郑施雯 邱纪侠 郑冲 詹果儿 包尤思 张文娟 刘伟何 雯艳

（浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江 宁波 315012）

土壤铬污染修复技术研究概述

郑施雯 邱纪侠 郑冲 詹果儿 包尤思 张文娟 刘伟何 雯艳

（浙江仁欣环科院有限责任公司，浙江 宁波 315012）

本文综述铬的环境化学行为、土壤铬污染的危害与修复技术，重点介绍植物修复技术及其研究进展，并提出今后的研究重点与方向。

土壤；铬污染；超积累植物；修复

土壤是人类赖以生存的物质基础，近年来人类的生产和经济建设活动对环境的破坏程度日益加剧，对人类的生活与健康造成了严重的影响，其中重金属污染是重中之重。重金属铬是冶金、电镀、制革等行业常用的基本原料，是一种毒性大具有潜在危害的无机污染物，能通过迁移和积累对土壤造成一定的破坏，当其在土壤中积累到一定阈值的时候，会对植物产生毒害作用，而且不能通过微生物降解，这种不可逆性积累是导致生态系统破坏和农业产量、质量下降的最主要原因，同时经食物链的放大作用，重金属元素会大量蓄积于人体，当重金属含量达到一定剂量时会严重威胁人类健康。因此，如何修复土壤系统中的重金属铬污染是目前国际性的难题和研究热点。

1 铬的环境化学行为

铬是一种重要的环境污染元素，地壳中平均含量为200mg/kg。被铬污染的土壤主要分布在0～20 cm土层内，40 cm以下几乎不受影响。在土壤中三价铬是主要形态，土壤对Cr（Ⅲ）的吸附能力是对Cr（Ⅵ）的31～301倍，土壤胶体对三价铬有强烈的吸附作用，并随pH升高而增强，当pH值上升到4以上，三价铬的溶解性降低，在pH值为5.5时，将全部沉淀。水中是六价铬的主要存在形式，进入土壤后的Cr（Ⅵ）在有机质等还原物质作用下很容易被氧化成Cr（Ⅲ），并且这种还原作用随pH值的升高而降低。

2 土壤铬污染的危害

2.1 对人体的影响

三价铬是人体必需的微量元素之一，人体缺少铬元素时，容易使人体糖代谢紊乱，导致糖耐量异常。六价铬的毒性约为三价铬的100倍以上，六价铬通过食物等途径在人体内大量蓄积，对人体造成伤害，六价铬是主要的致害因素，并具有致癌作用。

2.2 对植物的影响

大量的试验研究表明，微量元素铬是植物所必需的，植物缺少铬就会影响作物的正常发育，但是植物体内累积过量又会引起毒害作用，而直接或间接地给人类健康带来危害［1］。研究表明，高浓度铬对植物产生胁迫造成伤害，破坏植物细胞膜结构与功能，从而破坏正常的生理活动。随着浓度增大，胁迫时间延长，尤其是铬与核酸、蛋白质和酶等大分子相结合，甚至能取代蛋白质和酶的特定功能元素［2］。如降低蒸腾速率，抑制根系的活性，阻碍植物对水分及矿质元素的吸收和运输，使植物叶片脱落、根部生长受阻直至死亡。

3 土壤铬污染研究现状

当前我国区域农业环境恶化现象十分严重。全国遭受不同程度污染的耕地面积已达到2 000万km2，约占耕地面积的1/5。我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1 000万t，被重金属污染的粮食多达1 200万t，合计经济损失至少200亿元。据统计，我国铬产量超过30万t/a，铬渣排放量约60万t/a，全国堆存的铬渣约548万t/a。大量铬渣未经防护导致铬渣粉尘随风扩散至附近土壤经雨水冲刷进入河流造成土壤及水体的严重污染，同时许多企业的含铬废水未经处理随意排放，有的甚至被混入城市垃圾和一般废物中而得不到有效的控制。

4 铬污染土壤修复技术

目前，污染土壤修复技术有物理修复、化学修复、微生物修复和植物修复等。重金属污染土壤的修复原则是应用各种修复技术，去除土壤中的过量重金属，或者降低重金属在土壤中的生物活性，减轻对生物的毒害作用。与物理和化学修复原理相比，植物修复在土壤污染治理中的潜力无限，其优势主要有成本低、美化景观、经济盈利、应用面积大和不造成二次污染等。本文重点介绍目前研究的热点——植物修复技术。

4.1 植物修复的概念和类型

自从l983年美国科学家Chaney等［3］首次提出运用植物去除土壤重金属污染物的设想以来，人们逐渐将低含量重金属污染治理的研究重点转向了植物修复技术。植物修复对重金属污染的治理主要是利用超积累植物。其优点在于修复过程中不破坏土壤结构及理化性质。植物修复重金属污染土壤主要从以下四方面展开：植物提取修复、植物挥发修复、植物稳定修复和植物根际过滤修复技术。狭义的植物修复技术特指植物提取修复，其中植物提取指利用某些具有高富集重金属能力的植物吸收、转运土壤中的重金属元素并将其存储于植株地上部分，通过收获整个植株达到减少土壤重金属的目的，收获后的植株再进行异地处理和利用。植物提取是目前研究较多的最能彻底、最有发展潜力的解决重金属污染的技术，实验室、中试及野外工程试验均已开展。

4.2 修复物种的评判标准

能否作为重金属污染土壤的修复物种，主要看2个评判标准：重金属在植物体内的富集量以及植物的生物量。既要考虑植物本身的生长特性如生物量、生长率等，更重要的是植物对重金属的吸收、积累和转移能力。作为重金属污染的修复物种应具备下条件：①即使在土壤重金属污染物浓度较低时也能有较高的重金属富集量；②能在体内大量蓄积重金属，其地上部积累的重金属含量能达到普通植物的100倍以上；③能同时修复几种重金属污染；④植株生长速度快，生物量大；⑤具有抗虫、抗害能力。

5 植物修复土壤铬污染的研究进展

目前植物提取修复研究的时间不长，基础研究还相当薄弱，已发现的铬超积累植物较少。国外发现了2种铬超积累植物，即生长于津巴布韦的Sutera fodina Wild和Dicoma niccolifera［4］。在国内，张学洪等［5］在野外调查时发现了铬的超积累植物李氏禾，叶片内平均铬含量最高达到1 786.9 mg/kg。陈志明等［6］研究表明，小蓬草表现出较高的铬富集能力，蟋蟀草和地黄对铬有较强的从根部向地上部迁移的能力。郑施雯等［7］在调查时发现狗牙根、灰绿藜、牛筋草、蔊菜和反枝苋可作为铬污染土壤生态修复的先锋植物。

6 结语

土壤重金属污染的治理是一个长期、持续、艰巨的过程，以植物修复技术来控制治理土壤的重金属污染成为比较理想的方式，目前国家也在加快土壤环境保护法的起草工作进程，可见国家对土壤修复的重视程度。今后的植物修复技术的主要研究方向应为：广泛进行超积累植物种质的筛选与鉴别；进行修复植物根际微生物群落的生态学和生理学研究；研究修复机理、改良诱导使其具有更高富集能力；进一步开展与微生物的联合修复技术；建立完善超积累植物的修复流程及相关设备装备等，完善相关配套技术以利于提高修复效率；加强基因方面的研究，以利于超积累植物的性能改进；加大植物修复技术的推广应用程度和范围，最大限度地修复污染土壤。

［1］巢丽仪，秦华明，陈结清，等.重金属铬胁迫对玉米幼苗生长的影响［J］.种子，2008（3）：29-30.

［2］周启星，宋玉芳.污染土壤修复原理与方法［M］.北京：科学出版社，2004.

［3］Chaney RL，Minnie M，Li YM，et al.Phytoremediation of soil metals［J］.Current Opinion in Biotechnology，1997（8）：279-284.

［4］纪柱.铬污染土壤的修复［J］.无机盐工业，2008（2）：47-50.

［5］张学洪，罗亚平，黄海涛，等.一种新发现的湿生铬超积累植物——李氏禾（Leersia hexandra Swartz）［J］.生态学报，2006（3）：950-953.

［6］陈志明，王玉军，于淼，等.某电镀厂附近土壤铬污染及植物富集特征研究［J］.农学通报，2010（3）：289-292.

［7］郑施雯，魏远，顾红波，等.铬污染地区植物重金属含量特征与耐性植物筛选研究［J］.林业科学研究，2011（2）：205-211.

Review on Remediation Technologies on Chromium Contaminated Soil

Zheng ShiwenQiu JixiaZheng ChongZhan GuoerBao YousiZhang WenjuanLiu WeiHe Wenyan
（Zhejiang Renxin Central Academy of Sciences Co.,Ltd.，Ningbo Zhejiang 315012）

This paper reviewed the environmental chemical behavior of chromium,the pollution and remediation technology of chromium pollution in soil,mainly introduced the phytoremediation technology and its research progress, and put forward the research emphases and directions in the future.

soil；chromium pollution；hyperaccumulator；remediation

X53

A

1003-5168（2017）05-0157-02

2017-04-03

郑施雯（1985-），女，硕士，工程师，研究方向：生态规划及环境影响评价。

詹果儿（1982-），女，硕士，工程师，研究方向：环境影响评价、清洁生产审核和良好湖泊生态环境保护。