谭紫东 韩海生|文

植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术，也是一门正在崛起并涉及土壤学、植物学、分子生物学、基因工程学、环境工程等多门学科的新兴边缘学科。植物修复与其他修复技术结合起来，取长补短，将在重金属污染治理领域发挥更加神奇的作用。

随着工业的发展，土壤和水域的重金属污染已成为全球一个严峻的问题。重金属污染具有稳定性高、不可逆和后果严重等特点，至今没有找到理想的治理方法，而传统的工程、物理和化学等手段因耗资大、易产生二次污染等原因限制了其在修复重金属上的应用。植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术，也是一门正在崛起并涉及土壤学、植物学、分子生物学、基因工程学、环境工程等多门学科的新兴边缘学科。它具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。

植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化土壤和水体中的污染物，使其对环境无害。其对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。16世纪意大利植物学家首次发现一种能在托斯卡纳“黑色岩石”上生长的特殊植物Alyssum bertolonii （庭荠属），由此开启了重金属修复的新篇章。1977年新西兰地质学家Brooks首次提出超累积植物的概念，紧接着美国农业部提出将植物用于土壤重金属修复。近几十年来植物修复在重金属污染治理中发展迅猛，并取得了较为显著的研究进展。

植物对重金属污染的修复主要通过四种方式实现：植物提取、植物挥发、植物稳定或固化和根系过滤。利用超积累植物修复重金属污染，其成功与否除了取决于植物生物量的大小，更为重要的是取决于植物从土壤中吸取金属以及向地上部运输金属的能力。主要修复机制包括：植物体中含有大量转运蛋白，其对重金属离子进行吸收和转运，例如ZIP蛋白一般由309～476个氨基酸组成，其主体分布于细胞膜中，C末端和N末端位于膜外结合重金属离子；植物体内普遍存在的一种重金属脱毒机制是配体与重金属离子的络合，如有机酸、氨基酸和多肽等都可作为配体以不同方式与重金属络合并脱毒；植物也可以通过新陈代谢将重金属离子转换为挥发性物质，例如利用转基因植物将有毒的Hg（Ⅱ）吸收并转变为无毒Hg（0）挥发出来。

世界上至今为止发现的超累积植物约有500余种，其对Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+、Mn2+、Cr2+和 As等金属体现出了较强的净化作用。羊茅、普通荞麦、白莲蒿、小鳞苔草和马蔺对铅具有极强的富集能力，植物体铅浓度高达10克/千克；野外调查发现壶瓶碎米荠在镉的重度污染区生长良好，可以富集镉高达38倍以上，对镉的耐受力极强，金边吊兰、蜀葵、龙葵和羽叶鬼针草也对镉具有较强的富集净化作用；长柔毛委陵菜、圆锥南芥、叶芽阿拉伯芥和东南景天富集Zn的浓度远远低于超累积植物参考值，是良好的Zn污染修复植物；人参木、土荆芥、短毛蓼和福木对Mn就有良好的富集作用，其中木荷、垂序商陆效果最为显著；国内外报道的符合铜的超积累植物标准的植物有荸荠、海州香薷、蓖麻、鸭跖草，密毛蕨的Cu含量低于超积累植物的阀值，但其作为蕨类植物具有生长快、分布广，且具有较强的Cu转运能力；野外调查发现的符合参考值标准的有狼尾草、李氏禾和假稻，其中狼尾草富集Cr的浓度极高，而李氏禾转运能力很强，扁穗牛鞭草Cr地上部浓度低于参考标准值，但其适生区域广，生长快，可在Cr污染土壤修复中发挥作用；野外调查发现了一些多金属超积累植物，例如宝山堇菜、野茼蒿和秃疮花，其中秃疮花同时符合Pb、Cd、Zn 三种重金属元素超积累植物的标准，尤其是对Zn，不但富集浓度高而且转移能力强。

为了防止重金属通过植物吸收进入食物链（网），实践中筛选用以重金属污染区生态修复的建群植物的主要为用材、工业原料与药用、能源和景观等四大类植物种类。例如：三球悬铃木、刺槐、圆叶决明可以作为Cd、Pb 的修复植物广泛种植于重金属污染区；五加树、紫苏、巴西人参、圆叶决明、棕榈、盐肤木都是可在重金属污染土壤生长的生态- 经济型植物；油菜常被用作生物能源的植物，对Cd 富集能力较强，可用于重金属污染土壤修复，兼具能源价值、经济价值与修复价值；此外，薄荷、莳萝、罗勒能够吸收和积累Cd、Pb、Zn、Cu等多种重金属元素，可用于重金属复合污染土壤。

植物修复是最为新型的绿色污染处理方式，与传统修复技术相比有其优越性。首先作为一种生物修复，它的首要特点是投资和维护的成本低、操作简单，不需要大量机械设备或进行工厂建设；其次，不需要添加化学试剂，不会产生二次污染；再次，处理过程可与城市景观结合，有良好的生态效益；最后是可通过收割、灰化植物体提取金属。更重要的是，它是一种原位修复，极大地降低了投入。我国的植物资源丰富，为筛选生长速度快、生物量高的超富集植物提供了条件。另外随着分子生物技术、基因工程的发展， 将外源基因导入植物体得到超富集植物或者具有特定可转化重金属的植物为植物修复提供了更大的发展空间。植物修复与其他修复技术结合起来，取长补短，将在重金属污染治理领域发挥更加神奇的作用。