浅谈海州香薷修复铜污染土壤

摘 要：近年来，我国原生植物修复材料如海州香薷、酸模、紫花香薷在国内铜污染土壤的研究中得到广泛应用。本文从海洲香薷植物修复的机理、铜对植物的毒性效应、海州香薷对铜的富集效果、影响海州香薷富集Cu的因素、存在的问题等方面加以探讨并对今后的研究做出展望。

关键词：海州香薷；环境污染防治；植物修复

近年来我国城市化建设迅猛发展，根据城市规划建设，需要大量的老工业基地搬迁，这种现状就使得原场地可能存在潜在的环境风险情况，但由于城市土地资源有限，土地再利用是必然之举，且需求数量较多，场地开发行业规模迅速膨胀。这些再利用场地须经过环境影响评价，对已污染的场地进行修复，若不然则可能存在安全隐患。

国家和一些地方政府已开始着手制定法律法规来应对污染场地环境管理和修复，如国家环保部发布了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》[ 1 ]。本文将介绍植物修复中海州香薷对铜污染土壤修复。经我国研究人员发现，海州香薷是一种对铜有很强耐性和富集能力的多年生草本植物，俗称铜草或铜草花。

1 植物修复技术的概念

植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系清除环境中污染物的一项环境污染治理技术。目前国内外对植物修复技术的基础理论研究和推广应用大多限于重金属元素，因此一般指的植物修复技术也主要指依靠植物把土壤中的重金属污染去除。但随着对重金属植物修复技术研究的深入，特别是重金属耐受和超积累植物及其根际微生物共存体系的研究，植物修复技术的涵义和应用得到了延伸。如利用野生植物建立各种生物反应器，净化石油天然气制造过程中产生的污水及其污染物，如用白杨树来修复三氯乙烯（TCE）污染的地下水。在这些植物修复技术中，根际耐性微生物和化学添加剂的强化作用使修复效果更加理想，改良植物修复技术。

2 铜对海州香薷的毒性效应

土壤被铜污染后，高浓度的铜会抑制植物的生长。光合作用受到抑制导致同化作用速率降低。而光合作用受抑制的原因主要有两种：一种是铜影响了光合作用过程中暗反应速率。另一种是叶绿体类囊片的膜结构被高浓度的铜破坏，同时高浓度的铜也抑制了叶绿素的合成。海州香薷叶绿素含量的基本变化规律是随Cu2+浓度的升高，叶绿a含量先升高后降低，而且叶绿素总量的变化曲线与叶绿素a的变化曲线大体相同。高浓度的Cu2+会降低叶绿素含量，并且这种影响会维持较长时间。

3 海州香薷蓄铜能力分析

研究发现从野外标本含铜分析和幼苗含铜分析可以发现海州香薷对铜有很高的蓄积能力，随着土壤中有效态铜的增加，植株内蓄积的铜含量也增加，二者是有良好的相关性，尤其有效铜与苗中铜含量为极显著相关[ 2 ]。海州香薷根中铜含量与土壤中有效铜含量明显相关。影响海州香薷中Cu2+蓄积量的因素有很多，如土壤的物理、化学状况，土壤中有机质含量的多少、温度的高低、降水量大小等。由此可见，土壤中有效态铜含量将影响海州香薷的蓄铜能力。

4 影响海州香薷富集Cu的因素

壤重金属污染的植物效应已经有了较为细致的研究。重金属对植物有效性取决于重金属形态，也就是说取决于土壤不同组分之间重金属的分配。提高一种离子对植物有效性的前提为该离子由固相形态转移到土壤溶液中。虽然至今还未全部弄清控制土壤固液相间平衡的因子，但有研究显示，土壤固液相间平衡因子，主要受pH、温度、有机质含量、氧化还原电位、矿物成分和类型以及其他可溶性物质的浓度等因素的影响。重金属在植物体内的积累，同样与这些影响平衡的因素有关，包括环境因素、生物因素、重金属的性质和农艺措施等方面。

5 螯合剂对海州香薷修复污染土壤的效应

为增加植物修复效率，采取适当措施提高修复植物生物量和体内重金属浓度是重要举措，减少和控制金属离子浓度的主要方法是加入螯合剂使金属离子生成性质完全不同的螯合物，因此寻找能力强且易降解的化学调控剂是近期研究的热点之一。EDTA（乙二胺四乙酸） 是目前为止被研究最多的螯合剂。经研究显示，加快重金属植物地上部分的浓集可以通过加入EDTA实现。

EDTA对金属离子有很高的螯合能力，在增加重金属在土壤中可溶性的同时，也增加了重金属向下和四周迁移的可能性。从而增加对地下水和周边环境造成二次污染的危险性，EDTA在环境中非常稳定不易被降解，施入土壤的EDTA有着较长的残留效应[ 3 ]。EDDS在植物修复领域同样备受关注，在处理对土壤中水溶性重金属含量及对植物地上部重金属积累的影响时， EDDS的效果均优于EDTA，但EDDS及其金属螯合物易被生物降解。因此。选择适宜的螯合剂是诱导植物修复技术成败的关键所在。

6 研究展望

针对土壤植物修复研究，当今国内分析技术与国外相比较为落后，主要是由于国内分析仪器不够先进且单一，缺少联用技术，使研究深度和广度受到影响。因此，未来研究中应在以下方面进行开拓：

1）提高现代分析检测技术。实现在线、实时、现场或原位分析，真实反映生物体内Cu的富集及解毒形态；发展联用技术，利用仪器功能互补，可实现较复杂分析，在得到金属生物分子完整结构后，可对其空间结构以及生理功能活性进行进一步分析。

2）修复植物的资源化是更有前景的处置途径。目前植物修复技术或多或少都存在一些安全隐患，在应用过程中可能会造成重金属在某一局部的重新积累，从而引起二次污染。并且，公众的环保意识日益增强，存在隐患的修复技术也很难被人们认同。这就需要寻找一种更加妥善的办法来解决高重金属含量的修复植物的问题，以有利于植物修复技术的平稳发展。

参考文献：

[1] 耿春女，李小平，罗启仕.污染场地土壤修复导则及启示[J].上海环境科学，2009，28（2）：66-71.

[2] 李锋民，熊治廷，胡洪营.海州香薷对铜的蓄积及铜的毒性效应[J].环境科学，2003，24（3）：31-32.

[3] Bucheli-WitschelM，Egli T.Environmental fate and microbial degradation of aminopolycarboxylic acids[J].FEMS Microbiol Rev，2001，25：69-106