关于植物修复技术在土壤重金属污染中应用的研究进展

2021-11-28刘兆峰

皮革制作与环保科技 2021年13期

卢滨，刘兆峰

（1.临沂市生态环境局经济技术开发区分局，山东临沂 276000；2.临沂市生态环境局，山东临沂 276000）

目前，由于我国工业化企业在市场中的不断发展以及工业生产技术的提升，环境污染得到了有效控制。但是，由于化学材料使用量过多，生态自然环境依旧受到了极大影响。化学元素对自然环境影响最大的是重金属污染，存在重金属污染的土壤往往会影响植物的生长。而植物修复技术可以有效防治土壤的重金属污染问题。

1 植物修复技术与土壤重金属污染的相关内容概述

1.1 植物修复技术

植物修复技术是通过或者利用某种天然植物，对污染物以及污染元素进行挥发或者直接吸收。植物修复技术主要分为以下四种。第一种，根系过滤。根系过滤主要是通过植物的根对土壤中所含有的重金属进行全面处理，或者对土壤中所含有的放射性污染物进行吸收，其中就包含废水等。第二种，植物稳定[1]。植物稳定就是利用植物根系对重金属进行吸收或者氧化，并对重金属污染物进行沉淀。此外植物稳定也可以应用在核电领域，治理放射性元素污染及废弃矿区的重金属元素。不过该方式无法从根本上解决污染问题，在吸收一部分重金属元素后，重金属依旧会在地域中渗漏或者扩散。第三种，植物挥发。植物挥发就是通过吸收积累一些可挥发性重金属元素然后进行挥发，但是在发挥时很容易将二氧化氮等气体转到空气中，因此没有被大规模应用。第四种，植物提取。植物提取也是通过植物根部对重金属进行吸收，再对植物进行集中处理。总之，植物修复技术在实际操作中较为简单便捷，其成本也较低。

1.2 土壤重金属污染

1.2.1 土壤重金属污染的特点

随着我国工业快速发展，我国重金属污染也逐渐增多。许多重金属元素不仅存在毒性，而且难以被分解。一些残存在土壤中的重金属元素会对植物生长造成极大危害，此外，植物在吸收土壤中的一部分重金属元素后，很容易被一些食草动物吃掉，其中的重金属元素也随之被带入到动物的身体，进而影响生态环境的平衡发展。

1.2.2 土壤重金属污染的传播

当前，农药以及肥料的滥用，是造成土壤重金属污染的重要因素。许多化工企业在生产过程高温加热重金属材料时，会产生重金属有毒气体。在雨水、大雾等天气情况下，这些重金属气体如果未经处理就直接被排放，会逐渐传播到土壤中并对土壤造成严重污染。在进行农业生产时，农作物灌溉过程中所产生的含有大量农药残留和重金属元素的污水也会对土壤造成一定污染[2]。另外，在施肥以及追肥的过程中，由于化肥中含有大量的汞，会导致土壤中汞含量逐渐增多，造成污染。

2 土壤重金属污染治理技术的相关内容阐述

2.1 农艺措施强化修复

在通过利用农艺措施对受重金属污染的土壤进行治理时，可以从植物性质以及土壤改善两方面入手。例如，在施肥的过程中，利用传统的施肥技术，并加强对肥料的合理利用，可以加快植物成长，并有效促进植物对土壤中重金属元素的吸收，从而减少对土壤的污染。一般在农业生产工艺中，主要肥料包含了氮磷钾肥和CO2肥等。氮肥可以有效提升植物的生长速度，且增加植物对重金属元素的吸收量，钾肥可以提升植物对重金属元素的吸收能力，进而改变重金属元素的形态，达到改善土壤环境的目的，但需合理按制施肥量。

2.2 化学诱导强化修复

化学诱导植物修复也被称之为ClP，该修复技术是向土壤中添加化学物质，改变土壤中的重金属形态，促使重金属被植物利用，从而消除土壤中的重金属[3]。一般所添加的化学药剂包含了酸碱调节剂、络合剂以及表面活性剂等。通过利用最新研制的螯合剂，治理土壤重金属污染。在已被重金属污染的土壤中，加入适当的螯合剂，有效打破土壤中污染物的平衡。螯合剂对土壤中重金属元素产生螯合作用，使重金属元素从不溶状态转变为可溶状态，而且在与水分相结合的作用下，产生水溶性金属螯合剂复合物，促进植物吸收。一般常见的螯合剂主要包含了乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸。

2.3 接种根际微生物

接种根际微生物的主要原理是通过利用根际微生物，全面提升植物重金属的耐受性。微生物通过重金属离子氧化还原、有机酸、酶分泌以及生物表面活性剂等作用，降低重金属元素对植物生长的影响，同时还能促进重金属元素的释放，改变重金属的生物利用度。根际微生物可以通过植物根部吸收营养成分和水分，促使植物根部菌丝体向外延伸，增加植物根部的吸收面积。另外，植物在微生物的作用下，可以有效提升自身的吸收能力，强化对重金属元素的利用效率，从而减少土壤中的重金属元素。

3 植物修复技术的研究进展及应用

3.1 根际过滤

根际过滤主要是利用一些水生植物中所具有的吸附性能，对土壤中的重金属元素进行吸附。该方式的应用性相对较强，可以有效地阻止土壤中重金属元素的渗透以及扩散。国外著名化学重金属研究学者提出，可以通过湿地系统，处理工业生产制造中产生的硒废水，在实验中发现，硒含量由原来的205 μg/L降低到了5 μg/L。因此，根际过滤方式在湿地系统中得到广泛应用，并且对土壤治理效果也较为明显，具有大好的发展前景[4]。

3.2 植物稳定

在实施植物稳定过程中，要确保植物根系发育达到正常水平。土壤受到重金属污染后，其中存在的不稳定形态污染物很容易被健康的植物根系吸收。我国陈钦等人在研究的过程中发现，可以通过降低土壤中的pH值，全面提升植物根系的吸收能力[1]。此外，在实验中，在土壤中加入一部分肥料或者环已二胺四乙酸以及柠檬酸等物质，能提高土壤中重金属的活性，降低土壤的pH值。该技术可以在小区域土壤重金属污染中使用。

3.3 植物挥发

植物挥发技术虽然能有效治理土壤重金属污染，但是易将一些污染性气体排放到空气中，对空气质量造成严重的影响，所以该技术的应用受到了环境的限制。相关研究人员通过利用特定的细菌，降低土壤中汞的毒性，促使汞金属元素的挥发。植物挥发也可以在硒金属污染土壤治理中使用，有着良好的处理效果[3]。

3.4 植物提取

植物提取技术也称植物萃取技术。该技术最早由美国研究学者提出。通过利用遏蓝菜植物对受重金属污染的土壤进行治理，最终取得了良好的效果。研究发现，超富集植物以及富含锌的植物可以有效应用于重金属污染土壤治理中[3]。能凤娇等研究人员发现，在土壤中加入适当磷肥，可以通过利用东南景天植物的生长能力以及根系富集能力，富集更多的锌元素，并吸收土壤中重金属锌元素[4]。曹瑞祺等人通过向土壤中添加磷肥，有效的提升了蜈蚣草的生长能力和根系富集能力，可用于重金属砷元素较多的污染土壤的治理[5]。在植物提取技术应用过程中，需要提高对基因技术的重视程度，并对植物的基因处理进行全面分析，此外，还应确保植物不会对整个生态造成影响[5]。