重金属污染土壤植物修复研究进展.doc

重金属污染土壤植物修复研究进展
鲍桐1,3,廉梅花2,孙丽娜2*,孙铁珩1,2,苏磊2,雷刚2
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:1672-2175(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1962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。随着日本1953—1956年水俣病(Hg污染)、1955—1972年骨痛病(Cd污染)以及1961年四日市哮喘病(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日程。目前,重金属引起的土壤污染正日益成为环境、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/cm3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Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+等)是植物代谢必需的微量元素,可是一旦过量同样具有相当毒性。土壤重金属污染是多途径的,既有自然因素也有人为因素。自然因素主要包括成土母质和大气沉降等;人为因素主要包括农药、化肥和塑料薄膜的使用,污水灌溉和污泥农用等。土壤一旦被重金属污染,不仅导致土壤退化、农作物产量和品质的降低,而且通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水,恶化水文环境,并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。尤其严重的是有毒重金属在土壤系统中的污染过程常具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。因此,污染土壤的修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域,同时也是世界性的难题[1]。
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[2,3]。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,对环境扰动大等。1983年美国科学家Chaney[4]首次提出了利用能够富集重金属的植物来清除土壤重金属污染的设想,即植物修复技术。植物修复是利用可超富集重金属的植物吸收、积累环境中的污染物,并降低其毒害的环保生物技术。它具有传统环境修复技术所不具备的优点,表现为治理效果的永久性、治理过程的原位性(对土壤环境扰动小)、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性。修复过程一般无二次污染,某些金属元素甚至可回收利用,但也存在一些缺陷性和局限性[5,6]。本文系统的综述了土壤重金属植物修复方面的相关问题,以期推动国内在