杨晓琼

（河南师范大学，河南新乡453000）

单纯植物修复重金属铬（Cr）污染土壤的研究进展

杨晓琼

（河南师范大学，河南新乡453000）

重金属污染是我国土壤污染的一大类，而铬（Cr）是五大重金属之一，是一种强毒性重金属，具有明显“三致”作用。综述了单纯植物修复重金属铬污染土壤的研究进展，并对其发展趋势进行了展望。

铬；土壤；污染；植物修复

目前，环境中铬的污染主要由工业引起，铬的开采、冶炼，铬盐的制造、电镀、金属加工、制革、油漆、颜料、印染工业以及燃料燃烧排出的含铬废气、废水和废渣等都是铬污染源。铬是人和动植物所需的微量元素之一，人体缺乏铬不利于健康生长，但过量的铬对人体来说危害巨大，长期作用会引起肝硬化、肺气肿、支气管扩张甚至引发癌症。研究表明，我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断，我国重金属污染的面积占耕地总面积的1/6左右[1]。因此，去除铬及其化合物对土壤的污染问题引起了国内外各类环境保护者的关注。常用的去除环境中铬污染的方法有物理修复法、化学修复法以及生物修复法，其中生物修复法又包括植物修复法、微生物修复法以及植物—微生物联合修复法。本文主要介绍了植物修复法中单纯植物修复重金属铬污染土壤的研究进展。

植物修复（Phytoremediation），是指直接利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物，使其对环境无害的过程，首次由Chaney于1983年提出。研究表明，植物可经吸收、挥发、过滤及稳定等，来净化重金属污染土壤，以达到净化环境的目的。单纯植物修复技术具有成本低、不产生二次污染、高效及去除效果永久等优点，因而是一种极具潜力且正在发展的清除环境污染的绿色技术。

1 超积累植物对重金属铬污染土壤的修复

重金属超积累植物（Hyperaccumulator），是指体内重金属的积累量可达一般植物100倍以上的植物。超累积植物可在其各部分组织中累积很高的污染物浓度，一般＞1 000 mg/kg。植物通过对重金属较强的富集能力，吸收污染土壤的重金属铬，转移并储存在地上部分。

张学洪等发现一种重金属铬超积累植物——李氏木（Leersiahexandra Swaetz），多年生禾本科李氏木能明显超积累重金属铬，其叶片内平均铬含量1 786.9 mg/kg，最高可达2 977.7 mg/kg[2]。国外曾报道两种重金属铬超积累植物Dicoma niccolifera Wild和Sutera fodina Wild,积累铬含量可达1 500 mg/kg和2 400 mg/kg。卢立晃等报道了超积累重金属植物大叶红苋菜（298）与野苋菜、向日葵、玉米等4种铬修复植物的根茎叶对铬积累总量分别为：7.256mg/kg、7.851mg/kg、5.086mg/kg、4.993mg/kg[3，4]。韩志萍的研究表明，芦竹仅能对重金属铬产生富集而不能达到超富集作用[5]。

2 植物根部对重金属铬污染土壤的修复

同种植物不同组织对重金属铬的累积能力不同，植物根部与土壤直接接触，重金属铬通过植物根部被吸收转运。一般认为，铬离子通过根部细胞膜上的转运蛋白从根部转运到木质部。重金属铬主要存在于各种植物的根部，且在根部的分布明显高于其他部位。

田雨婷等研究表明，黑麦幼苗根部和地上部铬含量随铬处理浓度的增加而显著增大，且铬在黑麦幼苗根部的分布明显高于地上部，进入黑麦幼苗体内的大部分铬富集在其根部，迁移至其他部位的较少[6]；杨德等在对南瓜的研究中也得出类似的结论。

在郑施雯等对狗牙根、灰绿藜、牛筋草、藿香蓟等植物的研究中，对铬耐性植物地上部分的铬含量为110.26～774.05 mg/kg，平均值为280.95 mg/kg，而根部铬含量为774.05～2 334.56 mg/kg，平均值为1 229.75 mg/kg，明显多于地上部分，其地上部分与根部铬含量呈显著正相关[7]；在王爱云、黄姗姗等对白花三叶草、高羊茅和紫花苜蓿的研究中发现，无论外源铬浓度高或低，3种草本植物的根部铬浓度均高于地上部，说明重金属铬主要存在于植物的根部[8]。

单纯植物修复重金属铬污染土壤是指直接利用植物对重金属铬的富集作用，来降低土壤中重金属铬含量的环境友好型方法。该方法具有成本低、效果好、不产生再次污染、更符合可持续发展治理污染的模式等优点。但其也有部分不足，如目前发现的超积累植物种类较少、积累植物生物量较小、可容纳铬含量有限等。

根据当前研究进展，植物修复重金属铬污染土壤的研究工作还可从以下几个方面进行：

第一，继续寻找自然界中的重金属铬超积累植物，筛选出更多具有超富集重金属能力的植物品种；第二，继续深入研究植物积累重金属铬的机理，研究相关基因和蛋白质，从基因工程角度出发，利用转基因等手段，开发新的具有较大生物量的植物新品种；第三，加强植物修复与其他修复技术联合使用，如与微生物修复技术的联合使用，与物理或化学修复技术联合使用，加大修复效力；第四，通过对植物修复技术的研究，促进植物仿生学修复的发展，如郝大程等发现的用海泡石做填充材料的仿生修复方式可用于铬污染土壤的修复[9]；第五，继续研究积累铬的植物体的后续处理工作，怎样处理含铬植物以及如何高效回收重金属铬，也是今后研究的热点问题。

[1]宋伟,陈百明,刘琳.中国耕地土壤重金属污染概况[J].水土保持研究,2013,2(20)：293-298.

[2]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[J].生态学报,2006,26(6)：101-103.

[3]卢立晃,余建明,叶永和,等.野苋菜植物修复皮革工业铬污染土壤的研究[J].食品工业科技,2010,31(1)：105-106.

[4]韦朝阳,陈同斌.重金属超富集植物及植物修复技术研究进展[J].生态学报,2001,21(7)：1 196-1 203.

[5]韩志萍.铬铜镍在芦竹中的富集与分布[J].环境科学与技术, 2006,29(5)：106-108.

[6]田雨婷,吕金印,程永安,等.黑麦幼苗对铬的吸收与分布[J].西北农林科技大学学报,2008,36(11)：130-133.

[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,2011,25（2)：205-211.

[8]王爱云,黄姗姗,钟国峰,等.铬胁迫对3种草本植物生长及铬积累的影响[J].环境科学，2012，33（6）：2 028-2 037.

[9]郝大程,周建强,王闯,等.重金属污染土壤的植物仿生和植物修复比较研究[R].生物技术通报，韩君,2017：66-71.

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杨晓琼（1995-），女，汉，河南洛阳人，本科在读，研究方向为环境微生物。