摘要：分别从植物修复的类型、超富集植物的筛选、超富集植物吸收富集重金属的生理和分子学机制等方面对国内外重金属污染植物修复技术研究进展进行综述，指出目前研究中存在的问题和今后的研究方向。
　　关键词：重金属污染；植物修复；超富集植物
　　中图分类号：X53
　　文献标识码：A
　　文章编号：1673-0925(2008)01-0044-06
　　
　　随着现代工农业的迅速发展、城市的急剧扩大，自然环境中的重金属污染日益严重。每年因重金属污染带来的粮食减产达1000多万t，被重金属污染的粮食每年达1200万t，年经济损失在200亿以上。传统的重金属污染治理方法(如土壤冲洗、热处理和电动修复等)因成本高、效率低，而且会破坏土壤结构，导致“二次污染”等原因，难以大面积应用。
　　近年来，对土壤扰动少、成本低且能大面积推广应用的重金属污染植物修复技术受到了越来越多的关注。植物修复技术是以植物忍耐和超量富集某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存的微生物体系，清除环境中污染物的一项技术。目前国内外学者对重金属污染植物修复技术进行了大量研究。本文在总结国内外相关研究成果的基础上，分别从植物修复的类型、超富集植物的筛选和超富集植物吸收富集重金属的生理与分子学机制等方面综述了国内外研究进展，指出目前研究中存在的问题和今后的研究方向。
　　
　　1　重金属污染植物修复的概念
　　
　　利用特定植物实施污染环境治理的技术统称为植物修复，通过植物对重金属元素或有机物质的特殊富集和降解能力来去除环境中的污染物，或消除污染物的毒性，达到污染治理与生态修复的目的。利用植物实施污染环境修复的理论思想并不新颖，很早以前人们就认识到一些水生植物(如水葫芦、浮萍等)能够吸收污染水体中的Pb、Cu、Cd、Fe和Hg等。
　　近年来植物修复理论与实践的发展赋予植物修复技术以新的内涵。根据近年来国内外研究现状和发展趋势，可将植物修复定义为直接利用绿色植物在原位去除或控制土壤、沉积物、污泥、固体废弃物、地表水、地下水和大气环境中的污染物，如重金属、类金属、放射性元素和有机污染物(杀虫剂、有机溶剂、炸药、原油和多环芳烃等)，从而最大限度地降低其环境风险的一类环境友好技术。
　　
　　2　植物修复的类型
　　
　　2.1　植物提取
　　植物提取(phytoextraction)是目前研究较多的一种利用植物去除环境污染物的方法，主要是利用金属富集植物或超富集植物将土壤或水体中的重金属转运到植物的地上部分，再通过收获植物将重金属移走，以降低土壤或水体中的重金属含量。超富集植物是指某些具有很强的吸收重金属并运输到地上部分的植物，重金属富集植物则是指某些本身不具有超量富集特性但通过特殊过程可以诱导出超量重金属的植物。因此，植物提取技术可分为2种：利用超富集植物吸收土壤或水体中的重金属的持续植物提取技术和利用鳌合剂促进植物吸收重金属的诱导植物提取技术。
　　
　　2.2　植物挥发
　　植物挥发(phytovolatilization)是植物去除环境中一些挥发性污染物的方法，即通过植物和根际微生物的作用，将环境中挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为毒性小的挥发态物质，释放到大气中，不需收获和处理含污染物的植物。
　　
　　2.3　植物过滤
　　植物对水体重金属和类金属的去除主要是通过植物过滤(phytofiltration)作用来实现的，植物过滤包括根系过滤和种苗过滤2种方式。Raskin et al指出，根系过滤是植物通过根部对毒害性金属进行吸收、浓缩和沉淀，是比现行化学法和微生物沉积重金属法更具吸引力的处理含重金属废水的方法。
　　
　　2.4　植物固定
　　植物固定(phytostabilization)是耐性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用来固定土壤中重金属的方式，可以降低重金属的生物有效性和防止其进入水体和食物链，从而降低其对环境的污染风险。重金属植物固定技术主要应用于矿山废弃地、城市垃圾填埋场、污水处理厂污泥和各种污染土壤的修复。
　　
　　2.5　水力泵技术
　　水力泵技术(hydraulic pumping)是利用一些根系深且发达的速生植物强大的蒸腾作用，将植物作为一种生物泵来减少地表污染物下渗进入地下水或流入地表水体的技术。水力泵技术的具体应用包括种植溪流、河岸植物，建立河岸廊道和垃圾填埋场缓冲带等。此外，在垃圾填埋场地表可用植被覆盖来取代原来的粘土或塑料覆盖层，不仅可减少填埋场地表的侵蚀和渗滤液的流出量，而且有利于下层废物的降解。
　　
　　3　重金属超富集植物种质资源的筛选
　　
　　3.1　重金属超富集植物概念的提出
　　100多年来，科研人员对植物的无机组成和营养需求进行了大量研究，最初主要关注的是Ca、Mg、P和K等大量元素。随着分析手段的改进和仪器灵敏度的提高，人们开始关注微量元素和痕量元素。重金属对植物生长的影响随植物种类、元素种类和土壤理化性质的不同而存在较大差异，可能使多数植物产生毒害，仅有极少的耐性植物可以正常生长。某些植物体内重金属含量远远超过其生理需求，不仅超过多数植物体内元素含量，甚至大大超过重金属土壤中生长的耐性植物元素水平。这些植物主要是一些地方性的物种，其区域分布与土壤重金属含量呈明显的相关性。Minguzzi et al首次测定Alyssum bertolonii植物叶片(干重)含Ni达7900mg·kg^-1。重金属污染土壤上大量地方性物种的发现促进了耐重金属植物的研究，某些能够富集重金属的植物也相继被发现。Jaffre et al首先引用“重金属超富集植物”这一术语，Brooks et　al提出了超富集植物的概念，Chaney et al提出了利用超富集植物清除土壤重金属污染的思想。
　　
　　3.2　重金属超富集植物筛选工作的进展
　　国外重金属超富集植物筛选工作开始较早，成果比较丰富。Brooksts对Ni超富集植物从地理学特性和分布方面进行大量研究。Brooks et al对葡萄牙、土耳其和亚美尼亚地区Alyssum属150种植物进行综合考察，发现48种Ni超富集植物，它们多数生长在蛇纹岩地区，分布区域很小。目前发现的Ni超富集植物有329种，隶属于Acanthaceae(6种)、Asteraceae(27种)、Brassicaceae(82种)、Busaceae(17种)、Eu-phorbiaceae(83种)、Flacourtiaceae(19种)、Myrtaceae(6种)、Rubiaceae(12种)、Tiliaceae(6种)、Violaceae(5种)等38个科，在世界各大洲均有分布。如此众多Ni超富集植物的发现，得益于富Ni超基性土壤在全球的广泛分布。可能还有许多Ni超富集植物尚未被发现，包括尚未分析的或尚未报道的植物样品，特别是对西非、印度尼西亚的几个岛屿和中美洲的超基性土壤地区还没进行充分研究，那里可能也生长着大

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