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[摘 要]本文详述了重金属的危害，并对现有的物理、化学和生物三大重金属污染治理方法中的植物修复技术作了详细的介绍，论证其先进性和环保性，此外，还对植物修复技术的关键——超富集植物作了介绍，最后对植物修复技术的未来作了展望。
[关键词]植物修复技术；超富集植物
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0218-01
1.前言
1.1重金属及其危害
化学上把密度超过5g/cm3的金属叫做重金属，包括金、银、铜、铁、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋等。重金属不易被生物降解，它能破坏消化系统，泌尿系统和神经系统。如：汞和铅会损坏人的脑组织；镉能破坏血管，骨骼和肝肾等内脏器官；钴能引起“硬金属病”。锑、铊与砷会对心，肝和肾组织造成损伤。锰对肺部造成损伤；砷会致死等。此外，重金属污染具有污染广泛、隐蔽性强、潜伏期长和不可逆等特点，所以重金属污染一旦出现必将造成严重的后果。
1.2重金属污染现状
近年来，随着工业的飞速发展，人类的活动加剧，由于现代农业生产大量使用化肥，农药以及工业废弃物的错误处置方式导致土壤环境中的重金属含量越来越高，重金属污染对人类的危害也越来越大，据报道，2001年，我国有1/5的耕地遭受着重金属污染的危害，其中3/20的农田受到污水污染，由此而造成的粮食污染逾千万吨，经济损失上百亿人民币。20世纪以来，由重金属污染所导致的重金属污染事故屡见不鲜，如日本水俣病和骨痛病，南极DDT事件，中国的镉污染事故、“血铅事件”、“镉米风波”和“牛奶河”事件等。由此可见重金属污染的形势已经越来越严峻，严重威胁着地球上生命有机体的生命安全，对此类污染的治理迫在眉睫。
2.重金属污染的治理
2.1重金属污染的治理方法
目前国内外重金属的治理方法主要有物理，化学和生物修复方法。物理修复方法有换土法，固化/稳定化法，热处理方法，冷冻法，玻璃化技术，离子拮抗技术等措施。化学修复方法包括施加淋洗剂（或酸）提取，沉淀/共沉淀法，吸附法，离子交换法等方法。生物修复方法是指利用微生物，动物和植物的活动来进行修复重金属污染的土壤。
2.1各治理方法的优缺点
诸多修复技术中物理和化学修复技术都存在代价大大，治理不彻底容易破坏土壤结构和理化性质造成二次污染，而微生物修复和动物修复技术又存在治理效果不理想，治理时间长，操作不便等缺点。相比于其他方法植物修复技术以其高效，环保，非破坏性和便宜的特点越来越受到人们的青睐。
3.植物修复技术
3.1植物修复技术内涵
植物修复技术就是利用植物植物治理污染了的土壤的技术。植物修复技术分为植物提取，植物稳定，植物挥发和根际过滤技术。植物提取就是通过超富集植物对土壤中重金属的吸附作用使重金属由地下转入地上，然后再收割植物地上部分回收利用重金属从而降低土壤中的重金属含量。植物稳定就是通过植物对土壤中重金属元素的沉淀作用降低重金属的移动性来减少重金属的危害。植物挥发就是通过植物将土壤中的重金属转变为气态挥发到空气中。根际过滤技术就是利用植物的根过滤收集重金属，降低土壤中的重金属含量。其中植物提取技术因其治理效果彻底和不发生二次污染的特点被认为是最有前途的技术。
3.2超富集植物
作为植物修复技术的核心——植物就显得至关重要了，植物对进入到体内的重金属有两种表现—排出和富集，这是植物修复技术的核心。1976年jaffre首先引用了“超富集植物”这一术语，随后brooks和chaney丰富了植物修复技术这一理念，之后有关超富集植物的研究与应用越来越多。超富集植物的两个主要特点：首先地上部分植物干重的重金属含量要高于一定值（Cd>100mg/kg，汞>10mg/kg，砷、鈷、铬、铜和铅>1000mg/kg，而锰和锌>10000mg/kg），其次作为超富集植物的地上部分的重金属含量应大于地下部分，也可以用重金属转运系数TF（植物地上部分重金属含量与地下部分重金属含量之比）来表示，即TF大于1。除此之外，现在新的研究表明超富集植物应该还具备以下优点；生长速度快，生物量大，根系发达，能反复种植，多次收割，抗逆境能力强，能同时富集多种重金属元素。
Baker将植物分为三类：超积累型，敏感型和排斥型。耐性植物是指在重金属污染的土壤中能够正常生长的植物，然而超富集植物不仅能够在重金属环境中生长乃至繁殖，还能超量吸收重金属元素，并将其转移到地上部分的植物。所以超富集植物是耐性植物，但耐性植物不一定是超富集植物。Cesalpino于1583年首次在意大利发现超富集植物，直到1814年Desvaux将其命名为Alyssum bertolonii，Minguzzi和Vergnano在1848年测定其体内Ni含量高达0.79%。之后有关超富集植物的报道层出不穷，杨肖娥发现东南景天超富集锌，薛生国等发现商陆超富集锰，陈同斌等发现蜈蚣草可以超富集砷，截至目前，世界上已发现的超富集植物约500多种，其中Ni的超富集植物最多，Zn和Ti的超富集植物最少。
4.植物修复技术的局限
植物修复技术虽然具有各种各样的优势但其固有的一些缺陷也不可避免，例如：（1）植物修复技术只能用在污染不严重或污染处于浅表层的区域最有效，对于深层土壤中的重金属治理效果不理想。（2）超富集植物数量少，且不能或很少能富集多种重金属元素。目前发现的超富集植物大多是十字花科和菊科的植物。这些超富集植物绝大部分来自国外，并且大多数只能超富集一种重金属，我国发现的较少，目前来自中国的超富集植物多集中在Mn，Zn，As，Cd超富集植物，其他金属的超富集植物资源匮乏，报道的较少。（3）超富集植物因其生物学特性，从出苗到生长成熟需要经过一个完整的生活史，导致治理周期长难以满足快速高效的修复要求。（4）超富集植物大都生物量小，导致要通过多次的植物修复处理才能彻底去除污染地区的重金属污染。
5.结语
我国土壤重金属的污染来源广泛 、形态多样 、程度不断加深 ，成熟、高效和市场化的植物修复技术亟待出现。但植物修复技术主要是利用植物来固定、吸收、挥发重金属 ，而植物的生长受到本身遗传因素和环境的影响很大，固使得该项技术的应用受到很大的限制。 因此 ，必须采用先进的技术措施对植物修复技术进行强化，如利用种子包衣技术促进植物的播种及在污染场地的定植 ，利用转基因技术加大植物对重金属的富集量，利用作物栽培学与耕作学的原理与技术来促进植物的旺盛生长、最大限度地增大生物量、缩短生育期以减少修复时间 ，利用植物保护手段加强植物抵御病虫害的能力等等，相信通过先进的现代化农业技术和生物技术，植物修复技术大规模应用的那一天必将不远。
参考文献
[1]王祖伟. 天津污灌区重金属污染及土壤修复[M]. 科学出版社， 2014.
[2]许延娜， 牛明雷， 张晓云. 我国重金属污染来源及污染现状概述[J]. 资源节约与环保， 2013（2）：55-55.
[3]黄益宗， 郝晓伟， 雷鸣，等. 重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 农业环境科学学报， 2013（3）：409-417.
[4]武巍， 张之鑫， 牛红红，等. 浅析土壤重金属污染及修复措施[J]. 农业与技术， 2014（8）：249-249.
[5]樊霆， 叶文玲， 陈海燕，等. 农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J]. 生态环境学报， 2013（10）：1727-1736.
[关键词]植物修复技术；超富集植物
中图分类号：TH38 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0218-01
1.前言
1.1重金属及其危害
化学上把密度超过5g/cm3的金属叫做重金属，包括金、银、铜、铁、铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉和铋等。重金属不易被生物降解，它能破坏消化系统，泌尿系统和神经系统。如：汞和铅会损坏人的脑组织；镉能破坏血管，骨骼和肝肾等内脏器官；钴能引起“硬金属病”。锑、铊与砷会对心，肝和肾组织造成损伤。锰对肺部造成损伤；砷会致死等。此外，重金属污染具有污染广泛、隐蔽性强、潜伏期长和不可逆等特点，所以重金属污染一旦出现必将造成严重的后果。
1.2重金属污染现状
近年来，随着工业的飞速发展，人类的活动加剧，由于现代农业生产大量使用化肥，农药以及工业废弃物的错误处置方式导致土壤环境中的重金属含量越来越高，重金属污染对人类的危害也越来越大，据报道，2001年，我国有1/5的耕地遭受着重金属污染的危害，其中3/20的农田受到污水污染，由此而造成的粮食污染逾千万吨，经济损失上百亿人民币。20世纪以来，由重金属污染所导致的重金属污染事故屡见不鲜，如日本水俣病和骨痛病，南极DDT事件，中国的镉污染事故、“血铅事件”、“镉米风波”和“牛奶河”事件等。由此可见重金属污染的形势已经越来越严峻，严重威胁着地球上生命有机体的生命安全，对此类污染的治理迫在眉睫。
2.重金属污染的治理
2.1重金属污染的治理方法
目前国内外重金属的治理方法主要有物理，化学和生物修复方法。物理修复方法有换土法，固化/稳定化法，热处理方法，冷冻法，玻璃化技术，离子拮抗技术等措施。化学修复方法包括施加淋洗剂（或酸）提取，沉淀/共沉淀法，吸附法，离子交换法等方法。生物修复方法是指利用微生物，动物和植物的活动来进行修复重金属污染的土壤。
2.1各治理方法的优缺点
诸多修复技术中物理和化学修复技术都存在代价大大，治理不彻底容易破坏土壤结构和理化性质造成二次污染，而微生物修复和动物修复技术又存在治理效果不理想，治理时间长，操作不便等缺点。相比于其他方法植物修复技术以其高效，环保，非破坏性和便宜的特点越来越受到人们的青睐。
3.植物修复技术
3.1植物修复技术内涵
植物修复技术就是利用植物植物治理污染了的土壤的技术。植物修复技术分为植物提取，植物稳定，植物挥发和根际过滤技术。植物提取就是通过超富集植物对土壤中重金属的吸附作用使重金属由地下转入地上，然后再收割植物地上部分回收利用重金属从而降低土壤中的重金属含量。植物稳定就是通过植物对土壤中重金属元素的沉淀作用降低重金属的移动性来减少重金属的危害。植物挥发就是通过植物将土壤中的重金属转变为气态挥发到空气中。根际过滤技术就是利用植物的根过滤收集重金属，降低土壤中的重金属含量。其中植物提取技术因其治理效果彻底和不发生二次污染的特点被认为是最有前途的技术。
3.2超富集植物
作为植物修复技术的核心——植物就显得至关重要了，植物对进入到体内的重金属有两种表现—排出和富集，这是植物修复技术的核心。1976年jaffre首先引用了“超富集植物”这一术语，随后brooks和chaney丰富了植物修复技术这一理念，之后有关超富集植物的研究与应用越来越多。超富集植物的两个主要特点：首先地上部分植物干重的重金属含量要高于一定值（Cd>100mg/kg，汞>10mg/kg，砷、鈷、铬、铜和铅>1000mg/kg，而锰和锌>10000mg/kg），其次作为超富集植物的地上部分的重金属含量应大于地下部分，也可以用重金属转运系数TF（植物地上部分重金属含量与地下部分重金属含量之比）来表示，即TF大于1。除此之外，现在新的研究表明超富集植物应该还具备以下优点；生长速度快，生物量大，根系发达，能反复种植，多次收割，抗逆境能力强，能同时富集多种重金属元素。
Baker将植物分为三类：超积累型，敏感型和排斥型。耐性植物是指在重金属污染的土壤中能够正常生长的植物，然而超富集植物不仅能够在重金属环境中生长乃至繁殖，还能超量吸收重金属元素，并将其转移到地上部分的植物。所以超富集植物是耐性植物，但耐性植物不一定是超富集植物。Cesalpino于1583年首次在意大利发现超富集植物，直到1814年Desvaux将其命名为Alyssum bertolonii，Minguzzi和Vergnano在1848年测定其体内Ni含量高达0.79%。之后有关超富集植物的报道层出不穷，杨肖娥发现东南景天超富集锌，薛生国等发现商陆超富集锰，陈同斌等发现蜈蚣草可以超富集砷，截至目前，世界上已发现的超富集植物约500多种，其中Ni的超富集植物最多，Zn和Ti的超富集植物最少。
4.植物修复技术的局限
植物修复技术虽然具有各种各样的优势但其固有的一些缺陷也不可避免，例如：（1）植物修复技术只能用在污染不严重或污染处于浅表层的区域最有效，对于深层土壤中的重金属治理效果不理想。（2）超富集植物数量少，且不能或很少能富集多种重金属元素。目前发现的超富集植物大多是十字花科和菊科的植物。这些超富集植物绝大部分来自国外，并且大多数只能超富集一种重金属，我国发现的较少，目前来自中国的超富集植物多集中在Mn，Zn，As，Cd超富集植物，其他金属的超富集植物资源匮乏，报道的较少。（3）超富集植物因其生物学特性，从出苗到生长成熟需要经过一个完整的生活史，导致治理周期长难以满足快速高效的修复要求。（4）超富集植物大都生物量小，导致要通过多次的植物修复处理才能彻底去除污染地区的重金属污染。
5.结语
我国土壤重金属的污染来源广泛 、形态多样 、程度不断加深 ，成熟、高效和市场化的植物修复技术亟待出现。但植物修复技术主要是利用植物来固定、吸收、挥发重金属 ，而植物的生长受到本身遗传因素和环境的影响很大，固使得该项技术的应用受到很大的限制。 因此 ，必须采用先进的技术措施对植物修复技术进行强化，如利用种子包衣技术促进植物的播种及在污染场地的定植 ，利用转基因技术加大植物对重金属的富集量，利用作物栽培学与耕作学的原理与技术来促进植物的旺盛生长、最大限度地增大生物量、缩短生育期以减少修复时间 ，利用植物保护手段加强植物抵御病虫害的能力等等，相信通过先进的现代化农业技术和生物技术，植物修复技术大规模应用的那一天必将不远。
参考文献
[1]王祖伟. 天津污灌区重金属污染及土壤修复[M]. 科学出版社， 2014.
[2]许延娜， 牛明雷， 张晓云. 我国重金属污染来源及污染现状概述[J]. 资源节约与环保， 2013（2）：55-55.
[3]黄益宗， 郝晓伟， 雷鸣，等. 重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 农业环境科学学报， 2013（3）：409-417.
[4]武巍， 张之鑫， 牛红红，等. 浅析土壤重金属污染及修复措施[J]. 农业与技术， 2014（8）：249-249.
[5]樊霆， 叶文玲， 陈海燕，等. 农田土壤重金属污染状况及修复技术研究[J]. 生态环境学报， 2013（10）：1727-1736.