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1、城市土壤重金屬污染大生物量植物修復(fù)技術(shù)探究進展 摘要：分析了城市土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀及存在的問題，在此基礎(chǔ)上進一步分析了大生物量非超富集植物修復(fù)技術(shù)的進展。概括了大生物量修復(fù)植物的優(yōu)勢，提出了篩選的判斷標準和思路。探討了大生物量植物應(yīng)用于城市土壤重金屬污染修復(fù)實踐的可行性。關(guān)鍵詞：城市土壤；重金屬污染；植物修復(fù)技術(shù)；大生物量非超富集植物；綜合評估篩選法中圖分類號：X53文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.011城市土壤因受人類活動強烈影響而區(qū)別于自然土壤，主要指厚度大于5012cm的非
2、農(nóng)用土壤，通常出現(xiàn)在城市和城郊區(qū)域[1-3]。城市化過程中的工業(yè)發(fā)展、城建工程的實施和居民日常生活等人類活動排放的污染物，以各種形式直接或間接地進入城市土壤，改變了城市土壤的理化屬性，造成了城市土壤的重金屬污染[4]。城市土壤重金屬既可通過直接接觸密集的城市人群而危害人體健康，又可通過對大氣、水體的影響而影響城市生態(tài)環(huán)境，進而影響生命安全[5-6]。城市土壤既可以為城市綠色植物的生長提供養(yǎng)分，是其必不可少的生長介質(zhì)，又可以為土壤微生物提供棲息地，是其能量的重要來源之一，所以城市土壤是城市生態(tài)系統(tǒng)尤為重要的組成部分，與城市生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)[5]。因此，城市土壤
3、重金屬污染修復(fù)技術(shù)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點領(lǐng)域。1城市土壤重金屬污染現(xiàn)狀原成土母質(zhì)和人為活動是城市土壤重金屬的來源，其中工業(yè)生產(chǎn)、機動車輛尾氣排放、生活垃圾堆棄等人為活動是造成城市土壤重金屬污染的主要因素。一方面，人為活動產(chǎn)生的重金屬以氣溶膠的形式進入大氣，經(jīng)過干濕沉降間接進入土壤；另一方面，附著于廢棄物中，直接排入城市土壤，造成重金屬污染，甚至污染地下水。并且城市土壤重金屬污染具有一定的空間分布特征，總體表現(xiàn)為城區(qū)內(nèi)部土壤重金屬含量明顯高于郊區(qū)，并且交通干線兩側(cè)、人類活動密集區(qū)、老工業(yè)區(qū)重金屬污染較為嚴重，而受人為活動影響較小的風景區(qū)、公園等功能區(qū)土壤重金
4、屬污染則屬于中低度污染和輕微生態(tài)風險。12城市土壤Pb、Zn、Cu、Cd等重金屬多介質(zhì)復(fù)合污染給人體健康帶來了極大的風險。食物鏈傳遞研究表明，重金屬已經(jīng)不同程度地污染了我國的城市郊區(qū)菜地土壤[7-9]，重金屬含量已超標的蔬菜大量向城市供應(yīng)。除此之外，以揚塵為載體進入大氣的城市土壤重金屬，最終可通過人體的新陳代謝作用而進入體內(nèi)并逐漸積累，從而直接威脅到人體健康。研究表明，北方沙塵暴天氣發(fā)生時，大氣環(huán)境中土壤重金屬元素濃度迅速增加，Pb、Zn、Cu、Cd的濃度比平常高出3～12倍[10-11]。據(jù)相關(guān)研究部門統(tǒng)計，上海市大約有1/3的大氣顆粒物來自于土壤揚塵[7
5、]。此外，城市土壤重金屬元素的積累對植物、動物、微生物的生理生態(tài)等方面也產(chǎn)生一定的毒害，導(dǎo)致城市土壤的退化。2土壤重金屬污染修復(fù)研究現(xiàn)狀近年來，科研工作者不斷探索重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)，使物理、化學(xué)和生物等修復(fù)技術(shù)得到了較快的發(fā)展。由表1可知，盡管這些物理、化學(xué)修復(fù)手段對治理重金屬污染土壤具有非常重要的實踐意義，但仍具有投資大、修復(fù)效率低、對周圍環(huán)境干擾性大、易導(dǎo)致次生污染等諸多缺點。相比較而言，盡管植物修復(fù)技術(shù)有著種質(zhì)資源較少、修復(fù)效果待改善和植物生長條件等局限性，但其仍具有技術(shù)和經(jīng)濟上的雙重優(yōu)勢，不僅能夠利用綠色植物的新陳代謝活動來修復(fù)土壤環(huán)境中的重金
6、屬污染，而且具有一定的觀賞價值，有助于園林城市的建設(shè)。12廣義的植物修復(fù)技術(shù)是在多學(xué)科交叉點上發(fā)展起來的新技術(shù)，建立在植物對某種或某些化學(xué)元素的耐性和積累性基礎(chǔ)之上，利用植物及其根際共存微生物體系的吸收、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化作用來清除環(huán)境中的污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)[12]。通常所說的植物修復(fù)技術(shù)是指選擇具有吸收富集土壤中污染元素能力的植物，并將該植物種植于特定重金屬污染的土壤上，隨著該植物收獲和植物組織器官的妥善處理，便可移除土體中的該種污染重金屬，最終達到污染治理與生態(tài)修復(fù)污染土壤的目的[13]。這種技術(shù)因為其在土壤污染治理方面的巨大應(yīng)用潛力，吸引了各國
7、相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家進行相關(guān)研究，并取得了一定的進展。2.1超富集植物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的超富集植物約500多種，主要分布在氣候溫和的歐洲、美國、新西蘭及澳大利亞的污染區(qū)，但利用植物修復(fù)污染土壤則是近幾十年的工作。目前，關(guān)于超富集植物對重金屬耐性和積累性機理、修復(fù)性能改進及應(yīng)用技術(shù)等方面的研究已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)展開，并且也取得了一定的進展。此外，植物修復(fù)技術(shù)商業(yè)化因其工程性的試驗研究以及實地應(yīng)用效果，在未來具有巨大的商業(yè)前景。2.2超富集植物修復(fù)的局限性12超富集植物在修復(fù)土壤重金屬污染方面表現(xiàn)出顯著的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益。盡管利用植物修復(fù)技術(shù)修復(fù)重金
8、屬污染土壤具有廉價、有效、使土壤免受擾動等優(yōu)點，但是
