植物 固定是指植物通过某种生化过程使土壤环境中重金属 流动性降低,生物可利用性下降,从而减轻其毒性 [45] 环境微生物 动物(包括人) 植物 当土壤环境发生改变时,可能会引发二次污染。 与传统方法相比,植物修复技术费用少、治理效果 好且美化环境,是一项很有发展前景的土壤重金属污 染修复技术。但土壤环境较为复杂,单纯使用植物修 复技术效率通常较低,周期较长,因此采取一系列物理 化学方法、农艺措施,如通过添加有机螯合剂 [46] 、表面 活性剂 [47] 等一系列调控措施来提高植物修复的效率, 改良土壤理化特性,提高土壤重金属的生物有效性,使 其易于被植物吸收。 5.2 微生物修复 微生物修复是重金属修复的另一种主要方法。微 生物可以提高重金属的生物有效性,从而有利于植物 的吸收。土壤中有些微生物可以通过分泌有机酸降低 土壤的 pH,从而提高土壤重金属的生物有效性 [48] 研究指出[49] ,土壤中重金属的生物有效性低是植物修 复的主要限制因素。重金属的生物有效性越高,越有 利于植物吸收重金属,从而降低土壤重金属含量。在 土壤中接种根际微生物和外生菌根真菌,能提高土壤 中重金属的有效态浓度 [50] 。此外,微生物还能够通过 自身代谢降低重金属的毒性。土壤中微生物种类和数 量多,代谢旺盛,受到重金属污染的土壤,往往富集多 种耐重金属的真菌和细菌,微生物可通过多种作用方 式影响土壤重金属的毒性,主要是通过生物吸附和生 物转化来对土壤中重金属进行吸收、沉淀、氧化和还原 [51] 等作用,把重金属离子转化为低毒产物,从而降低土壤 中重金属的毒性。Xanthomonas maltophyla 能够催化 高移动性的Cr 转化为移动性差和毒性较小的Cr3+[52] 5.3农艺措施修复方法及其他修复措施 近年来,新出现的植物修复和微生物修复技术,由 于费用低、不破坏土壤结构并且美化环境等,因此具有 很好的发展前景。但是,由于土壤环境的复杂性,单纯 使用某种修复技术效率较低,有必要采取强化措施来 提高修复效率。很多研究表明,农艺措施可显著提高 植物、微生物修复的效率。 农艺措施修复方法主要包括施肥、土壤化学环境 调控、管理措施 [53] 等。研究表明,施肥可提高植物生物 量但不降低植物体内重金属浓度,从而提高植物体内 累积的重金属总量。土壤化学环境调控包括土壤 pH、 土壤氧化还原电位(Eh)的调控。在一定的范围内,降 低土壤 pH,能通过溶解土壤矿物、促进解吸等作用,提 高土壤重金属的生物有效性,从而使植物能够吸收更 多的重金属 [54] 。农业生产中常施用铵态氮肥或其他酸 化剂来调节土壤 pH。有研究表明,适量施用单质硫粉 可提高超富集植物对土壤中锌、镉、镍等的吸收和积累 [55-56] 土壤氧化还原电位主要通过改变重金属价态、使固定重金属的物质发生变化来影响土壤重金属的生物有效 性。提高土壤 Eh 时,Cr 易被氧化成Cr 浓度增加,而Cr Eh降低时,As ,从而增大砷的溶解度,也更有利于被植物吸收。重金属与硫一般形成难溶物 Eh增加时,硫化物易发生氧化,使重金属释放出 来,导致土壤溶液中重金属浓度升高。当前,农业生产 中主要以干湿灌溉、水田和旱田轮作来调节土壤 Eh, 此外,土壤中有机质的增加会降低土壤 Eh,因此施有 机肥可以促进植物对某些重金属的吸收。在农业生产 中,农田管理措施也会对土壤重金属形态和有效态含 量产生影响。管理措施包插播种方式、作植密度、杂草 控制、收获程度及方法、授粉控制以及种子处理等。 在重金属污染修复中,还有一些其他的措施,包括 物理、化学方法,如改良剂沉淀法、螯合剂修复法、表面 活性清洗剂修复法 [57] 等,以及工程修复方法,如客土 法、换土法、去表土法、深耕翻土法、电动修复法、土壤 淋洗法 [58] 等。这些措施有一定的效果,但对土壤副作 用较大,花费较大,因此近年来使用减少。而相比于其 他物理、化学或者工程强化措施,农艺措施具有技术成 熟、成本较低、对土壤环境影响较小等特点。因此,采 用农艺措施强化修复效率更具前景。 结论