地离开叶子，金属运输能力甚至更为重要。另外，使植物暴露于重金属污染的压力下会影响植物的正常生长，包括延迟发芽，延迟生长甚至死亡。与普通植物相比，超浓缩植物可以排出重金属。重金属通过定位进入细胞，并与沉积物形成螯合物。研究表明，超浓缩植物的表皮、表皮组织和细胞内液泡有足够的空间存储重金属污染物。一些重金属污染物会与某些植物蛋白和多肽结合，形成沉淀。例如，超浓缩丝瓜叶中的镍主要储存在于细胞壁中，其余以液泡镍-有机酸络合物的形式存在，另一种形式以镍-组氨酸的形式存在。在细胞质中，锥虫薄叶中所含的48%的浓缩锌储存在叶片表皮细胞的液泡中。

2.3 超富集植物的种类

当前，世界上已经发现了700多种类型的重金属超级电池，并且已经报道了17种类型的铅电池。表1显示了工厂报告的高浓度金属和重金属。

表1 超富集植物分类

3 结语

植物修复技术是一种方便、广泛适用且环保的方法，可以修复被重金属污染的土地。恢复重金属污染的土壤是一个长期而复杂的过程，具有许多影响因素，并且单一的恢复方法非常困难。因此，有必要加强对物理化学结合方法的研究，以提高植物对重金属的抗性，增加植物生物量并提高植物修复的有效性。