土壤重金属污染与修复发展

一、重金属污染土壤修复的研究背景

土壤是与人类生存息息相关的环境介质，土壤安全既是国家需求也是战略要求。2009年至今，我国每年平均发生十几起特大重金属污染事件，受重金属污染的土壤面积已达2000万公顷。重金属进入土壤环境造成污染，并通过食物链的传递和生物放大作用，将对人类健康和生态环境造成严重的危害。随着2009年11月国务院办公厅发布《关于加重金属污染防治工作指导意见的通知》，2011年 2 月国务院批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》和2011年 9 月《土壤环境保护“十二五”规划》通过专家论证，我国正在不断加土壤立法工作，近国家推出“重金属专项计划”和“土十条”，都反映了治理土壤污染的急迫性与重要性，土壤污染治理刻不容缓。

二、植物提取机理及中污土壤修复模式

随着植物修复理论的提出，科学家们迎来了巨大的挑战：如何寻找到超富集植物资源?如何研究植物对重金属的吸收与耐性机制?

仇教授带团队就“多金属超富集植物筛选”“多金属超富集植物对重金属的富集、解毒机制研究”和“超富集植物中毒性元素Cd的生理功能研究”等问题进行了深入的研究。

团队用5年时间发现并报道了多种多金属超富集植物，并发现圆锥南芥对Pb、Zn、Cd有富集作用，这是国内早发现的对Pb、Zn、Cd的超富集植物。在发现超富集植物后，课题组从组织水平、细胞水平和蛋白水平进行研究，了解超积累植物对重金属的吸收与解毒机制，发现多金属超富集植物对不同重金属的吸收与解毒具有不同的响应体系。在“超富集植物中毒性元素Cd的生理功能研究”中，课题组发现：Cd在海洋硅藻中发挥生物学功能，替代补偿了光合Zn酶碳酸酐酶(CA)中的Zn。Cd可以替代补偿其它多种Zn酶(藻类、微生物、动植物)中Zn的功能。“毒性元素”Cd在超富集植物中具有生理功能，主要通过促进光合作用的关键酶碳酸酐酶的金属活性位点促进植物生长。三、植物阻隔机理及低污土壤修复模式

仇教授就“重金属低累积作物品种筛选”“低污染土壤植物阻隔的体内与体外机制”与“低污染土壤植物阻隔修复模式”三个问题展开深入讲解。

关于“农产品(水稻等)重金属含量超标严重”问题，仇教授认为可以通过“控制可食部分重金属浓度”解决，即通过人为控制使得植物吸收的重金属聚集在植物“非可食部分”，而不妨碍经济作物“可食部分”的生产与销售，从而使土壤污染治理更具有可行性。通过“植物过程的金属阻隔”与“土壤过程的金属阻隔”阻碍重金属进入植物的通道，从而达到安全生产的目的。经过研究，仇教授课题组发现：对重金属吸收少的植物往往产量较低，而种植者则希望能够种植更高产的植物品种，这使得通过“金属阻隔”达到重金属污染控制的手段难以真正的应用到社会实践当中。面临这一系列的问题，仇教授针对此提出了植物稳定的污染治理手段。四、植物稳定机理及高污土壤修复模式

在植物稳定方面，仇教授由“重金属耐性植物筛选及其耐受机理研究”，“重金属固定剂的修复功能研究”和“高污土壤植物稳定修复模式”介绍了课题组的工作，并提出多金属污染土壤修复模型。后，仇教授就目前有关“土壤过程对金属转化迁移的影响”“微生物过程对金属释放转化的影响” 与“ 植物过程对金属吸收的影响”的工作进行了介绍。