1、 引言

  重金屬,，是指相對密度在5以上的金屬,，在工業(yè)上劃入重金屬的共有10種：銅（Cu）、鉛(Pb),、鋅(Zn),、錫(Sn)、鎳(Ni),、鈷(Co),、銻(Sb)、汞(Hg),、鎘(Cd)和鉍(Bi),。除此之外，錳（Mn）也是一種十分常見的重金屬,。重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中,，不會直接對人類產(chǎn)生危害,，但由于人類對重金屬的開采、冶煉,、加工及商業(yè)制造活動日益增多,，造成不少重金屬如Pb、Hg,、Cd,、Co等進入大氣、水,、土壤,、植物、動物中,，以各種化學形態(tài)存在,，再進入生態(tài)系統(tǒng)后就會存留、積累和遷移,，造成嚴重的生態(tài)環(huán)境污染,。

   其中，對人體毒害最大的重金屬有Pb,、Hg,、砷(As)、Cd和Cu 5種,。Pb一旦進入人體就很難排除,，能直接傷害人的腦細胞，特別是胎兒的神經(jīng)系統(tǒng),，可造成先天智力低下,；對老年人會造成癡呆，另外還有致癌,、致突變作用,。Hg主要侵犯神經(jīng)系統(tǒng)，特別對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的危害極大,，以肝,、腎、腦組織含量最多,，會導致注意力缺陷,，語言和記憶障礙，運動及感覺能力的下降等,。As是砒霜的組分之一,，有劇毒，會致人迅速死亡,，長期接觸少量,，會導致慢性中毒,，另外還有致癌性。進入人體的Cd主要蓄積于腎臟和肝臟（分別約占全身蓄積量的1/2和1/6）,，損害腎,、肝、骨骼和消化系統(tǒng),，特別是腎小管的損害,，使再吸收發(fā)生障礙，可出現(xiàn)蛋白尿,、氨基酸尿和糖尿,，Cd及其化合物對動物和人也有一定的致癌、致畸和致突變的作用,。

    Cu是人體所需的微量元素,，當人體Cu攝入量不足時可引起缺乏病，但攝入過量卻又可能造成中毒,，包括急性Cu中毒,、肝豆狀核變性、兒童肝內(nèi)膽汁淤積等病癥,。這些重金屬在水中不能被分解,，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合生成毒性更大的有機物,。生物從環(huán)境中攝取重金屬后可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用,，在較高級生物體內(nèi)成千萬倍地富集起來，然后通過食物進入人體,，在人體的某些器官中積蓄起來造成慢性中毒，危害人體健康,。隨著人類生態(tài)環(huán)境和復雜疾病的日益惡化,，人們對重金屬污染給人類帶來的危害越來越感到恐懼和不安。多年來,，各國科學家在重金屬污染區(qū)的修復植物方面做了許多研究工作?，F(xiàn)將近些年的研究進展簡單總結(jié)如下，以供致力于選育更多能抗重金屬污染的植物,，改善人們的生存環(huán)境的相關(guān)主題研究的研究者參考,。

  2、  修復重金屬污染區(qū)的喬木

     2.1  修復單一重金屬污染區(qū)的喬木

早期,，科研工作者主要針對單一重金屬污染區(qū)的修復植物進行研究,。楊偉東等人采用水培試驗方法，研究了Cd對垂柳（Salix babylonica?。蹋?/span>） 3個無性系生長,、吸收,、積累及耐性的影響。結(jié)果表明：Cd 對垂柳生長參數(shù)影響與無性系和介質(zhì)中Cd 的劑量有關(guān),，低濃度Cd (10 μmol/L )對3個無性系生長參數(shù)影響不顯著,；根系與地上部分Cd含量隨介質(zhì)中Cd 濃度升高而增加；Cd 主要積累于垂柳根部,，地上部分Cd積累在無性系之間存在差異,，Cd 濃度為10μmol/L時，3無性系地上部分含Cd 量均大于100μ g/g,，遷移系數(shù) (TF )小于1,。何德等人從事的研究發(fā)現(xiàn)，旱柳 (Salix  matsudana Koidz.)對重金屬Cd的積累較高,。

歐陽林男等人從事的Mn污染土壤的修復研究結(jié)果表明,，構(gòu)樹(Broussonetia papyrifera)是一種抗錳或嗜錳的植物種類，在Mn污染環(huán)境中表現(xiàn)出來極強的生命力和耐受力,，可作為理想的錳礦污染區(qū)修復的先鋒樹種,。此外，欒樹可作為用材林使用,，有一定的經(jīng)濟價值,，也可作為錳礦區(qū)植物修復的首選喬木植物之一．康薇等人從事的對湖北古銅礦的研究結(jié)果表明，在Pb污染區(qū)域可選擇栽植二球懸鈴木（Platanus acerifolia Willd.）和構(gòu)樹,，在Cd污染區(qū)域可選擇栽植法國冬青(Viburnum odoratissimum Ker-Gawl ),、梧桐(Firmiana plataL.）等樹種。

    2.2修復復合重金屬污染區(qū)的喬木

隨著環(huán)境的惡化,，人們逐漸發(fā)現(xiàn)重金屬污染區(qū)的重金屬種類遠遠不只一種,，隨之具有復合修復功能的植物也相繼被發(fā)現(xiàn)。張婧等人認為,，重金屬元素中有很多是對桉樹（Eucalyptus robusta Smith）生長發(fā)育有促進作用的微量元素,；并且桉樹在Cd、Zn,、Mn,、Pb、Cu 等重金屬土壤污染地區(qū)栽植可以取得成功,，且桉樹對于土壤中上述重金屬元素有較好的富集效果,；再者在上述重金屬污染區(qū)種植桉樹，由于桉樹樹干通直,，后期還可以通過間伐取得木材,，解決木材供應緊張的難題，可謂一舉兩得,，具有可觀的經(jīng)濟收益,。據(jù)Paoliseta1報道,，楊樹（Populus L.）根系發(fā)達，對毒性外來物質(zhì)耐受性強,，具富集及轉(zhuǎn)運重金屬到地上部分的能力,。在整個北美洲，楊樹已被廣泛應用于修復重金屬,、鹽,、有機溶劑和放射性物質(zhì)所污染的土地，是有效的Cd和Zn的富集植物,。

據(jù)國外報道,，柳樹(Salix  matsudana Koidz.)對重金屬離子Cd和Zn具有較高的積累能力，柳樹生長迅速,，生物量大,，能有效的從土壤中吸收重金屬元素，清除效率較高,，對受工業(yè)金屬污染的土壤起到整治的作用,。方晰等人對湘潭錳礦廢棄地的植物進行了盆栽試驗，得出欒樹(Koelreuteria paniculata)對礦渣廢棄地土壤適應性強,，生長旺盛,，生物量大,可在一定程度上改善土壤肥力，且對Mn,、Cd 有一定的吸收作用的研究結(jié)論,。張煒鵬等人從事的南方綠化樹種對重金屬的積累的研究認為，垂枝榕(Ficus beniamina ' Exotica’ ),、菩提樹(F．religiosa),、 鳳凰木 (D eloniw reg ia )、南洋杉(Araucaria cunningham ii)分別對Pb,、Cd,、Hg、As 的積累作用較大,，宜用這些樹木進行重金屬污染的治理和修復，洋紫荊(B auhinia variegata ),、南洋杉,、高山榕 (F．altissinza )、小葉榕(F．m icroca rpa )分別對Pb,、Cd,、Hg、As的抗性最小,、即敏感性最強,，可用于重金屬污染的監(jiān)測,。 

康薇等人從事的對湖北古銅礦的研究結(jié)果表明，對于Cu,、Pb 和 Cd 等重金屬復合污染區(qū)域適宜栽植法國冬青,、梧桐、苦楝(Melia azedarach L.),、女貞（Ligustrum lucidum L.）,、桂花[Osmanthus fragrans (Thunb.) Lour.]、青岡櫟（Cyclobalanopsis glauca(Thunb.) Oerst.）,、毛泡桐[Paulownia tomentosa（Thunb.）Steud.],、杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook]、意楊(Populus euramevicana cv.'I-214’),、樟樹(Cinnamonum campora(L.)Pres) ,、夾竹桃（Nerium indicum Mill.）和刺槐(Robinia pseudoacacia L.）等樹種, 且認為木本植物生物量為草本植物的幾十乃至數(shù)百倍，所積累的重金屬總量遠遠高于一般超富集草本植物,。

張富運等人報道合歡(Albizia julibrissin Durazz. ),、泡桐(Paulownia Sieb. et Zucc.)、紅椿（Toona ciliata Roem.）,、旱柳等喬木對Pb表現(xiàn)出一定抗性,，且生物量較大，具有一定的修復潛力,，在治理鉛鋅尾礦水土污染中具有應用前景,，綜合何德等人的研究成果，說明旱柳是一種可用于Pb,、Zn,、Cd復合污染區(qū)生態(tài)修復的樹種。陳益泰等人通過在浙江富陽市的廢棄鉛鋅尾礦庫進行的人工植被恢復試驗,，篩選出8種植物作為廢棄鉛鋅尾礦庫綠化的優(yōu)選植物,。一類是抗性較強,，受害輕微，生長較好，體內(nèi)重金屬濃度不高的植物,，如紫穗槐（Amorpha fruticosa Linn．）、截葉胡枝子（Lespedezacuneata）,、火炬樹（Rhus Typhina）,、榿木( Alnuscremastogyne)、夾竹桃,；另一類是受害較重,、生長一般，但體內(nèi)重金屬濃度較高、積累量較大,，如加拿大紫荊(Cercis canadensis),、鹽膚木(Rhuschinensis)、紫花苜蓿(Medicago sativa ),。

3,、 修復重金屬污染區(qū)的草本植物

一些草本植物對重金屬具有較高的積累能力，如印度芥菜(Brassica juncea ),、商陸 (Phytolacca acinosa ),、向日葵 (Helianthus decapetalus)、蜈蚣草(P teris vittata ) 等,。聶發(fā)輝等人對商陸的超富集重金屬能力的研究表明,，商陸具備鎘超富集植物的一些特點，在植物修復應用中具有一定的應用前景,，可對之作進一步的實驗研究,。特別指出，與其他植物不同的是,，商陸對鎘的儲存多集中在莖葉中,，地上部分鎘遠遠大于地下部分。一般植物對重金屬的富集量都是地下部分大于地上部分,。據(jù)譚長銀等報道,，美國利用遏藍菜屬（Thlaspi L.）植物修復長期施用污泥導致重金屬污染的土地取得了明顯的效果。中山大學湯葉濤等人首次在我國發(fā)現(xiàn)圓錐南芥（Arabis paniculata L.）有修復Pb,、Zn,、Cd 復合污染土壤的功能，填補了國內(nèi)多金屬超富集植物的空白,。

   據(jù)梁希等人報道,，Mn超積累植物多為草本植物，主要為陸科,、蓼科和衛(wèi)矛科,，它們雖然能超富集Mn，但生物量小,，沒大的經(jīng)濟價值,，在實際治理中并不實用。束文勝等人報道鴨跖草(Commelina communis Linn.)達到Cu超富集植物標準,，海州香薷 (Elsholtzia splendens Nakai ex F.Maekawa ),、蠅子草(Silene gallica L.)、頭花蓼 (Polygonum capitatum Buch.-Ham.ex D.Don )和狗尾草[Setaria viridis (L.) Beauv.]等種類為Cu的耐性植物,。張富運等人報道比較典型的Zn超積富集植物有東南景天（Sedum alfredii  Hance）,，As超積累植物有蜈蚣草（Pteris vittata）和大葉井口邊草（Pteris nervosa Thunb.[P. cretica auct. Non L.]），Cd超積累植物有油菜（Brassica campestris L.）和寶山堇菜（Viola baoshanensis）以及Mn超積累植物商陸等,。

    何閃英等人采用盆栽方法,，研究了Cu(0 -1500mg·kg )和酸雨(pH 2.5-5.6 )復合脅迫對酸模Cu富集、生長和抗氧化酶系統(tǒng)的影響,。結(jié)果表明酸模的根（Rumex acetosa）和地上部Cu的積累量隨土壤Cu濃度的增大而增加,，且根富集量大于莖葉富集量，酸雨能促進酸模對Cu的吸收,；隨著土壤中Cu濃度和酸雨強度的增加,，酸模的生物量逐漸下降。Chunilall 等發(fā)現(xiàn)綠穗莧(Amaranthus hybridus)和一種紅莧 (Amaranthus  dubi us)對重金屬Cd有很強的富集能力,。

      李凝玉等人從事的研究也證明了上述觀點,，認為兩種莧菜(紅莧和綠莧)具有生物量大、易栽培,、施加N,、P、K 肥能夠大幅增加生物量的同時不減少器官對Cd 的吸收等優(yōu)點,，作為Cd 污染土壤的修復植物有巨大應用前景,。楊菲等人對安徽銅陵冬瓜山銅礦水木沖尾礦庫生態(tài)修復植物香根草及其根際尾礦砂中重金屬Cu、Zn,、Mo和Cd進行了賦存形態(tài)分析,，結(jié)果表明香根草根際尾礦砂中四種元素形態(tài)絕大部分是殘渣態(tài)，但Cu和Cd的有效態(tài)含量遠高于香根草正常生長所需,，表明香根草是有色金屬礦山尾礦庫理想的生態(tài)修復植物,。

4、 展望與建議

由于重金屬污染的造成與人類的活動密切相關(guān),，而這種污染隱蔽性強,，危害大，修復需要的時間長,，代價高,，應引起全人類的高度重視。在沒有意識此問題嚴重性的地區(qū)政府應多加強干預,，勸導人類盡快停止目光短淺,、一味追求眼前經(jīng)濟利益的造成污染的活動，以免污染區(qū)的范圍越來越大,，導致難以控制和治理,。

隨著全球自然災害發(fā)生頻率的增加，全球氣候變暖趨勢的不斷加劇以及中國PM2.5污染區(qū)的不斷擴大,，抗重金屬污染的植物尤其是喬木綜合有效運用已不僅僅是一個地區(qū),、一個國家的難題，而是在全世界礦區(qū)，采煤區(qū)等陸地區(qū)域函待解決的長久性世界難題,，同時這些植物是否也能有效調(diào)解氣候,，改善空氣質(zhì)量，維持生態(tài)平衡也是人們對植物用途的密切期望,。污染區(qū)重金修復植物和生態(tài)平衡調(diào)節(jié)植物的綜合研究與應用有待在今后的工作中進一步加強,。