尋找土壤重金屬污染的“植物克星”
文·實(shí)習(xí)生 馬媛媛
■ 新聞緣起
由于工礦企業(yè)的發(fā)展、污水灌溉等，中國乃至世界的土壤重金屬污染越來越嚴(yán)重。植物修復(fù)技術(shù)是目前重金屬污染治理最有效的方法之一，而該技術(shù)成功的關(guān)鍵在于尋找超富集植物。日前，中國科學(xué)院華南植物園土壤生態(tài)與生態(tài)工程研究組博士研究生張杏鋒在導(dǎo)師夏漢平研究員的指導(dǎo)下，首次提出了用土壤種子庫—重金屬濃度梯度法來篩選重金屬超富集植物，并成功找到一種鎘的超富集植物——少花龍葵。
少花龍葵是怎么發(fā)現(xiàn)的？如何采用新方法尋找超富集植物？植物修復(fù)技術(shù)在實(shí)際推廣應(yīng)用過程中又要注意些什么？帶著這些問題，筆者采訪了中國科學(xué)院華南植物園研究員夏漢平。
——— 土壤病了 ———
我國受污染的耕地面積達(dá)2000萬公頃
陜西鳳翔鉛污染、湖南瀏陽鎘中毒、山東臨沂砷污染……土壤重金屬污染強(qiáng)烈刺痛人們的神經(jīng)。
全國究竟有多少土地已被重金屬污染，或身臨污染的懸崖？
隨著礦山開采以及一些工業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量的不斷惡化，土壤重金屬污染問題已成為世界各地關(guān)注的焦點(diǎn)。自2009年以來，中國連續(xù)發(fā)生了30多起重特大重金屬污染事件。據(jù)報(bào)道，中國受污染的耕地面積達(dá)2000萬公頃，約占耕地總面積的1/5，其中重金屬污染約占污染面積的30%—40%左右。中國每年因土壤污染而減少的糧食產(chǎn)量高達(dá)1000萬噸，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100多億元。
重金屬一般是指比重大于5的金屬，從環(huán)境污染方面所說的重金屬通常是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的金屬。近十多年來，珠江三角洲地區(qū)的重金屬含量呈逐年遞增的趨勢，造成了較為嚴(yán)重的污染問題。在我國，總體來看，鉛、鋅、鎘等重金屬所造成的污染較為嚴(yán)重。
當(dāng)問到土壤重金屬污染的主要來源時(shí)，夏漢平研究員解釋說：“礦山開采、金屬冶煉、電鍍、化工、電池等行業(yè)是排放重金屬的主要工業(yè)源，一些工廠、企業(yè)偷排出來的‘工業(yè)三廢’使得周圍土壤與水體中鉛、鋅、鎘的含量濃度嚴(yán)重超標(biāo)；此外，城市交通運(yùn)輸中汽車尾氣排放等也會(huì)影響土壤中重金屬的含量?！?div style="height:15px;">
——— 四個(gè)疑問 ———
植物修復(fù)土壤好在哪兒？
由于土壤重金屬污染存在污染范圍廣、持續(xù)時(shí)間長、污染隱蔽、不可逆性等特點(diǎn)，使得它的治理工作變得十分困難。夏漢平研究員說：“目前國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家都在對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行研究。在治理過程中，物理方法費(fèi)時(shí)費(fèi)工，化學(xué)方法又容易造成二次污染。與傳統(tǒng)的治理方法相比，植物修復(fù)技術(shù)具有治理效果的永久性、治理過程的原位性、治理成本的低廉性、環(huán)境美學(xué)的兼容性等優(yōu)點(diǎn)，因此使其成為重金屬污染治理的研究熱點(diǎn)?！?div style="height:15px;">
“植物修復(fù)技術(shù)就是把對(duì)重金屬有巨大提取潛力的植物種植于重金屬污染土地上，一段時(shí)間后收獲植物地上部分以達(dá)到清除土壤中重金屬污染 的目的。此外，也有一些植物可使土壤重金屬固化，同樣可起到減輕重金屬毒害的作用”。提及植物修復(fù)技術(shù)的原理，夏漢平表示：“植物修復(fù)技術(shù)按其修復(fù)的機(jī)理和過程可分為不同的部分，其中與重金屬污染土壤植物修復(fù)有關(guān)的內(nèi)容主要包括植物萃取、植物固定、植物揮發(fā)以及根系過濾等。”
植物修復(fù)技術(shù)是否還存在一些自身的不足？夏漢平研究員笑了一下說：“當(dāng)然，這個(gè)世界上完美的東西太少了。不少超富集植物個(gè)體矮小，生長緩慢，修復(fù)重金屬污染土地需時(shí)太長；此外，植物修復(fù)土壤只能局限在植物根系所能延伸的范圍內(nèi)；還有，超富集植物對(duì)重金屬具有一定的選擇性，一般只對(duì)一種重金屬具有富集能力，而土壤重金屬污染多為幾種重金屬復(fù)合污染，且常常伴生有機(jī)污染等等。不過這些問題都有可能在接下來的進(jìn)一步研究中得到解決。”
研究人員指出，植物修復(fù)技術(shù)成功的關(guān)鍵在于尋找超富集植物。因此，篩選對(duì)重金屬耐受能力高以及具有富集和超富集能力的植物成為目前重金屬污染土壤的重要修復(fù)途徑之一。
“超富集植物是指可以超量累積某些化學(xué)元素的植物。一般而言，這些植物的地上部組織對(duì)該化學(xué)元素的吸收量，可超過普通植物的100倍以上，且不影響正常生命活動(dòng)”。夏漢平研究員解釋道，“不過，目前全世界所發(fā)現(xiàn)的400多種重金屬超富集植物中，有相當(dāng)一部分種類生物量較少或者專一性較強(qiáng)，還有就是較難繁殖，因而難以真正大面積推廣應(yīng)用。因此，選擇高生物量、適應(yīng)性強(qiáng)、富集能力強(qiáng)、易栽培的超富集植物或吸收相對(duì)較大的植物種類，是目前和今后一段時(shí)間研究的重點(diǎn)所在?！?div style="height:15px;">
