水体重金属污染的生物修复技术展望

彭宣华

(安福县环境监测站)

水体是地表水、地下水、冰川海洋等的“储水体”总称，是被水覆盖地段的自然综合体。它不仅包括水，而且也包括水中悬浮物质、底泥、溶解物质、水生物等。水体污染指的是水体因某种物质的介入，超过了水体自身的净化能力，导致其理化性质甚至生物特性等方面特征的改变，从而影响到水的利用价值，造成水质恶化，危害人体健康或破坏生态环境的现象。

水体污染主要污染物质包括10大类，无机无毒物污染、需氧有机物污染、有毒物质污染、富营养性污染、病源微生物污染、石油污染、放射性污染、固体性污染、感官性污染和热污染，其中富营养性污染和有毒物质污染的影响范围最广，也最为常见。有毒物质污染中重金属污染危害最严重，它主要来源于工业污染、废旧电池的污染和人类生活垃圾污染。有研究表明1节1号废干电池可使1m2的土地丧失其利用价值，1粒纽扣大小的电池可污染600m3的水。

1 水体重金属污染现状及危害

在没有人为污染的情况下，水体中的重金属含量取决于水与土壤、岩石的相互作用，而且其含量一般很低，不会对人体健康造成危害[1]。但是随着经济的迅猛发展，全球每年平均排放Hg 15万t，Cu 500万t，Pb 500万t，Mn 1500万t，Ni 100万t[2]。其中一些污染物通过多种途径进入水体，造成水体中重金属含量也急剧增加，使得现今水体中的重金属污染问题极其严重。重金属不能被微生物分解，只能通过植物，微生物的吸收、迁移、转化，并不断积累，当污染物浓度达到一定限度时就会对整个水体结构系统产生毒害效应，进而通过食物链危害人类的生命健康[3]。重金属超标在污染环境的同时还诱发各种疾病，也对人类的健康造成直接或间接的威胁[4]。

近几年，中国的经济飞速发展，人们的生活水平提高，产生的各种污染源大肆排入河流中，最后汇聚到海洋或者我国水质最好的长江中，使得长江和沿江城市污染非常严重。有研究对我国的长江的水质进行调查，其近岸水域已受到不同程度的重金属污染，其中Zn、Pb、Cd、Cu、Cr等元素污染严重，Cd、Pb、Hg、Cu的潜在活性大，容易参与环境中各类物质的反应[5]。我国有6个主要的沿江城市的重金属污染累积百分率已达到65%[6]。我国的一些主要水域如淮河、长江流域、太湖流域、胶州湾等也发现了重金属污染[7-8]。

因此，加强水体重金属污染的研究，修复已污染水体，加强水体资源的管理尤为重要。

2 水体重金属修复研究

水体重金属修复方式主要包括物理修复，化学修复和生物修复。物理修复包括电修复法，稀释法等；化学修复主要是离子还原、交换法，化学吸附法；生物修复包括植物修复，动物修复，微生物修复和联合修复。

2.1 物理和化学修复技术

最早出现的修复技术是和化学修复技术，物理修复技术耗资大，工程量大。化学修复技术因投入低，操作简单，修复快而被大肆应用[9]，但是它只是改变了稀土尾矿中污染物在土壤中的存在形态，并未将它分解清除，容易在度活化造成“二次污染”[10-11]。

2.2 生物修复技术

生物技术是一种利用植物、动物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物，将污染物离子转化为低毒产物的治理技术，弥补了物理修复和化学修复的缺点。

植物修复技术主要是通过超积累植物对水体中的重金属的吸附作用。重金属超量积累植物，是指能够超量吸收和积累重金属的植物，超积累植物体内的重金属含量要达到一般植物的100倍以上。水体主要超积累植物包括3大类，挺水植物，浮叶植物和沉水植物。刘俊等[12]研究表明浮萍对Pb2+的吸收优于满江红和凤眼莲，所以治理一些特别严重的铅污染水体时，浮萍应为首选。徐德福等[13]研究表明不同挺水植物在重金属抗性方面存在差异，而且挺水植物对锌的抗性能力与其根表铁氧化物胶膜含量和地上部分铁含量有关，灯心草在治理锌污染水体时效果最为显著。练建国等[14]研究表明，香蒲对重金属钼的耐毒性、去除率、富集量均高于芦苇，是重金属钼废水修复的优良选择。薛培英等[15]研究表明，黑藻对Cu2+有强的吸附作用，可作为一种新的吸附剂，在工业废水中Cu2+的去除方面有很好的发展前景。李国新等[16]对黑藻进行了进一步的研究，其研究表明，轮叶黑藻对Pb有较好的吸附能力。所以黑藻在铜污染为首选，轮叶黑藻可配合浮萍进行铅污染的治理。

3 展望

我国水体重金属污染研究还处于起步阶段，修复手段也较为落后，所以要合理的使用国际上的修复手段，在引进超积累植物后要加以控制，不能变成外来植物而破坏当地的生态结构。国内外对重金属污染水体的植物修复主要利用单种植物，其修复效果有限，因此运用分子生物学手段，基因工程技术培育出修复效果好，能适应且不破坏当地生态结构的植物，动物或微生物是今后的研究热点。

[1]常学秀，文传浩，王焕校.重金属污染与人体健康[J].云南环境科学，2000，19(1)：59-61.

[2]Adriano D C，Wenzel W W，et al.Role o f phytoremediation in the establishment of a global soil remediation network.Proceedings of International Seminar on Use Plants for Environment Remediation[M].Tokyo：Kosaikaikan，1997：3-25.

[3]罗巧玉，王晓娟，等.AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理[J].生态学报，2013，33(13)：3898-3906.

[4]陈学敏.环境卫生学[M].北京：人民卫生出版社，2001.

[5]朱圣清，臧小平.长江主要城市江段重金属污染状况及特征[J].人民长江，2001，32(7)：23-25.

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[7]王静，王鑫，等.农田土壤重金属污染及污染修复技术研究进展[J].绿色科技，2011，3：85-88.

[8]顾继光，林秋奇，等.土壤-植物系统中重金属污染的治理途径及研究展望[J].土壤通，2005，36(1)：128-133.

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[13]徐德福，李映雪.几种挺水植物对重金属锌的抗性能力及其影响因素[J].生态环境学报，2009，18，2：476-479.

[14]练建国，许士国.芦苇和香蒲对重金属钼的吸收特性研究[J].环境科学，2012，32(11)：3335-3340.

[15]薛培英，李庆召.黑藻吸附Cu2+机制研究[J].环境科学，2011，32(06)：1614-1619.

[16]李国新，张丹丹.轮叶黑藻对铅的吸附特征及生物吸附机理研究[J].中国环境科学，2011，31(08)：1327-1333.