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重金属污染土壤的植物修复技术
邢前国，潘伟斌，张太平 (华南理T大学环境科学与上程系，J。州510640)
【摘要】 土壤受萤金属污染的状况在围内外部相当严重．传统的重金属污染七壤的修复技术存在许多雉以克服的缺
陷；近年柬，一种运』H植物来去除肯毒重金属的新兴修复技术(植物修复技术)给这一问题提供r良好的解决途径，
i蛊技术被认为是一种低成本有效的“绿色”技术。但其丰要缺点是修复周期较长．筛选、培育超积累植物咀及提高十
壤巾重金属的生物有教性足提高植物吸收效果、缩矩修复周期的关键。本文就超积累植物的筛选、转基闻超积累植物
及螫台剂强化植物吸收等热点问题的研究进展作了介绍，并对我闻当前植物修复技术研究工作的重点提出r建议。
关键词： 蕈金属；植物修复；超积累植物；转基因植物；螯台剂
中图分类号：x．5 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2003)00-275—05
oⅡPhytoremedjaHonofHe wM咖ICoⅡ招minated捌ls，XINGQian一譬u0，PANWej．bin，ZHANG丁8；一ping(Depam)1ent
OfEnvimTlmen诅lScienceandEngIneering，southC inaUniversitvofTechnoIogy，Guangzh叫510640，China)
Abstract1hesituatjonofsoilcontaminationbyheavymetaIsisverysevereallovcrmeworId，卸dthe廿aditionaIremedlallon
technoIogieshavmanvdefectsthatarehardt0beovercomeRec ntly，anascenlphytoremediationtechnoIogy，inwhlchpIanb
wasusedtoclca兀uptheheavyme协1sinsoil，wasdeVeIoped明dh叩edtosolvethepmblem，andthistechnologywasregarded
asacost_e雎吐ive‘jgreell”techn0109y．Howeveritneededmuch10ngertimeth卸otller的ditionaltechnologies，s0，screeni“g
a11dbrcedin2hyperaccumulatorsandincrea ingthebioavailabilhofheavvmetalsinsoilbecamethkcytoimPmvethet亿ct
ofint“eandshorlcnIhep盯jodofremediation．ThIspaperreviewedsomerec∞thoItopicsandthe打pmgrcssesin廿1 最eld
inc】uding：scrceningofhyperaccumulators，traflsgenjchype ccumulators，龃dchclate—enhancedp ytorcmediation，etal；Som
suggestionswerealsoputfo九vardfort11eworkof叫rcountryinthisneId
Keywords：Heavymctals；Phytorclnedia“On；Hyp∞糙cumulator；TransgenicpIallts；Chelate
人类活动诸如采矿、冶炼、加工、农业及废弃物
处置等所带来的重金属污染，已污染大片的上壤，并
止逐步变成‘个全球问题。L壤．植物系统是地圈及
牛物圈基本构成单位，重余属污染不仪对农作物的收
成与质量有重要影响，而且还影响到大气及水环境质
量，甚至通过食物链危及人类健康【64J。美国优先治
理清单(NPL)上列出了1200处有待处理的受污染
土壤，其中60％是受重金属污染，而重金属的污染
在其他国家甚至更为突出”“⋯。据有关报道，我国受
Hg、Cr、cd、Pb等重金属污染的耕地面积达2×108
hm2，约占总耕地面私!的I／5⋯。在广东某矿区，由于
采矿活动的影响，周边重金属严重污染最严重的地方
农田含铅量超国家标准44倍，有些村成了癌症高发
村。上壤的重会属污染问题已受到全世界的关注，人
们已经开始研究重金属污染的来源、污染行为及对人
体健康和环境的影响，研究修复行动管理、评估其风
险，研究其相关修复技术等。在我国土地资源很紧张，
上壤重金属污染更是迫切需要解决的问题。
1 重金属污染土壤的修复
1．1传统的重金属污染土壤修复技术
修复方式的选择上耍取决于污染物的特性，重金
属不同于有机物污染，它们难以生物降解，这给其修
复带来很大困难。土壤重金属污染的传统修复方法通
常采用物理、化学的方法，如排土填埋法、稀释法、
淋洗法、物理分离法、稳定化及电化学法等178J。传
统修复方法的原理丰要是通过减少土壤表层污染物
的浓度，或增强土壤中的污染物的稳定性使其水溶
性、扩散性和牛物有效性降低，从而减轻其危害。
传统的土壤重金属污染治理方法虽然治理效果
较好，历时较短，但这些方法往往有许多缺陷，如，
成本高，难于管理，易造成二：次污染，对环境的扰动
大等。比如，在澳大利亚，主要是将受重金属污染的
土壤取出运到填埋场进行填埋MI。而对于广大的污染
比较严重的发展中国家，它们经济水平不高，这类技
术的应抖I将受到限制。为寻求更有效、可行的解决办
法，近年来，一种针对重金属污染的植物修复技术
(phytoremediation)引起了公众及科学界的广泛兴
趣。这种技术，通过金属积累(metal-accuITlulating)
甚余项H：广州市科技计划资助项目(2001J01l一叭)。
作者简介：邢时困(1975～)，畀，湖北广水，顺士研究牛．1：要M
事生志工程与外境修复。
2003．04-02收稿，2加3一06—13接受
万方数据
!!! 兰查型兰．。。．一． 一—————．!；羔
植物吸收、转运并私!累从而去除土壤或水体中有害金
属(包括放射性物质)．被誉为一种低成本、有效的
绿色技术⋯l。
1．2重金属污染的植物修复技术及其评估
植物修复技术aJ用于上壤、底泥、污泥、地表水、
地下水的有机污染物、雨金属以及放射件污染物，}
要有以下四种⋯“w：
植物捉取(phvtoextracton)：利用高生物量的植
物和适合的土壤改良荆使金属从上壤转移并富积在
植物的地上部分，再利用传统的农、Ik作业方式进行收
割。该方法主要}}】来处理上壤、底泥和污泥。它最适
合于浅屡受污染程度较低(2．5～100mg·kg．。)的上
壤的修复”⋯。
植物过滤(phy【onl廿ation)：通过生物或非生物
的过程，将根际周围液体中的污染物吸附或沉积在根
部表面，或者吸收转移到根的内部，这种方式称为根
际过滤(rhizonhration)；另外一种利I阡j植物幼苗的
类似方式称为幼苗过滤(blastofiltration)。该技术可
用丁处理抽上来的地下水、地表水、以及废水，通常
适用于低浓度、水量高的情况。。
植物挥化(phvtov01atilization)：主要是引对se、
Hg等挥发性金属，污染物只是从士壤经植物转移剑
大气当中进行稀释。考虑到现场空气中的挥发性金属
浓度及金幅的沉降，该方法实际上存在‘定的风险
㈣。
植物稳定化(phytostablization)：上壤中的重金
属可通过三种方式稳定下来，即，被植物的根吸收、
在体内富集，或者被吸附到根的表面，或者在根际区
沉淀下来；植物及其根部呵防Jr污染物被M或水侵蚀
而迁移，还可防止其在上壤中渗漏及扩散。由于污染
物仍然在原地、存在风险，该技术通常只作为一种暂
时的处理方式，土壤有待进一步处理。
由上所述可知，真止较适合于l：壤重金属污染的
植物修复技术半要是植物提取技术；它的操作流程如
图1⋯4，’”。植物修复技术的主要优点有【8，“”j：同
传统的处理方式相比，避免了大量的掘土工作及繁重
的交通，其成奉低，更适合于大规模的应用；以阳光
为能源，不仪可以去除土壤中的重金属、空气中的污
染物，还可以保养或改善上壤结构、肥力和生物多样
性，有利于上壤生态系统的保持；富积的危险废物要
求的处理设施较小，且还有可以将重金属进行吲收；
植物对污染地景观有美学价值，对环境基本上没有破
坏作用，易为公众所接受。
当然同其他技术一样，植物修复技术也有不足之
处，土要表现在：大多数超秘累植物根较浅，生物量
小，生长缓慢，通常比其他物理．化学技术耗时长；
土壤质构、pH值、盐度、污染物浓度及其他毒性物
质可能使超积累植物植被的形成受到限制；污染物可
能通过落叶重新同到上壤中去；超秘累植物可能为人
或动物误食导致食物链的污染。不过，由于其比较优
势更为突出，科学工作者对这种应用于重金属染染上
壤的修复技术寄予厚望，并努力尝试采取各种措施来
弥补其不足之处。
2土壤重金属污染植物修复技术的研究热点
1983年，chaney首次提到将超积累植物用于去
除受污染土壤中的金属的可能性，1993年McGrath
等也提出了这一观点【】⋯。但修复周期较长是植物修
复技术的主要缺点，它使该技术的工程应用受到很大
限制，如何提高植物的吸收效果、缩短修复周期是当
前最受关注的问题，而选育超秋累植物、提高土壤中
重金属的生物有效性则足解决这一问题的关键。为了
提高植物修复技术的应用效果，目前世界上的相关研
究丰耍致力于以下几个方面：首先，对植物种及其
提取强化措旖：添加整台剂或肥料、
一J撼船等麓”德aDsorpn咖：a删mgcnelates
fenilizcrs，adjustingpHvalue，etal
收割、后处理；焚烧发电、回收金属，堆肥，压缩填埋等
Harvesd“ga11dprocessi”g：incinerati“gforPoweLrecyc“ngmetals，
compostin昌compactingandlandn川ng，eta1．
图1植物提取技术操作流程
FiglThechartofpmc姻sofphytoext聃ctbⅡ
万方数据
万方数据
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!塑 些堕堕：筻：重全堕耍塑!；望塑堕塑堡墨垫坐——————————!翌
到明显的活化，提高了植物对锌的吸取”“。
3结语
我国的经济水平不够发达，引对重金属污染的上
壤，植物修复技术冈其成本低，同其他技术相比而言
更具可行性；我同植物资源丰富，这为我们提供了更
多的可能的超积累植物资源库。但我同人u众多，人
地矛硒比较突H{．我们考虑进行植物修复的同时，因
为其周期相对较长，我们也不得不考虑上地使用者特
别是农民的经济利黼，从而选择台适的修复方案。例
如，在我围种植较多的苎麻具有较高的秘累镉pJ、耐
汞”I的特性，在用于改良镉、求污染的农}}{的蚓时，
还可以收获麻产品，但其修复周期很长，使其应用受
到了一定限制”l。
我闯目前关于重会属．植物体系的研究人多集中
在重金属．农作物体系这领域，而对野生超移{累植
物的研究很少。野生超秘累植物是一种珍贵资源，我
们应加快我同本地超积累植物种的筛选工作，并加以
保护与利用；由千我们的植物修复技术|一国外比起来
相对落后，从商、Jk角度出发，我们也应该加大这方而
的力度，以免被外国抢占基因资源及修复市场。与此
同叫，加快对植物对重金属离子的吸收、转运与贮存
机理的研究，加快相关基因的鉴定、与分离，为发掘
与利用适合我国特点的超积累植物基因资源奠定·轻
实的理论基础。
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重金属污染土壤的植物修复技术
作者： 邢前国， 潘伟斌， 张太平
作者单位： 华南理工大学环境科学与工程系,广州,510640
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2003,22(3)
被引用次数： 33次

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