[科普中國(guó)]-客土法

客土法治理重金屬污染

“客土法”也稱作物理修復(fù)法，簡(jiǎn)而言之就是向污染土壤中添加潔凈土壤，降低土壤中污染物的濃度或減少污染物與植物根系的接觸，是土壤污染治理中的一種工程物理治理方法。其優(yōu)點(diǎn)是見效快，效果好，這種方法在很多國(guó)家得到了應(yīng)用。日本對(duì)60年代神通川地區(qū)的受Cd污染農(nóng)田張開修復(fù)，到1997年為止，約43%的受污染土壤得到了徹底恢復(fù)正常。因此，針對(duì)植物修復(fù)技術(shù)的局限性，結(jié)合客土法在土壤修復(fù)中的優(yōu)勢(shì)，將兩者結(jié)合，開創(chuàng)對(duì)受重金屬污染農(nóng)田的新修復(fù)方式，這既是現(xiàn)實(shí)中環(huán)境問題的客觀要求，也是植物修復(fù)技術(shù)本身所具有的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橹参镄迯?fù)技術(shù)本身是一種基于農(nóng)學(xué)衍生生物技術(shù)，是集植物一土壤一微生物三位一體的系統(tǒng)科學(xué)。將客土法結(jié)合植物修復(fù)技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤可以有效的提高修復(fù)土壤效率和土壤修復(fù)效果。因?yàn)閺倪@種土壤修復(fù)方式中可以看出，植物修復(fù)技術(shù)推廣和運(yùn)用所具備的條件：1)選取適宜的植物(超富集植物或者生物量大且重金屬含量高的植物)作為修復(fù)載體;2)通過工程學(xué)手段，為修復(fù)植物提供有利的生長(zhǎng)發(fā)育和吸收重金屬的環(huán)境。采用這種土壤修復(fù)方式在土壤一植物系統(tǒng)內(nèi)取得平衡，從而達(dá)到提高植物修復(fù)效率的目的1。

植物修復(fù)土壤重金屬污染的其他機(jī)理植物對(duì)重金屬的避性植物避性是指植物將污染物排斥在體外，減輕污染物對(duì)植物體自身的脅迫能力，是植物對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)能力的體現(xiàn)。植物對(duì)重金屬的吸收是一個(gè)復(fù)雜的過程，一般認(rèn)為植物根系通過分泌特殊有機(jī)物酸活化土壤中的重金屬，或在其根毛表面直接從土壤顆粒上交換吸附重金屬離子。而在根表面或根毛皮層上被吸附的重金屬離子通過質(zhì)外體或共質(zhì)體途徑進(jìn)入根細(xì)胞，實(shí)質(zhì)上重金屬是通過專一或通用的離子載體或通道蛋白進(jìn)入根細(xì)胞的，該過程為一個(gè)消耗能量的主動(dòng)過程，非必需重金屬必須與必需重金屬競(jìng)爭(zhēng)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，從而以離子形式或以金屬蛋白結(jié)合形式進(jìn)入根細(xì)胞。

植物根系是植物體在土壤中主要的物質(zhì)交換場(chǎng)所，所以植物根系是重金屬進(jìn)入植物的第一道屏障。為了避免土壤中的重金屬進(jìn)入植物，植物體通過自身的生理機(jī)制調(diào)節(jié)，阻止根系吸收重金屬。一般而言，植物體可以三種方式來阻止重金屬進(jìn)入植物根系。其一，根際化學(xué)性狀改變，某些植物可以通過主動(dòng)調(diào)節(jié)根際pH來減低土壤中重金屬的活性，從而達(dá)到自我保護(hù)的目的;其二，根系分泌物的絡(luò)合作用，植物根系分泌物主要是氨基酸、蛋白質(zhì)和糖類等大分子有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)可以與土壤中重金屬結(jié)合形成穩(wěn)定的金屬鰲合物復(fù)合體，減低重金屬的植物生物可利用性;其三，植物的“根際效應(yīng)圈”作用，由于植物根系是植物體內(nèi)最為活躍的部分之一，在根系周圍存在著大量的微生物，從而產(chǎn)生根際效應(yīng)，在這些微生物中，有些微生物的分泌物可以減低重金屬活性，使植物根系在過量的重金屬環(huán)境中正常生長(zhǎng)。

植物對(duì)重金屬的鈍化作用植物對(duì)重金屬的鈍化作用定義為：植物通過自身的生理調(diào)節(jié)，使體內(nèi)重金屬無法到達(dá)敏感器官，無法結(jié)合關(guān)鍵蛋白質(zhì)，從而保證植物的正常生理代謝。植物的體細(xì)胞中的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞其他成分等都對(duì)重金屬具有良好的鈍化功能。細(xì)胞壁是植物細(xì)胞的第一道屏障，其主要成分有：糖類、纖維素和果膠等大分子有機(jī)化合物。進(jìn)入植物體內(nèi)的重金屬往往帶有正電荷，因此可與植物組織中帶負(fù)電荷的大分子化合物結(jié)合，降低重金屬對(duì)植物正常的生理代謝干擾。有研究表明植物體中的重金屬鉛大多數(shù)被蓄積在植物細(xì)胞壁中。細(xì)胞膜與細(xì)胞壁作用相似，通過對(duì)穿透細(xì)胞壁的重金屬蛋白質(zhì)結(jié)合，固定重金屬離子。細(xì)胞的其他成分中以液泡最具代表性，許多研究表明：液泡可能是重金屬離子的貯存場(chǎng)所。這主要是植物在重金屬的斜坡下，產(chǎn)生了大量的PCS(植物鰲合素)，而在植物細(xì)胞液泡中大量?jī)?chǔ)存2。

土壤重金屬的植物可利用性土壤重金屬的植物可利用性是指：土壤環(huán)境中重金屬在植物體內(nèi)的吸收、積累或毒性的程度。具體而言，是指植物在特定環(huán)境中，一定時(shí)間范圍內(nèi)，可被植物直接或間接吸收的重金屬某種形態(tài)的總量，既不是指土壤中重金屬的總量，也不是指植物最終的積累量。這與化學(xué)中的摩爾質(zhì)量一樣，是一個(gè)概念性的衡量單位。這與重金屬進(jìn)入土壤后，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化和生理響應(yīng)機(jī)制有關(guān)。并且受到土壤、植物和農(nóng)業(yè)種植措施等多種因素的影響。土壤重金屬的植物可利用性與重金屬在土壤中的形態(tài)有關(guān)。土壤是一個(gè)復(fù)雜的開放體系，每時(shí)每刻都與自然界的其他圈層發(fā)生著聯(lián)系和相互作用。重金屬進(jìn)入土壤受到土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)的作用及彼此間的相互作用。而重金屬在土壤中的形態(tài)劃分是土壤重金屬植物可利用性的基礎(chǔ)前提條件。在土壤中一般分為五個(gè)形態(tài)：水溶交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)。其中，植物可直接或間接利用的土壤重金屬形態(tài)是水溶交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)。重金屬在土壤的形態(tài)轉(zhuǎn)化受到土壤類型、土壤中其它物質(zhì)的存在以及土壤水熱條件的影響，此外，土壤重金屬植物可利用性，也受到植物和微生物的作用及其聯(lián)合作用的影響。

重金屬污染現(xiàn)在正在逐漸成為人們談之色變的環(huán)境問題，對(duì)重金屬的研究不但重要，而且迫切，當(dāng)然最好的方法還是國(guó)家出臺(tái)相關(guān)的法律法規(guī)并且嚴(yán)厲執(zhí)行，這樣才能最大程度上保護(hù)我們的土地，保護(hù)我們的家園。