3．1 植物修復(fù)的概念和類型

　　植物修復(fù)是指利用植物轉(zhuǎn)移、容納或轉(zhuǎn)化環(huán)境介質(zhì)中有毒有害污染物，使其對環(huán)境無害，使污染環(huán)境得到修復(fù)與治理。它是一項新興的污染環(huán)境治理技術(shù)，屬于生物修復(fù)的范疇。廣義上的植物修復(fù)技術(shù)是指利用植物吸收、提取、分解、轉(zhuǎn)化或固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物的技術(shù)的總稱。而狹義上的植物修復(fù)技術(shù)是指將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收獲并進(jìn)行妥善處理(如灰化回收)后即可將該種重金屬移出土體，達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。與傳統(tǒng)的修復(fù)方法相比，植物修復(fù)具有綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢。

　　植物去除土壤中重金屬的機(jī)理主要依靠植物萃取作用、根系過濾作用、植物揮發(fā)作用和植物固定化作用。根據(jù)修復(fù)植物在某一方面的修復(fù)功能和特點，可將植物修復(fù)分為植物提取、植物揮發(fā)和植物穩(wěn)定3種類型。

　　植物提取法是利用一些植物對某種重金屬的吸收和在地上部的蓄積，并通過收獲地上部達(dá)到減少土壤重金屬含量的目的。當(dāng)?shù)厣喜繉δ撤N重金屬的蓄積達(dá)到一定量可稱之為超積累或超富集植物，規(guī)定植物積累的Cd含量一般在100mg／kg以上。

　　植物揮發(fā)是指植物吸收土壤中的重金屬，將體內(nèi)重金屬轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)的狀態(tài)，并通過植物的葉片等部位揮發(fā)出去，從而降低土壤中重金屬含量，這種修復(fù)方法應(yīng)用范圍較小，更多的用于一些揮發(fā)性的重金屬，比如№ 、Se等。并且，通過植物揮發(fā)雖然減少了土壤中重金屬含量，但揮發(fā)出的重金屬進(jìn)入大氣，會造成大氣的重金屬污染。筆者認(rèn)為，從整體環(huán)境考慮，修復(fù)土壤中的重金屬污染不能以對其他環(huán)境造成污染為代價。

　　植物穩(wěn)定是通過吸收、分解、氧化、固定等過程，降低重金屬的流動性和生物可利用性，防止重金屬的滲漏和轉(zhuǎn)移，減少重金屬對植物的危害。在這一過程中，土壤中重金屬含量并不減少，只是存在形態(tài)發(fā)生了變化。通過大面積種植此類作物，可有效降低廢棄礦場和重金屬污染嚴(yán)重地區(qū)重金屬的危害。

　　3．2 Cd污染土壤植物修復(fù)研究現(xiàn)狀

　　1977年Brooks等首次提出了超積累植物的概念，1983年，美國科學(xué)家Chaney等首次提出運用超積累植物去除土壤中重金屬污染物的設(shè)想。目前，國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)的各類超積累植物有700多種，大部分都在國外。Cd的超積累植物近年來也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，如王松良等研究了蕓苔屬蔬菜對Cd的富集特性并發(fā)現(xiàn)這類植物對修復(fù)土壤Cd污染有一定的潛力；劉威發(fā)現(xiàn)寶山堇菜可以富集Cd，在自然條件下，其地上部Cd平均含量為1168mg／kg；魏樹和通過盆栽模擬實驗發(fā)現(xiàn)龍葵(Solanum nigrum)滿足Cd超積累植物的衡量標(biāo)準(zhǔn)；王激清通過水培與土培實驗篩選出了芥菜型油菜川油lI一10為理想的高積累Cd油菜；熊愈輝通過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)礦山型東南景天是一種Cd超積累植物；彭克儉等研究的結(jié)果表明龍須眼子菜能有效轉(zhuǎn)移水中的Cd、Pb，可以作為吸附劑用于含Cd、含Pb廢水的處理；聶發(fā)輝發(fā)現(xiàn)株洲冶煉廠生產(chǎn)區(qū)實驗范圍內(nèi)的商陸是一種Cd的超積累植物；潘志明等采用正交試驗法對腎蕨進(jìn)行實驗發(fā)現(xiàn)腎蕨對Cd、Hg有較好的富集作用。國外發(fā)現(xiàn)的Cd超積累植物還有Baker 1989年在歐洲中西部發(fā)現(xiàn)的能富集Cd高達(dá)2130mg／kg的十字花科植物天藍(lán)褐藍(lán)菜、Thlaspi caerulescens J&C Presl和Arabidopsishalleri(L)0 Kane&Al—Shehbaz等等。我國植物種類繁多，資源豐富，在尋找Cd的超積累植物方面仍有很大空間。

　　目前，利用植物修復(fù)cd污染土壤的做法正在被越來越多的研究人員所推崇，此做法也得到社會的認(rèn)可和強(qiáng)烈關(guān)注，是一個前景廣闊的研究領(lǐng)域。此方法的關(guān)鍵是通過多種方法找尋更多超積累植物或修復(fù)效率高的植物，有部分研究人員還提出可以用大生物量的植物進(jìn)行替代，雖然有些植物不是超積累植物，但因其生物量大和對重金屬有耐性等特征，仍能應(yīng)用于重金屬污染土壤的植物修復(fù)。比如有研究人員用煙草、美人蕉等作物進(jìn)行Cd污染土壤的植物修復(fù)研究，也取得了很好的效果，這也為其他研究人員提供了一種思路。

　　3．3 Cd污染土壤植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點與不足

　　與傳統(tǒng)的化學(xué)修復(fù)、物理和工程修復(fù)相比，植物修復(fù)技術(shù)有一些顯著的優(yōu)點：植物修復(fù)技術(shù)是一種原位修復(fù)技術(shù)，對土壤擾動小，可永久解決土壤污染問題，并可大面積修復(fù)受污染土壤。另外，在污染土壤上種植植物對環(huán)境有綠化和美化作用，并利于生態(tài)系統(tǒng)的保持，易于被人們接受，目前已有學(xué)者開始研究用觀賞性植物進(jìn)行修復(fù)。此外，與其他修復(fù)技術(shù)相比，植物修復(fù)技術(shù)成本較低。

　　植物修復(fù)技術(shù)目前仍處在實驗階段，對于污染環(huán)境治理的具體應(yīng)用而言，還存在一些局限性，目前發(fā)現(xiàn)的可用于植物修復(fù)的超積累植物一般都存在地上部作物量小、生長緩慢和季節(jié)性較強(qiáng)的限制，耗時較長，修復(fù)效率不高。另外，不同的植物僅對某一種污染有較好的修復(fù)效果，對于復(fù)合型污染的修復(fù)則收效甚微。此外，在植物修復(fù)過程中，還應(yīng)防止植物的籽實可能被誤食導(dǎo)致食物鏈污染。

　　植物修復(fù)技術(shù)目前受其局限性制約，無法大面積應(yīng)用于實地修復(fù)，面對日益嚴(yán)重的重金屬污染，當(dāng)務(wù)之急是需要完善植物修復(fù)技術(shù)，提高植物修復(fù)效率。

　　4 Cd污染土壤生物修復(fù)技術(shù)研究展望

　　目前，因工業(yè)三廢、污灌等原因?qū)е碌耐寥繡d污染越來越嚴(yán)重，眾多研究人員對污染土壤的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了大量卓有成效的研究，生物修復(fù)尤其是植物修復(fù)技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點而備受推崇，并不斷有新突破。在以后的生物修復(fù)技術(shù)研究過程中，以下幾方面將會是重點和難點：

　　4．1 重金屬污染土壤修復(fù)植物的選育

　　目前，全世界已經(jīng)篩選出數(shù)量眾多的Cd的超積累植物，但這些超積累植物普遍存在生物量小、修復(fù)效率不高的缺陷，找尋生物量大、易于收割、氣候適應(yīng)性強(qiáng)的超積累植物仍是當(dāng)前的重點工作之一。除草本植物外，也可對木本植物進(jìn)行選育，有研究人員用楊樹和柳樹做了實驗，發(fā)現(xiàn)它們對重金屬Cd污染土壤的修復(fù)具有良好的效果和作用。此外，可通過選育多種超積累植物，用這些植物在重金屬污染土壤區(qū)域構(gòu)建立體生物群落，在不同季節(jié)，進(jìn)行不同組合，實現(xiàn)生物多樣性并提高修復(fù)效率。

　　4．2 植物根際圈內(nèi)環(huán)境研究

　　菌根真菌對根際圈內(nèi)的重金屬具有吸收、屏障及螯合作用，能影響菌根植物對重金屬的積累和分配，使菌根植物體內(nèi)重金屬積累量增加，提高植物提取的效果。此外，根際圈內(nèi)細(xì)菌也能吸附和固定重金屬，說明細(xì)菌對重金屬也有修復(fù)作用。怎樣使菌根一植物～ 微生物修復(fù)體系達(dá)到最佳組合，將成為一個新的研究方向。

　　4．3 生物工程技術(shù)和基因工程技術(shù)的應(yīng)用

　　建立Cd的超積累植物基因庫，資源共享，加快研究步伐．通過應(yīng)用生物工程技術(shù)和基因工程技術(shù)，將Cd超積累植物的基因?qū)说缴锪看?、生長迅速、季節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)的植物體內(nèi)，可以培育出較理想的超積累植物，此技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用，將會突破目前超積累植物選育的瓶頸，并將因其綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效而在以后的重金屬污染土壤修復(fù)方面發(fā)揮不可替代的作用。