肖芬
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摘要: 土壤重金属污染及其修复是当前环境科学研 究中的一个重点。土壤重金属总量作为评估土壤污 染的重要指标，广泛应用于各国土壤环境质量标准 中，但众多研究表明，仅以重金属总量并不能准确 评估土壤重金属的潜在环境风险和人类健康风险，且在改良剂修复重金属土壤后， 重金属被固定，总量变化不能反映改良效果。重金属的生物有效性信息，既是污染土壤风险评估的重要手段，又是人们 对受污染土壤进行治理和修复的基础。而如何确定重金属污染修复后的环境风险是环境科学领域里的一个热点和难点问题
关键词: 植物修复 重金属污染土壤 改良剂
土壤重金属污染主要是由于zn、cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As8种重金属元素引起的土壤污染。土壤重金属污染具有隐蔽性、不可逆性和不可降解等特点,其治理一直是国际性的难点和重点研究问题。
1.重金属污染土壤的植物修复技术
1.1生物修复
生物修复是近年来土壤重金属污染修复的热点,包括植物修复、微生物修复、动物修复。生物修复方法对土壤生态环境不会有影响.是保证土壤生态健康和农业可持续发展的重要措施
1.1.1微生物修复
微生物修复法是利用土壤中的某些微生物对重金属Pb具有吸收、沉淀、氧化和还原等作用,从而降低土壤Pb的毒性。曹德菊等利用常规微生物资源大肠杆菌(Escherichiacoli1、枯草杆菌fBacillussubtilis)、酵母菌(Sacchar0mycessp)对重金属离子Cu,‘Cd进行生物修复试验,研究了不同菌种对Cu.Cd离子的吸附特性和环境的pH值变化对生物修复效应的影响。结果表明,当环境中Cu.Cd质量浓度较低f≤5mg/L)时,微生物修复性能良好,去除率可达25%一60%;而当Cu,Cd质量浓度较高时。修复性能下降,且不同菌体对Cu。Cd的修复上存在一定差异
1.2化学改良剂结合的植物
修复技术20世纪90年代中后期开始.科学家们为了克服前面叙述的利用超积累植物做土壤修复的局限性.从原来探索超积累植物的研究中脱离开来把目光转移到了既对重金属具有耐性生物量也高的栽培作物上。芥菜(Indianmustard)、玉米(com)、黑麦草(ryegrass)、大麦(barley)及豌豆(pea)等作物是研究强化植物修复技术(enhancedphy?toremediation)的主要作物。但是这些作物与超积累植物相比体内重金属含量很低.必须配合使用促进作物吸收重金属的化学改良剂的植物修复技术才能实际应用。有关强化植物修复技术的研究最初由Wallace等(1974)报告,他们提出了在重金属污染土壤上施用EDTA时与重金属形成络合物(meta1.EDTA)提高了重金属的溶解度促进植物吸收。之后Blayllock等(1997)也陆续发表了EDTA能促进植物吸收重金属的观点。把人为重金属污染土壤和矿山地区土壤作为供试土壤,EDTA作络合剂;艾蒿作为供试植物.进行植物吸收镉的调查研究显示.施用EDTA的试验区与未施用EDTA的对照相比艾蒿体内的镉含量明显升高,其中从矿山土壤中镉的吸收量增加2倍以上,人为污染土壤中镉的吸收量增加1.5倍以上。
2改良剂固定后的环境风险评价方法
改良剂固定后的环境风险评价是一项重要的内容，与有关环境标准的制定密切相关。 常用的环境风险的评价方法包括：化学形态分析、生物毒性评价、指数法、矿物学评价等方法。
2.1 化学形态分析
在形态分析过程中，单一和连续提取是两种常用的基本方法。 可依据不同研究目的选择这两种方法。 单一提取是采用酸试剂、螯合剂、中性盐和缓冲剂、微乳液等试剂对土壤中重金属进行提取，可以快速评估固定后的重金属在土壤中可提取性，此方法与植物的相关性较好。 较常用的方法是毒性淋滤试验程序法（TCLP 法），是美国《固体废弃物试验分析评价手册》中推荐的标准方法之一。 连续提取采用不同溶剂组合进行提取，使与土壤组分结合的不同形态的重金属释放出来。 可用来研究重金属在土壤中形态分布比例以及各种形态与土壤组分或固定剂之间的关系，以明确重金属在土壤基质中的形态分布以及可被溶出的能力。
目前，应用较多的是
Tessier 等提出的 Tessier 五步连续提取方法和欧共体提出 BCR 三步连续提取法
2.2 生物毒性评价
2.2.1 植物毒性评价
利用高等植物的生长状况监测土壤污染是从生态学角度诊断土壤质量的重要方法之一。 这种方法即以作物的症状、生长量、对重金属的吸收量来表示土壤中重金属的生物有效性。 它实质上是一种生物浸提法，较多采用的是幼苗密集培养法、盆钵试验法和田间试验法。幼苗密集培养法是利用植物幼苗期对营养的敏感性进行植物摄取的生物测试技术，此法能定量、快速、准确地测定重金属的生物有效性。 该法是将供试土壤装入试验盆钵（陶瓷、塑料或玻璃质）中，植入试验的作物，在控制温度和湿度的条件下来进行。 培养的周期为植物生长的全过程或生长的各阶段。 在培养过程结束后，采取全株或部分叶片以分析某重金属元素在全株或不同部位的含量， 通过植物组织中重金属浓度的变化， 以及植物生物量状况，可以表征经过固定修复后土壤中重金属毒性的变化。 田间试验能较客观地反映大田的真实情况。 大多数重金属离子被固定在外源物质的结构中，限制了其在土壤中的迁移性和被植物所吸收的可能性。 在经过处理后的污染点，选择合适的植物进行修复效果的表征，能更好地研究重金属离子在土壤—植物系统中的相关行为。选择具有富集重金属能力的或对金属毒性非常敏感的植物， 更能准确反映污染胁迫下的植物效应。
2.2.2 动物毒性评价
动物毒性评价是以蚯蚓、线虫等土壤动物作为土壤环境的指示物，来监测土壤重金属的生物有效性。 动物毒性实验多采用培养试验来进行，将动物饲养在污染的土壤、人工土壤或人造土壤中，利用蚯蚓的分子、生物化学和生理反应等生物标志物来监测环境污染的变化情况 。其中人工土壤是由10％的苔藓泥炭细土，20％的高岭粘土，69％的工业石英砂和 1％的 CaCO3 组成。 人工土壤试验的时间为 14 d。人工土壤试验已经被欧洲经济委员会（ECE）， 确定为化学品登记时的蚯蚓毒性试验方法。人造土壤实验以一种无定形水合性的二氧化硅，并在其中加入直径 1.5～2.0 cm 的玻璃球以代替人工土壤的试验方法。这种方法的优点是使用确切 定义的物质作为基质，便于操作，其结果也更具有 可比性。
2.3 指数法
指数法包括单因子污染指数、Nemerow 综合污染指数、地累积指数法、潜在生态危害指数法等方法。 单因子污染指数是以土壤污染物的实测浓度与评价标准之比作为土壤污染的指数；Nemerow 综合污染指数法突出环境要素中浓度最大的污染物的影响。 地质累积指数通常称为 Muller 指数，反映了重金属分布的自然变化特征，还可以判别人为活动对环境的影响，是区分人为活动影响的重要参数， 通常用来表征沉积特征、 岩石地质及其他影响。潜在生态危害指数涉及到单项污染指数、重金属毒性响应系数以及潜在生态危害单项系数。 该方法不仅考虑土壤重金属含量， 而且将重金属的生态效应、环境效益与毒理学联系在一起，采用具有可比的、等价属性指数分级法进行评价。
2.4 矿物学评价方法
土壤重金属环境质量矿物学评价方法是在利用生态地球化学方法所完成的元素总量调查成果的基础上，开展单元性与剖面性土壤矿物组成与含量测定，查明土壤的矿物组成和分布，评价重金属的赋存形态及其对农业地质环境的新方法。 鲁安怀利用环境矿物学理论和方法阐明了土壤矿物控制重金属活动状态， 来具体分析重金属在矿物表面、层间域和孔道内可能的赋存位置。 具有技术创新性强、投入成本实际操作简单、评价质量较高、服务范围较广的特点。
3.结束语
当前,土壤重金属污染所带来的潜在危害已经明显的表现出来了,土壤重金属污染的治理也是刻不容缓的,在对比参照其他传统方法之后,植物修复治理技术在所有方法当呻的优势也是很显然的,植物修复土壤重金属污染,不仅在效果上明显,在经济以及耗费的资源也是相当少的。正是如此,我们才致力于寻找、开拓植物修复体系中更新的有效途径。在基因技术盛行的这几年中,基因技术与植物修复的联合应用,不仅在土壤重金属污染的治理当中起到重要的作用,在其他方面,如重金属废水治理、环境中持续性难降解有机污染以及农业面源污染等方面也都有一定的用武之地。相信在不久的将来,会有相当数量的转基因植物产品应用到环境保护治理当中来,基因技术也将开拓出新的环境治理之路。
参考文献：
1 周炳炎;于泓锦;;探讨进口物品的固体废物属性鉴别[J];中国检验检疫;2012年06期
2 谢鹏;;农村固体废物的处理方式研究[J];生物技术世界;2012年03期
3 慕妍;;典型固体废物的处理与利用[J];黑龙江科技信息;2012年32期