土壤重金属污染植物修复研究进展
重金属污染土壤植物修复研究进展
关键词 ：植物修复 ；重金属 ；土壤污染 ；超 积累植 物
中图分 类号 ：Ｘ５ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ．ｌ５（ ０ ８）０ ．８ ８０ ６ ２２ ７ ２ ０ ２０ ５ ．８
２ ０世 纪 ５ 代后 ，全 球环 境 问题 的 出现 ，迫 ０年 使 人类 反思 已经 走过 的历 程 和 自己 的行 为 ，尤 其 是 ｌ６ 美 国海洋 生物 学家 ＲａｈｌＣ ｒｏ ９２年 ｃ ｅ ａｓｎ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 １本 ｌ５一 ｌ５ ３ ９３ ９ ６年 水俣 病 （ ｇ污 染 ）、ｌ５－ １７ Ｈ ９ ５ ９２年 骨痛 病 （ ｄ污染 ）以 Ｃ 及 ｌ６ 年四 １市哮喘病 （ Ｏ 和重金属粉尘复合污 ９１ ３ Ｓ２ 染 ）等事 件 的发生 ，重 金属 污染 问题 研 究被提 上 了 议 事 １ 。 目前 ，重金 属引 起 的土壤 污 染正 １益 成 ３ 程 ３
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 ５ｇｃ ３ ／ｎ 的一类 金 属 ｒ 元 素 ，大约 有 ４ ０种 ，主要 包 括 Ｃ 、Ｃ 、Ｈ 、Ｐ 、 ｄ ｒ ｇ ｂ Ｃ 、 ｎ Ａｇ ｎ等 。但 是 ， 毒性 角度 一 般把 Ａｓ ｕ Ｚ 、 、Ｓ 从 、 Ｓ ｅ和 Ａｌ 等也 包括 在 内。重 金属 离 子 （ Ｃ ｎ 、 ｎ 如 ｕ ｚ Ｍｎ 、Ｆｚ等 ）是 植 物代 谢 必需 的微量 元 素 ， ２ ｅ
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生 态环 境 ２ ０ ， ２： ５ ．６ ０ ８ ｌ（）８ ８８ ５ ７
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土壤重金属污染物来源及植物修复技术研究进展
山废弃地 ， 城市垃圾填埋 场 、 污水处理 厂污泥和各种污染土 壤 的修复。 目前常用 的植物 有野生植物和某些高产农作物 ，
如印度芥菜 、油菜 、杨树 、苎麻等 。
２ ２ ４植物过滤。植物过滤 是通 过生物或非生物的方法 ， ．． 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
土壤 是环境 的重要组成 部分 ， 承担着环境 中大约９ ％的 ０
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
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
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 Ｐ 、Ｃ 、Ｚ ｂ ｕ ｎ等ｌ。汽车尾气排放的 ６ Ｉ 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
２ ３ １ 优势 。与物理和化学 修复方法相 比， ．． 植物修复技术
以利于机械化操作；（ ） ２ 植物对农业措 施如施肥等 能产 生积
极反应；（ ） ３ 植物可收割部 位要能忍耐 和积累高含量 的重金
具有成本低 、美化景 观、重金 属可部分 回收 、经济盈利、应 用面积大和不造成二 次污染 等优势 ， 还具有提高土壤通 气效
转移到根内部的过程。 该方法较适合水 田、 池塘及水体的重
土壤重金属污染现状与危害及修复技术研究进展
二、土壤重金属的危害
1、对人体健康的危害
1、对人体健康的危害
土壤重金属污染对人类健康的影响不容忽视。通过食物链的传递，重金属进 入人体内并在器官中累积，轻则引起头晕、恶心、呕吐等不适症状，重则导致贫 血、神经受损、器官衰竭等。长期接触低浓度的重金属还可能对生殖系统产生不 良影响。
2、对生态环境的破坏
2、对生态环境的破坏
土壤重金属污染对生态环境的影响也十分显著。植物在吸收水分和养分过程 中会富集重金属，导致生长受阻、生物量下降。此外，重金属还会通过食物链传 递给动物，对生物多样性产生威胁。重金属污染还会对地下水产生影响，导致水 质恶化，严重时可能引发地面沉降等地质灾害。
三、土壤重金属修复技术
一、土壤重金属污染现状
一、土壤重金属污染现状
土壤重金属污染已成为全球性问题。据报道，全球每年约有220万吨重金属进 入土壤，其中工业排放是主要来源之一。在我国，土壤重金属污染也相当严重。 由于长期的工业活动和农业施用化学肥料，一些地区的土壤重金属含量严重超标。 其中，以长三角、珠三角和东北老工业基地等地区最为突出。
1、物理修复方法
1、物理修复方法
物理修复方法主要包括客土法、换土法和深耕翻土法等。客土法是将未受污 染的土壤覆盖在受污染的土壤表面，从而降低土壤中重金属的含量。换土法则是 将污染土壤层清除，用未受污染的土壤进行替代。深耕翻土法是通过翻耕土壤， 使表层和深层土壤混合，降低表层土壤中的重金属浓度。
2、化学修复方法
四、结论与展望
四、结论与展望
土壤重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境造成巨大威胁。为了 应对这一问题，需要深入开展土壤重金属污染修复技术的研究。目前，物理、化 学和生物修复方法在治理土壤重金属污染方面取得了一定的成果，但仍存在诸多 挑战。
农田土壤重金属污染修复技术最新研究进展
农田土壤重金属污染修复技术最新研究进展农田土壤重金属污染修复技术是解决农田土壤中重金属污染问题的重要手段。
随着农业生产和工业化进程的加快，农田土壤重金属污染问题日益突出，给农田生产和人类健康带来了严重威胁。
研究和发展一种高效、经济、环境友好的农田土壤重金属污染修复技术至关重要。
本文将介绍农田土壤重金属污染修复技术的最新研究进展。
一、物理修复技术物理修复技术主要包括土壤剥离、堆积覆盖和土壤修复机械处理等方法。
研究发现，土壤剥离能有效地去除表层污染土壤，减少植物吸收重金属的机会。
堆积覆盖则是将清洁土壤覆盖在受污染土壤上，起到隔离和稳定重金属的作用。
土壤修复机械处理则是利用机械设备将受污染土壤进行翻耕、破碎等处理，增加土壤通气性和改善土壤结构。
这些物理修复技术已得到广泛应用，并取得了一定的治理效果。
生物修复技术是利用植物、微生物等生物资源，修复农田土壤中的重金属污染。
植物修复技术是通过选择适应重金属污染环境的植物，生长于受污染土壤中，通过吸收、累积和转运重金属，并固定在植物体内，起到修复土壤的效果。
微生物修复技术则是通过利用土壤中存在的微生物，将其应用于土壤重金属污染的修复中。
这些生物修复技术具有低成本、环境友好等优势，并已被广泛应用于农田土壤重金属污染修复中。
化学修复技术是利用化学物质对农田土壤中的重金属进行修复。
常用的化学修复技术包括添加固化剂、络合剂、还原剂等方法。
添加固化剂可促进土壤中重金属的固化，并形成难溶化合物。
络合剂则是通过与重金属形成络合物，降低重金属的毒性。
还原剂则是将重金属从高价态还原为低价态，减少重金属的毒性。
这些化学修复技术虽然具有一定效果，但其成本较高，对环境影响较大，并不是最理想的修复技术。
农田土壤重金属污染修复技术的研究已取得了一定的进展，物理修复技术、生物修复技术和化学修复技术均在不同程度上应用于农田土壤重金属污染的修复中。
目前仍存在一些问题需要解决，如如何提高修复效率、降低修复成本、减少环境污染等。
重金属污染土壤修复技术及其研究进展
技术与检测Һ㊀重金属污染土壤修复技术及其研究进展刘芹芹摘㊀要：土壤环境安全是支撑健康中国和美丽中国建设的重要基础，重视土壤污染及防治工作，扎实推进净土保卫战，保证人居环境㊁农产品质量安全以及生态环境安全，是我国生态文明建设和乡村振兴的战略的重大需求㊂关键词：土壤污染；修复技术；生态保护措施一㊁土壤重金属污染的概况所谓的重金属，指的是单质密度在４．５ｇ／ｃｍ３以上的一类金属元素总称，而当重金属元素进入到土壤里面，且含量超过安全标准时就会给土壤生态环境带来极大的破坏，这样的现象就叫作土壤重金属污染㊂二㊁土壤污染修复的重要性土壤污染具有地域性㊁长期性㊁滞后性㊁隐蔽性等特征，遭受污染的土壤当中含有大量的有毒有害物质㊂我们需从思想意识上认识运用修复技术对修复污染土壤的重要性㊂土壤是维系人类生存繁衍的基础，修复土壤中的污染物才能生产出安全㊁优质的农产品，保证人民的健康㊂另外，修复土壤还能有效阻断污染的迁移路径，消除干净其中的有害物质，规避引起水污染㊁大气污染等，实现环境质量改善的目标㊂三㊁土壤污染修复的技术与应用（一）传统修复技术中国的土壤修复技术起步较欧美晚，传统的客土法技术仅适用于对一些污染面积比较小的土壤进行治理㊁修复㊂其中，客土法指的是将一些没有受到污染的土壤加入污染土壤的表层，从而降低土壤中的重金属含量，减少对土壤的危害㊂而换土法与客土法有着异曲同工之妙，无论是换土法还是客土法，修复后的土壤厚度都会比原土壤高，能够结合污染土壤的表层土特性，有效提高新土壤性能㊂但是，这类传统的修复技术有着很明显的缺陷，不仅是应用场合有局限，还会产生很高的人力㊁财力㊁成本等消耗，同时还不能够从根源上解决土壤重金属污染的问题㊂（二）原位生物修复这种技术一般来说主要用在对亚表层土壤的生态修复，原位生物修复技术原理是将一种有机营养物质加入了被污染土壤中，或是控制污染土壤当中的氧含量，来分析土壤中有害物质的一种方法㊂毋庸置疑，被污染的土壤普遍覆盖面广，如果我们采用取土修复方法，不管是从经济层面还是工程量层面来说都都会花费较大的人力物力㊂对此，当前我们主要采用偷菌法㊁土耕法㊁生物通气法来修复被污染土壤的原微生物㊂在上述方法当中，最为经济的修复方法是土耕法，并且这种方式见效快㊁操作简单㊁污染小㊂然而这种方式也存在一定的缺点，如在被污染物在土壤中会依托各种方式或是途径进行传播和分散，并且土耕法所需工期较长㊂（三）植物修复法植物修复是一组利用不同的植物种类对污染区域进行固定㊁降解和减少人为污染源所产生的环境毒素的技术㊂植物修复技术涉及利用不同植物的不同类型的植物修复过程来去除受污染地点的金属污染，其基本原理是通过植物根系将污染物从土壤中提取出来，并在植物体内通过代谢作用分解为毒性较小的物质，进而将其储存在植物的茎叶中㊂各种研究表明，通过添加螯合剂㊁肥料㊁有机改良剂和改善ｐＨ值，可以增强金属的生物可利用性和植物对金属的吸收效果㊂因此，在受污染土壤修复的领域中，植物修复技术受到了广泛的关注㊂（四）化学修复技术化学修复技术是土壤重金属污染中比较常见的一项修复技术，其工作主要体现在化学试剂的使用㊂工作人员将化学试剂撒入土壤中，以此吸附重金属㊂同时，化学试剂所具备的拮抗也能达到氧化还原的目的，从而减少重金属元素给土壤造成的损害㊂从目前的化学修复技术来看，主要分为以下三类，即拮抗剂㊁吸附剂与抑制剂，以及土壤沉淀技术㊂无论哪种化学修复技术，所能达到的效果仅仅是对土壤进行优化，无法从根本上解决重金属污染的问题，也无法改变土壤的重金属污染性质㊂使用化学试剂极易对土壤中的植物和生物造成影响㊂工作人员需要结合修复的实际情况，慎重使用㊂（五）土壤淋洗技术事实上这种技术就是将被污染的土壤与化学洗涤剂混合，并通过溶剂解吸㊁螯合㊁溶解或固定的化学作用分离污染物，以及回收和分离重金属，以此修复被污染的土壤㊂土壤淋洗技术不管使用什么淋洗剂，在污染土壤的淋洗过程或多或少就会导致土壤肥力的降低㊂虽然酸性淋洗剂淋洗效率高，但是这种淋洗剂具有较强的破坏力会改变土壤的性质，基于此，当前生物表面活性剂和有机酸逐渐取代了酸性淋洗剂，追本溯源主要是因为其对土壤的破坏性较小㊂四㊁土壤生态环境保护措施（一）加大环保宣传力度土壤污染问题是一项综合性的环境问题㊂一方面，需要对已经受到污染的土壤进行修复，另一方面，要减少新增污染㊂基于此，相关部门应加大环保工作的宣传力度，引导人们认识到环境保护的重要性㊂同时，针对一些容易造成污染的行业进行整治，例如工业企业㊁化学企业等㊂制订明确的法律法规和行业规范，形成统一的排放标准，减少环境污染问题㊂（二）制度完善措施众所周知，我国国土面积较为辽阔，由于地区的差异性，不同地区经济发展水平不同，为更好地保护生态环境还要依托各个地区政府和有关部门的力量，在推进城市生态环境保护工作的同时，还需瞄准自身发展需求或生态环境方面存在的弊端，立足于可持续发展，造福后代子孙的目标，制订符合自身实际情况的土壤生态环境保护措施㊂五㊁结语我国的土壤重金属污染来源主要是农业和工业生产㊂进行重金属污染土壤的修复工作是一项任重而道远的任务，需要众多科研工作者与广大社会人员的共同努力，应用先进的修复技术对已经受到污染的土壤进行修复，同时，还需要从源头上控制重金属物质的排放，这样多方面共同作用才能更好地完成土壤的修复工作㊂参考文献：［１］席晋峰．重金属污染土壤修复技术及其修复实践［Ｊ］．中国金属通报，２０１８（１２）：２７１－２７２．［２］李俊．土壤重金属污染治理的修复方法探析［Ｊ］．绿色科技，２０１８（２４）：８４－８５．［３］嵇东，孙红．农田土壤重金属污染状况及修复技术研究［Ｊ］．农业开发与装备，２０１８（１２）：７４－７５．作者简介：刘芹芹，山东合创环保科技有限公司㊂１８１。
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展污染土壤生物修复技术指的是利用生物学原理和方法修复受到污染的土壤，通过生物活动改变有机污染物和无机污染物的化学形态和生物毒性，从而实现土壤的恢复和修复。
这种修复技术相对于传统的物理和化学修复技术来说，具有效果持久、成本低、对环境影响小等优势。
污染土壤生物修复技术的研究内容主要包括以下几个方面：1. 土壤微生物群落研究：研究土壤中的微生物种类、数量和分布情况，了解不同污染物对土壤微生物群落的影响，寻找潜在的微生物修复剂。
2. 微生物代谢途径研究：研究土壤中微生物菌株对污染物的降解途径和代谢产物，探究微生物在修复过程中的作用机制。
3. 生物修复剂的筛选和改良：通过对不同土壤样品中的微生物进行分离和鉴定，筛选出具有高效降解能力的微生物菌株，并通过基因工程技术或者改良培养条件来提高修复剂的降解效率。
4. 降解途径的生物改良：通过导入外源基因或者改变土壤环境因素，改变微生物代谢途径和降解途径，提高对目标污染物的降解效率。
5. 人工修复技术的研究：通过植物种植、土壤堆肥等人工方式修复受污染的土壤，研究植物对污染物的吸收和富集作用，以及与土壤微生物相互作用对修复效果的影响。
进展方面，污染土壤生物修复技术在过去几十年取得了显著的进展。
以下是几个重要的研究成果：1. 微生物菌株的筛选与改造：研究者通过筛选分离出了一系列具有高效降解能力的微生物菌株，如石油降解菌、重金属还原菌等。
并通过基因工程技术和重组DNA技术改造菌株，使其在降解过程中能够产生更多有效的降解酶，提高降解效率。
2. 核酸测序技术的应用：随着核酸测序技术的进步，研究者能够快速地获取土壤微生物群落的信息，对土壤微生物多样性和功能基因进行深入研究。
这种技术的应用，为修复剂的筛选和改良提供了更加准确和高效的手段。
3. 植物修复技术的研究：研究者发现一些植物对于一些有机污染物和重金属具有较强的吸收和富集能力，如铁芥、拟南芥等。
我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展
我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，我国土壤重金属污染问题日益严重，对生态环境和人类健康造成了巨大威胁。
植物吸取修复技术作为一种绿色、环保的修复方法，近年来在我国受到了广泛关注。
本文旨在综述我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的研究进展，包括植物修复技术的原理、应用现状、存在问题以及未来发展趋势等方面。
通过总结国内外相关研究成果，以期为我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的发展提供理论支持和实践指导。
在文章的结构上，本文将首先介绍土壤重金属污染的危害和植物吸取修复技术的基本原理，阐述植物修复技术在重金属污染土壤治理中的重要性和可行性。
接着，将重点综述近年来我国在植物修复技术方面的研究进展，包括不同植物对重金属的吸收和转运机制、重金属超富集植物的筛选与培育、植物修复技术的优化与应用等方面。
还将对植物修复技术在实际应用中存在的问题和挑战进行分析，并提出相应的解决策略和建议。
本文将展望植物修复技术的发展前景，探讨未来研究方向和应用前景，以期为我国土壤重金属污染治理提供新的思路和方法。
通过本文的综述，希望能够为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考，推动我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的研究和应用取得更大的进展。
二、土壤重金属污染及其影响随着我国工业化、城市化进程的加速，土壤重金属污染问题日益严重。
重金属，如铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）和砷（As）等，因其不易降解、生物毒性大、可在食物链中累积等特点，已成为我国环境保护和生态修复的重点关注对象。
这些重金属主要来源于工业废水、废气、固体废弃物的排放，以及农药、化肥的滥用等。
土壤重金属污染对生态环境和人类健康产生了严重影响。
一方面，重金属在土壤中积累会破坏土壤结构，降低土壤肥力，影响农作物的正常生长和产量。
另一方面，重金属可通过食物链进入人体，长期积累会对人体健康造成危害，如损害神经系统、肾脏、肝脏等器官，甚至引发癌症等严重疾病。
常见重金属土壤污染及植物修复研究进展
轮胎 中添加 的 Ｚ ， 动 机及 车体部 件使用 的 Ｃ ［ ｎ发 ｕ２ ， 都会对 交通 道路 两侧 的土壤 造成 污染 。交 通运输 对 土壤形 成 的污 染 带 大 多 集 中分 布 在 道 路 沿 线 两 侧 ７ ｍ 以内 ， ０ 当在 道 路 两 侧种 植 行 道 树 和 绿 化 带 时 ， 对于路 旁 土壤 Ｐ 、 ｄ Ｃ ｂ Ｃ 、 ｕ和 Ｚ ｎ重 金 属 污染 有 显 著
缓。
（ ） 业粉 尘 及 垃圾 焚 烧 的沉 降作 用 。金 属 冶 ４工 炼工 业排 放 出大量 含 有重 金 属 的粉尘 ， 降 于冶 炼 沉 厂下 风 向的土壤 表 面 ， 导致 下 风 向 的植 被 群落 极 度 退化 ， 最终 退 化 为 裸 地 。研 究 表 明ｌ 重 金 属 粉 尘 ２ ： 随着 主导 风 向的漂 移进 入 土 壤 生 金 属 污 染 的主 要 原 因 ， 且 发 现靠 近 并
２１ 年 １ 月 ０１ ２
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绦 色科 技
第 １ ２期
常见重金属土壤 污染及植物修 复研究进展
李开军
（ 四川景 星环 境科技 有 限公 司 ， 川 成 都 ６ ０ ８ ） 四 １ ０ １
毒） 以及 ｌ ６ ９ １年 四 日市哮 喘 病 （ Ｏ Ｓ 。和重 金 属 复 合
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土壤重金属污染植物修复研究进展土壤学兰兴梅S2*******摘要：植物修复是一项新兴的绿色环保重金属污染物修复技术。
本文在概述我国土壤重金属污染物的种类和污染现状的基础上，阐述了植物修复类型与机理、植物修复影响因素、植物修复的限制因素，并提出提高修复效率的手段，最后对重金属污染物植物修复进行了展望。
关键词: 重金属；土壤污染；植物修复土壤是人类及众多生物赖以生存发展的物质基础之一。
污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响[1]。
在经济全球化的大背景下，工业化和城镇化迅速发展，土壤污染日益严重[2]。
重金属是土壤重要污染物之一，它在土壤中迁移转化，易于被植物或微生物吸收利用，继而通过食物链进入人体，引起各种生理功能改变，导致各种急慢性疾病，如慢性中毒、致癌和致畸等。
同其他种类的污染物相比，重金属污染具有隐蔽性、毒性大、长期性和不可逆转性等特点[3]。
如何防治土壤重金属污染已成为我国乃至全球的研究焦点。
物理、化学及生物的方法都可用于修复重金属污染土壤，但是植物修复长期以来被公认为是净化水土资源的一种绿色环保的方法[4]，它是一种能让土壤免受扰动、绿色、生态友好的生态修复技术。
近年来，对重金属植物修复技术的研究，特别是耐重金属和超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用、以及根际物理化学特性研究方面已经取得了重要进展[1]。
鉴于土壤重金属污染严重以及植物修复技术的重大意义，本文将从我国土壤重金属污染现状、植物修复技术以及植物修复技术的限制性因素三个方面进行综述，以期为该领域的深层次研究提供参考。
1我国土壤重金属污染物来源及污染现状1. 1土壤重金属污染物种类及来源重金属是指密度在 4. 0 以上的60 种元素或密度在 5. 0 以上的45 种元素，通常可以分为以下 3 类：(1) 具有生物毒性的金属汞( Hg) 、镉( Cd) 、铅( Pb) 、铬( Cr) 、铜( Cu) 、锌( Zn) 、钴( Co) 、镍( Ni) 、锡( Sn) 、钒( V) 以及类金属砷( As) 、硒( Se) 等；贵重金属如( Au) 、银( Ag) 、铂( Pt) 、钯( Pd) 、钌( Ｒu)等; ( 3) 放射性金属铀( U) 、钍( Th) 、镭( Ｒa) 、镅( Am) 等[5]。
重金属污染物来源广泛，我国重金属污染物主要来及采矿、冶炼、金属加工等工业排放的三废和农业上化肥和农药残留。
我国主要重金属污染物来源详见表1。
表 1 我国主要土壤重金属污染物及来源Tab.1 Main heavy metal pollutant and its resources 主要污染物来源汞Hg 采矿业，化工业，电子工业，仪表制造业，冶金工业镉Cd 冶金业，电镀业和颜料、涂料工业铬Cr 铁路工业、耐火材料工业，电镀工业，皮革工业和染料、颜料等工业铅Pb 农业砷As 采矿业和冶金业镍Ni 电镀业，采矿、冶金、石油化工、纺织、印刷业等银Ag 电镀业和照相业铜Cu 采矿业及冶金业锌Zn 采矿业，冶金业，造纸业，机械制造业等1.2我国重金属污染现状2014年4月17日，环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》指出，我国耕地土壤环境质量堪忧[6]。
调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。
我国受重金属污染耕地面积逐年增长，1980年污染耕地面积266.7万公顷，1988年增加到666.7万公顷，1992年增加到1000万公顷[7]。
重金属已成为土壤中长期存在的“毒瘤”，据不完全统计，我国每年因土壤金属污染而损失的粮食产量达1000万吨，直接经济损失达2000多亿元人民币。
中国环境监测总站的资料显示，我国土壤重金属污染中最严重的是镉污染、汞污染、血铅污染和砷污染。
近年来发生的重金属污染事件很多，2006年湖南湘江株洲镉污染；2007年太湖、巢湖、滇池爆发蓝藻危机；2009年、2010年多地曝出的血铅超标事件；2012年初广西龙江镉污染；2014广西大新县重金属污染等。
经统计，我国24个省(市) 城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320 个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60.6 万公顷。
重金属通过土壤影响食品安全性，进而影响人类的生命安全，如何高效快速地修复重金属污染土壤成为了我国农业可持续发展急需解决的问题。
2植物修复2.1植物修复产生与发展“植物修复”(Phytoremediation)是指将某种对污染元素具有特殊吸富的植物种植在该元素污染的土壤上,并将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的。
1583年意大利植物学家Cesalpino首次发现在意大利托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特殊植物，这是有关超富集植物(Hyperaccumulator)[8]的最早报道。
1977年，Brooks提出了超富集植物的概念( hyperaccumulator)[9]。
1983年，Chaney首次提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染物的思想。
以后的研究证明这些植物是一些地方性的物种[10]，其区域分布与土壤中某些重金属含量呈明显的相关性[11,12]。
2.2植物修复类型与机理2.2.1植物修复污染土壤的途径和调控机制根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取(phytoextraction)、植物挥发(phytovolatilization)和植物稳定(phytostabilization)三种类型(表2）。
（1）植物提取是指利用一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物从土壤中吸取重金属，将其转移、贮存到地上部并通过收获植物地上部而去除土壤中污染物的一种方法[13]。
该方法适合于从污染的土壤中去除如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V或土壤中过量的营养物质如NH4、NO3等[14]。
通过连续种植超积累植物即可将土壤中的重金属降到可接受的水平。
比如，芥菜能够从土壤中吸收Pb、Cu和Ni等重金属物质并将其转移到地上部分，吸收重金属物质的量通常能够达到自身干重的1-9%[15]。
植物提取土壤污染物的过程和机制由4部分组成：①土壤中重金属污染物的释放，不同形态的土壤重金属污染物相互作用和转换后达到平衡状态，转换为容易被植物根系吸收的重金属污染物；②根系对重金属污染离子的吸收；③引起重金属污染的离子从根向地上部运输；④植物地上部累积重金属污染离子。
植物提取法不仅能够有效降低土壤中重金属污染物的含量，而且能够实现金属物质的回收利用，因此被认为是最经济有效的植物修复手段。
（2）植物挥发是利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的某些重金属转化为挥发形态，或者植物将某些重金属吸收到体内后将其转化为气态物质释放到环境空气中。
研究表明，花椰菜能够吸收土壤中的Se并将其以甲基硒酸盐的形式挥发[16]，故能够有效减少土壤中Se的含量。
然而这种方法只是改变了污染物存在的介质，释放到大气中的污染物将产生二次污染问题，仍会对人体造成伤害，故对环境安全存在一定风险。
（3）植物稳定是通过耐重金属植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金属，以降低其生物有效性和移动性，达到固定、隔绝、阻止重金属进入食物链的途径和可能性，减少对环境和人类健康危害。
试验证明，Agrostis tenuis和Festuca rubra能够稳定土壤中的Pb和Zn，但在稳定过程中，土壤中重金属的含量并没有减少，只是存在形态发生改变。
当环境条件发生变化时，土壤中重金属可能会重新获得生物有效性。
因此，这种方法不能彻底解决土壤中重金属污染问题。
表 2 重金属污染土壤的植物修复技术比较Tab.2 Comparison of different phytoremediation approaches植物修复技术类型优点缺点植物稳定降低金属流动性，从而降低生物可利用性不能彻底去除土壤中重金属离子植物挥发无须对植物进行产后处理重金属转移到空气中，造成二次污染植物提取能够积累高浓度的重金属元素，实现金属的回收利用地上部分处理问题2.2.2超累积植物对污染物的富集及解毒机理（1）活化。
土壤中重金属污染物主要难溶态形式存在，故需要将其转化为可吸收态才能被植物吸收。
超累积植物主要通过3种形式对土壤重金属污染物进行活化：①通过根系分泌的酸性物质强化植物根系对重金属污染元素的活化和吸收；②植物根系直接分泌污染物结合蛋白等与重金属污染物螯合；③植物通过体内污染物还原酶将高价重金属污染离子还原，增大重金属污染物在土壤中的溶解性，便于植物根系对其吸收[17]。
（2）解毒。
重金属污染物对植物的毒害作用主要表现为两个方面：①重金属污染物离子能与酶活性中或蛋白质中的巯基结合，使细胞代谢紊乱。
②重金属污染物会干扰细胞中物质的运输，并通过氧化还原反应而使细胞发生氧化损伤。
超累积植物的解毒机制即通过细胞壁将重金属污染物沉淀，从而降低重金属污染物对植物体的生理毒性。
重金属污染物主要与植体内各种蛋白结合而产生毒性，而超累积植物根系能够分泌较普通植物多的有机酸类物质并与重金属离子形成螯合物，降低重金属的毒性。
也有一些研究表明，超累积植物通过液泡的房室化作用起到对重金属的解毒效果[18]。
表3某些植物种对重金属的超富集状况及其来源[20]Tab.1 Some plant hyperaccumulators of heavy metals and references重金属元素Heavy metals 植物种Plants叶片中重金属Cont.inleaves(mg/kg)发现地点Locationfound文献来源ReferencesZn 遏蓝菜属(Thlaspi calaminare) 39600 德国Reeves &Brooks(1983)Cd 遏蓝菜属(Thlaspi caerulescens) 1800 宾西法尼亚Li,etal.(1977)Cu Aeollanthus biformifolius 13700 扎伊尔) Brooks,et al.(1978）Ni 叶下珠属(Phyllanthus serpentinus) 38100 新喀里多尼亚Kersten,etal.(1979)Co Haumaniastrum robertii 10200 扎伊尔Brooks(1977)Se 黄芪属(Astragalus racemosus) 14900 怀俄明Beath,et al.(1937)Mn 串珠藤属(Alyxia rubricaulis) 11500 新喀里多尼亚Brooks,etal.(1981)金属在植物中的超积累是一种复杂的现象，因为超积累植物的金属吸收、转移和耐受分别受不同的基因控制，很难找到只耐受或只积累重金属的植物[19]。