植物修复技术治理土壤重金属污染

Posted 2023-01-14 重金属

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土壤是人类赖以生存发展的生产资料，也是人类社会最基本、最重要的自然资源之一。随着我国工业化的不断深入，多种含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤中相应的重金属富集，从而导致土壤肥力降低，农作物产量和品质下降，并通过食物链危及人类健康和生命。

近日，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所科研人员发现，运用植物修复技术治理土壤重金属污染，具有经济、简单和高效的优点，适于大规模推广。

据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中gesep.com，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。重金属主要通过大气沉降、污水、固体废弃物、农用物资、农药等进入土壤。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降环保解的特点，因此治理和恢复的难度大。

据寒旱所科研人员介绍，植物修复技术是一种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术。与传统修复方法相比，该技术成本低、过程简单，且环境友好。

根据其作用过程和机理，植物修复技术可分为植物稳定、植物提取、植物挥发和根系过滤四种类型。植物稳定主要是利用耐重金属植物或超累积植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性；植物提取是利用重金属超累积植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的；植物挥发是利用植物根系吸收金属，将其转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤污染；根系过滤主要是利用植物根系过滤沉淀水体中重金属的过程，主要是利用水浮莲、浮萍、水葫芦等水生植物的吸附能力，减轻重金属对水体的污染程度。此外还有微生物修复技术，微生物可降低土壤中重金属的毒性，吸附积累重金属，改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。

研究人员表示，采用工程、物理化学和化学方法修复重金属污染土壤，具有一定的局限性，难以大规模处理污染土壤，并且会导致土壤结构破坏、生物活性下降和土壤肥力退化。农业生态措施又存在周期长、效果不显著的特点。而生物修复是一项新兴的高效修复技术，具有良好的社会、生态综合效益，并且易被大众接受，具有广阔的应用前景。。

研究人员建议，植物修复技术研究应重点关注以下几方面：一是超累积植物筛选与培育。超累积植物是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体，往往生长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很强的富集专一性。因此，筛选、培育吸收能力强，同时能吸收多种重金属元素，且生物量大的植物是生物修复的一项重要任务。二是分子生物学和基因工程技术的应用。随着分子生物技术的迅猛发展，将筛选、培育出的超累积植物和微生物基因，导入生物量大、生长速度快、适应性强的植物中已成为现实。因此，利用分子生物技术提高植物修复的实用性方面将取得突破性进展。三是生物修复综合技术的研究。重金属污染土壤的修复是一个系统工程，单一的修复技术很难达到预期效果，必须以植物修复为主，辅以化学、微生物及农业生态措施，从而提高植物修复的综合效率。因此，生物修复综合技术将是今后重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。来源：《科学时报》