植物修复重金属污染土壤的研究进展

生态环境２００８，ｌ　７（２）：８５８．８６５　

Ｅｃｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ　Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｄｉｔｏｒ＠ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ　

重金属污染土壤植物修复研究进展　

鲍桐Ｌ。，廉梅花　，孙丽娜　，孙铁珩Ｌ　，苏磊　，雷刚　

１．中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳１１００１６；２．沈阳大学环境工程重点实验室，沈阳１１００４４；３．中国科学院研究生院，北京１０００３９　

摘要：土壤重金属污染是当今世界面临的主要环境问题之一。植物修复定义为利用绿色植物去除环境中的污染物或使其无害　

化的生物技术。与传统环境修复技术相比，植物修复技术具有治理成本的低廉性，环境美学的兼容性，治理过程的原位性。　

本文主要对超富集植物的概念和特征、土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植物修复技术的强化措施进行　

了综述，并对植物修复的近期研究工作进行了展望。　

关键词：植物修复；重金属；土壤污染；超积累植物　

中图分类号：Ｘ５３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２．２ｌ７５（２００８）０２．０８５８．０８　

２０世纪５０年代后，全球环境问题的出现，迫　

使人类反思已经走过的历程和自己的行为，尤其是　

ｌ９６２年美国海洋生物学家Ｒａｃｈｅｌ　Ｃａｒｓｏｎ出版了划　

时代的科普名著《寂静的春天》，引起世人对环境　

问题的高度关注。随着１３本ｌ９５３一ｌ９５６年水俣病　

（Ｈｇ污染）、ｌ９５５－－１９７２年骨痛病（Ｃｄ污染）以　

及ｌ９６１年四１３市哮喘病（ＳＯ２和重金属粉尘复合污　

染）等事件的发生，重金属污染问题研究被提上了　

议事１３程。目前，重金属引起的土壤污染正１３益成　

为环境、土壤科学家们的研究热点问题。　

重金属是指原子密度大于５　ｇ／ｃｒｎ３的一类金属　

元素，大约有４０种，主要包括Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ｐｂ、　

Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｓｎ等。但是，从毒性角度一般把Ａｓ、　

Ｓｅ和Ａｌ等也包括在内。重金属离子（如Ｃｕｎ、ｚｎ　

上海农业科技　２０１ｌ一５　土壤重金属污染物来源及植物修复技术研究进展　张峻（上海市闵行区蔬菜技术服务中心２０１１００）　付蓉蓉（上海交通大学农业与生物学院）　摘　要：随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种途径进人土壤，造成土壤中重金属元素富　集，严重影响到整个人类生存环境的质量。植物修复技术作为一种新兴的绿色、生态、高效的修复技术，在土　壤重金属污染修复中具有良好的发展前景。为给土壤重金属污染治理提供科学依据，在讨论土壤重金属污染物　来源的基础上，论述了植物修复技术的研究进展，以供参考。　关键词：土壤重金属污染物；来源；植物修复技术　土壤是环境的重要组成部分，承担着环境中大约９０％的　污染物…，是农业生产的重要资源。土壤重金属污染是通过　人类活动使重金属进入到土壤中，致使土壤中重金属明显高　于土壤原始含量，并造成生态环境质量恶化的现象　Ｉ。重金　属在土壤中一般不易随水淋滤，不能被土壤微生物分解，相　反，重金属可在土壤环境中富集，甚至某些重金属会转化为　毒性更大的甲基化合物。由于土壤重金属污染的隐蔽性，使　人们不易觉察或注意，但一旦其毒害作用表现出来就难以消　除。随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种　途径进入土壤，造成土壤中重金属元素的富集，这不但影响　农产品产量与品质，而且影响大气和水环境质量，并可通过　食物链危害动物和人类的健康和生命。为控制和治理已被重　金属污染的土壤，利用植物修复技术，将某种特定的植物种　植在重金属污染的土壤上，通过该种植物对土壤中特定重金　属元素的吸收富集，而后将植物收获并进行妥善处理（如灰　化回收），从而将重金属移出土壤，达到治理污染与恢复生态　的目的ｌ３Ｉ。本文在讨论土壤重金属污染物来源的基础上，论　述了植物修复技术的研究进展，以期为土壤重金属污染治理　提供科学依据。　１　土壤重金属污染物的来源　１．１工业污染　随着经济的发展，人们对工业的开发利用越来越重视，　但在一些经济欠发达地区，人们的环保意识较弱，加上我国　目前的科技发展水平低和经济实力差，导致大部分工业废弃　物未经处理，直接排放进自然环境中。如：工矿企业排放的　烟尘、废气中含有重金属，最终通过自然沉降和雨淋沉降进　入土壤；固体废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、　水洗等，重金属以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散，固体废　弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大。据统计，中国　因工业三废污染的农田近７００万ｈｍ：。有报道称　１，南京某合　金厂周围土壤中的Ｃｒ含量大大超过土壤背景值，Ｃｒ污染范　围以工厂烟囱为中心，达ｌ１５　ｋｍ　。　１．２农业污染　为追求高产、稳产，在农业生产中使用了大量的农药、化　收稿日期：２０ｌ０一¨一２９　肥等。含镉、汞的磷肥，含有汞、砷，铜、锌等重金属的农　药，以及利用未经处理的污染水灌溉农田，都会导致土壤的　重金属污染，且对农作物的产量及品质造成极大的不良影　响。同时加上地膜的大面积使用，也使Ｃｄ、Ｐｂ等进入土壤，　加重了土壤的重金属污染程度。此外，畜禽养殖也是导致土　壤重金属污染的重要方面，由于在使用的配方饲料中会添加　适当比例的重金属元素Ｉ５　Ｆ，过量的重金属元素通过动物排泄　进入土壤或水域，或通过有机肥的形式施入农田。　１．３交通运输　道路两侧土壤中的重金属污染物主要来自汽车尾气排　放、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体、粉尘的　沉降，污染元素主要为Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ等ｌ６Ｉ。汽车尾气排放的　主要污染物有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等，这　些物质随风飘落，进入土壤，形成污染。它们一般以道路为　中心呈条带状分布，污染强度因距离公路、铁路，城市以及　交通量的大小有明显的差异。　２植物修复技术　植物修复是指将某种特定的植物种植在受重金属污染的　土壤上，利用植物及其根系微生物对污染土壤、沉积物、地　下水和地表水中的重金属进行清除的一种有效的生物技术。　由于这种植物对土壤中特定重金属元素具有特殊吸收富集能　力，种植一段时间后，将其收获后并妥善处理（如灰化回收）　后即可将这种重金属移出土体，从而达到污染治理与生态修　复的目的！’，　。　２．１超积累植物及其吸附重金属机理　超积累植物是植物修复技术的基础，其发现带动了植物　修复技术研究的发展。１９７７年Ｂｒｏｏｋｓ等　ｉ首先提出超积累植　物概念，当时定义为地上部分Ｎｉ含量＞１　０００　ｇ／ｇ（干重）　的植物，后来，随着其他重金属超积累植物的陆续发现，一　些学者对此定义作了修改。通常，超富集植物的界定可考虑　以下因素：（１）超积累植物的生物富集系数（植物地上部分重　金属含量与土壤重金属含量的比值）＞ｌ；（２）植物地上部　分重金属含量与根中重金属含量的比值＞ｌ，这表明植物能　有效地把重金属从根转运到地上部分；（３）超积累植物对重　金属具有耐性能力，能解除重金属对植物造成的毒性ｌ１０】。由　于各种重金属在地壳中的丰度及在土壤和植物中的背景值存　一

２０１２年２月　热带农业科．学　Ｆｅｂ．２０１２　ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＴＲＯＰＩＣＡＬ　ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥ　第３２卷第２期　Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２　

施肥措施对重金属污染土壤一植物系统　

影响的研究进展①　

俞花美　，２）②　

（１　

２　

３　

４　焦　鹏。　葛成军　，３）　陈　淼。　陈秋波　宋启道　

中国矿业大学（北京）化环学院　北京１０００８３；　

海南低碳经济政策与产业技术研究院　海南海口５７０２２８；　

海南大学环境与植物保护学院　海南海口５７０２２８；　

中国热带农业科学院　海南海口５７１１０１）　

摘　要　植物修复作为一种原位修复方法，因其投入成本低、拥有良好的经济效益和生态协调性等优点而成为　国内外研究热点．在重金属污染农田实地得到广泛应用。本文综述施肥农艺措施强化重金属污染土壤植物修复　以及对土壤一植物系统影响的研究进展，如土壤重金属含量和生物有效性的影响等，以便进一步提高植物修复　效率．为今后规模化修复重金属污染农田土壤提供参考。　关键词施肥：重金属：土壤污染；植物修复　分类号Ｓ１５８　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｎ　Ｈｅａｖｙ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ　

ｏｆ　Ｓｏｉｌｓ　ａｎｄ　Ｐｌａｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＹＵ　Ｈｕａｍｅｉ　ＪＩＡＯ　Ｐｅｎｇ　ＧＥ　Ｃｈｅｎｇｊｕｎ　・。’ＣＨＥＮ　Ｍｉａｏ。’ＣＨＥＮ　Ｑｉｕｂｏ　ＳＯＮＧ　Ｑｉｄａｏ　’　

（１　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ；　２　Ｈａｉｎａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｌｏｗ－Ｃａｒｂｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｈａｉｋｏｕ，Ｈａｉｎａｎ　５７０２２８，Ｃｈｉｎａ；　３　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｐｌａｎｔ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｈａｉｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ，　Ｈａｉｎａｎ　５７０２２８，Ｃｈｉｎａ；　４　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｔｒｏｐｉｃａｌ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈａｉｋｏｕ，Ｈａｉｎａｎ　５７　１　１０１，Ｃｈｉｎａ）　

土壤重金属污染修复及其研究进展

当前土壤污染问题日趋严峻，已威胁到农产品质量安全。而土壤污染中主要的金属污染尤为突出。如何有效治理土壤重金属污染，保护耕地，保障食品安全已成为当前社会发展的一个棘手问题。针对各种修复技术的原理、实用性及其国际研究与发展动态，本文提出几点新的研究进展。

标签：土壤污染；重金属污染；修复技術

近年来食品安全问题一直是人们关注的热点，食品安全与人体健康有着密不可分的关系，关注食品安全就是关注自身健康。目前，土壤重金属污染的修复技术主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、植物修复方法。

1.物理化学技术

1.1化学固化

重金属在土壤中具有可移动性，而移动性取决于其在土壤中的存在形态，土壤的理化性质，因此通过改变这些条件来调节重金属在土壤中的移动性，进而达到降低重金属污染的目的。化学固化方法就是加人土壤添加剂改变土壤的理化性质，通过重金属的吸附或共沉淀作用改变其在土壤中的存在形态，使土壤中的有毒重金属固定。化学固化方法能在原位固化重金属，可大大降低修复成本，但该法不是一个治本的措施，重金属仍滞留在土壤中。

1.2土壤淋洗

土壤淋洗是用淋洗液来淋洗污染土壤，把土壤固相中的重金属转移到土壤液相。土壤淋洗技术实际操作较为复杂，虽能有效去除土壤中的重金属，但由于投资过高，并有可能造成土壤二次污染，因此在大面积土壤污染中应用较少。同时土壤淋洗技术的关键在于寻找一种提取剂，既能提取各种形态的重金属，又不破坏土壤结构，还能保证投入较少，这也将成为日后研究的重点。

1.3电动修复

电动修复技术是一种净化土壤污染的原位修复技术，主要是针对受污染的低透水系数土壤及地下水的修复，其基本原理是将电极插入受污染土壤或地下水区域，通过施加微弱电流形成电场，污染物则在电场产生的各种电动力学效应下沿电场方向定向迁移，到达电极区的污染物则经过电沉降或共沉积等方式在电极棒附近抽水，或者与离子交换树脂复合的方式将污染物集中处理或分离。相信在不久的将来电动修复将成为一个主要的土壤污染修复方法。