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植物修复技术的理解

植物修复技术的理解

植物修复技术的理解

植物修复技术的理解

植物修复技术（Phytoremediation）是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术。重金属超富集植物（hyperaccumulator）及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域,目前虽已有Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn等超富集植物发现的报道，但尚无一例报道来自于中国。中国具有广袤的国土面积、丰富的植物类型和多种（处）古老的矿山开采与冶炼场所，在中国开展超富集植物的寻找、研究与开发工作,将会有重要突破,并具有重要的理论与实践意义。

在工业废水、汽车尾气、农药和化肥施用的过程中都会排出大量重金属.金属矿山中的尾矿库也是环境体系中重金属污染的重要来源。随着土壤重金属污染的加重，农用耕地面积锐减，相当数量农田的土壤质量也日趋下降。尤为严重的是，有毒重金属在土壤系统中所产生的污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。进入土壤的重金属元素在一定时限内不表现出对环境和作物的危害，但当其积累量超过土承受能力或土壤容量时,就会对作物和人体产生危害,从而导致严重的生态问题。

传统的土壤污染治理方法主要有基于机械物理或物理化学原理的工程措施，包括客土换土法、隔离法、清洗法、热处理法、电化学法等；基于污染物土壤地球化学行为的改良措施，如添加改良剂、抑制剂降低土壤污染物的水溶性、扩散性和生物有效性，以减轻污染物对生态环境的危害.土壤污染治理的工程学方法往往需要将污染土壤挖运后处理,不仅耗资大,而且破坏土壤微生物和土壤结构。因此,传统的治理方法并不能有效地解决重金属污染。近年，生物修复技术已经成为热点。其机制是植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力。具体包括:植物提取作用(Phytoextrac2tion）,即植物对重金属的吸收；植物挥发作用（Phytovolatiliza2tion),即利用植物将土壤中的某些重金属转化成气态而挥发出来;植物滤除作用(Pdaizotriltmtion)，即利用植物根孔通过水流移出土壤中重金属；植物稳定化作用（Phytostabilization），即利用植物将土壤重金属转变成无毒或毒性较低的形态(生物无效态）,但并未从土壤中真正去除重金属。植物修复技术是一门刚刚兴起的技术，具有许多优点.常用的生物提取法有2种。一种方法是通过超富集植物如Thlaspicaerulescens和Alyssumbertolonii等吸收1种或2种重金属。这种植物虽然获得很低的生物量,但在植物枝叶中重金属含量很高。另一种方法是通过生物量大的植物。这种植物对某种重金属没有吸收的专一性,在植物的枝叶中重金属的含量不高，但它有大量的生物量,因此也能吸收大量重金属.近年来重金属污染的植物修复技术受到了广泛关注,被誉为廉价的“绿色修复技术”。而超富集植物又是植物修复的基础，要研究超富集植物，就需了解以下几点：

1超富集植物的定义

众所周知，植物修复的前提是找到对某种(些）重金属具有特殊吸收富集能力的植物种或基因型，即重金属的“超富集植物”（Hyperaccumulator).超富集植物是指能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物.通常,超富集植物的界定可考虑以下两个主要因素:（1）植物地上部富集的重金属应达到一定的量;（2)植物地上部的重金属含量应高于根部。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在较大差异，因此，对不同重金属，其超富集植物富集质量分数界限也有所不同.目前采用较多的是Baker和Brooks即把植物叶片或地上部（干质量）中含Cd达到100μg/g,含Co、Cu、Ni、Pb达到1000μg/g，Mn、Zn达到10000μg/g以上的植物称为超富集植物。同时这些植还应满足S/R〉1的条件即转运系数（S和R分别指植物地上部和根部重金属的含量)。目前，世界上共发现有400多种超富集植物。

2超富集植物的选择

传统上选择超富集植物是通过植物的生物富集系数和转运系数即

生物富集系数=地上部植物中元素质量分数/

土壤中元素质量分数

转运系数=地上部植物中元素质量分数/

地下部植物中元素质量分数

但聂发辉在《关于超富集植物的新理解》中提出了这样的观点：“一般认为，生物富集系数大，且转运系数也大的植物，按常用标准是很好的超富集植物.实际上，即使植物地上部分元素质量分数大，转运系数也大（即地上植物器官与地下植物器官的元素质量分数比值大），但若在给定时期内植物地上部分生长量小,植物自地下部分向地上部实际转运的总量小,带走的污染元素量亦小，这一植物也没有修复价值。相对来说，生物富集系数和转运系数均小的植物，只要其生长量大，