[科普中國]-客土法

客土法治理重金屬污染

“客土法”也稱作物理修復法，簡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)點是見效快，效果好，這種方法在很多國家得到了應用。日本對60年代神通川地區(qū)的受Cd污染農田張開修復，到1997年為止，約43%的受污染土壤得到了徹底恢復正常。因此，針對植物修復技術的局限性，結合客土法在土壤修復中的優(yōu)勢，將兩者結合，開創(chuàng)對受重金屬污染農田的新修復方式，這既是現(xiàn)實中環(huán)境問題的客觀要求，也是植物修復技術本身所具有的優(yōu)勢，因為植物修復技術本身是一種基于農學衍生生物技術，是集植物一土壤一微生物三位一體的系統(tǒng)科學。將客土法結合植物修復技術修復重金屬污染土壤可以有效的提高修復土壤效率和土壤修復效果。因為從這種土壤修復方式中可以看出，植物修復技術推廣和運用所具備的條件：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)作為修復載體;2)通過工程學手段，為修復植物提供有利的生長發(fā)育和吸收重金屬的環(huán)境。采用這種土壤修復方式在土壤一植物系統(tǒng)內取得平衡，從而達到提高植物修復效率的目的1。

植物修復土壤重金屬污染的其他機理植物對重金屬的避性植物避性是指植物將污染物排斥在體外，減輕污染物對植物體自身的脅迫能力，是植物對環(huán)境變化適應能力的體現(xiàn)。植物對重金屬的吸收是一個復雜的過程，一般認為植物根系通過分泌特殊有機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外體或共質體途徑進入根細胞，實質上重金屬是通過專一或通用的離子載體或通道蛋白進入根細胞的，該過程為一個消耗能量的主動過程，非必需重金屬必須與必需重金屬競爭膜轉運蛋白，從而以離子形式或以金屬蛋白結合形式進入根細胞。

植物根系是植物體在土壤中主要的物質交換場所，所以植物根系是重金屬進入植物的第一道屏障。為了避免土壤中的重金屬進入植物，植物體通過自身的生理機制調節(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入植物根系。其一，根際化學性狀改變，某些植物可以通過主動調節(jié)根際pH來減低土壤中重金屬的活性，從而達到自我保護的目的;其二，根系分泌物的絡合作用，植物根系分泌物主要是氨基酸、蛋白質和糖類等大分子有機質，這些有機質可以與土壤中重金屬結合形成穩(wěn)定的金屬鰲合物復合體，減低重金屬的植物生物可利用性;其三，植物的“根際效應圈”作用，由于植物根系是植物體內最為活躍的部分之一，在根系周圍存在著大量的微生物，從而產生根際效應，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。

植物對重金屬的鈍化作用植物對重金屬的鈍化作用定義為：植物通過自身的生理調節(jié)，使體內重金屬無法到達敏感器官，無法結合關鍵蛋白質，從而保證植物的正常生理代謝。植物的體細胞中的細胞壁、細胞膜和細胞其他成分等都對重金屬具有良好的鈍化功能。細胞壁是植物細胞的第一道屏障，其主要成分有：糖類、纖維素和果膠等大分子有機化合物。進入植物體內的重金屬往往帶有正電荷，因此可與植物組織中帶負電荷的大分子化合物結合，降低重金屬對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)被蓄積在植物細胞壁中。細胞膜與細胞壁作用相似，通過對穿透細胞壁的重金屬蛋白質結合，固定重金屬離子。細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所。這主要是植物在重金屬的斜坡下，產生了大量的PCS(植物鰲合素)，而在植物細胞液泡中大量儲存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，一定時間范圍內，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。這與化學中的摩爾質量一樣，是一個概念性的衡量單位。這與重金屬進入土壤后，發(fā)生復雜的物理化學變化和生理響應機制有關。并且受到土壤、植物和農業(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。土壤是一個復雜的開放體系，每時每刻都與自然界的其他圈層發(fā)生著聯(lián)系和相互作用。重金屬進入土壤受到土壤物理、化學和生物學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前提條件。在土壤中一般分為五個形態(tài)：水溶交換態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、有機質結合態(tài)、鐵錳氧化結合態(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)、碳酸鹽結合態(tài)和有機質結合態(tài)。重金屬在土壤的形態(tài)轉化受到土壤類型、土壤中其它物質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，對重金屬的研究不但重要，而且迫切，當然最好的方法還是國家出臺相關的法律法規(guī)并且嚴厲執(zhí)行，這樣才能最大程度上保護我們的土地，保護我們的家園。