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植物修复铬污染土壤的研究进展
植物修复铬污染土壤的研究进展
摘要：铬是一种重要的金属元素，广泛应用于工业和农业生产中，但一旦大量排放，会对土壤、水体、空气和人类健康造成严重危害。因此，对铬污染土壤的修复成为了环境学、生态学等领域关注的重点。本文介绍了植物修复铬污染土壤的原理、分类和影响因素，并对其研究进展进行了探讨。
关键词：铬；污染土壤；植物修复；研究进展
一、介绍
铬是一种广泛存在于自然界中的重要金属元素，与生物体内一些关键酶的活性有关，但过量地排放会对土壤、水体、空气和人类健康造成严重的危害。铬的污染主要来自于工业、冶金、矿产、制革、印染、造纸等行业的排放和农业生产中的使用，如施用含Cr的化肥、农药等。铬在土壤中的迁移和转化受到各种因素的影响，如土壤质地、pH值、温度、湿度、微生物、植物等。因此，对铬污染土壤的修复成为了环境学、生态学等领域关注的重点。
现有的修复方法主要包括物理、化学和生物方法，其中生物修复是近年来发展较快的一种方法。生物修复以利用植物、微生物等生命体对土壤污染物的吸附、转化、降解等作用为基础，具有经济、环保、高效、持久等优点。本文将重点介绍植物修复铬污染土壤的研究进展。
二、植物修复铬污染土壤的原理
植物修复铬污染土壤的原理是通过植物根系吸收土壤中可溶性的Cr（VI）离子或被植物根系吸附的Cr（III）离子，转变为植物体内所需的元素，或由微生物降解和转化，减少或消除土壤中铬的毒害作用。
通过植物根系吸收铬的主要机制有一下几点：一是物理吸附，利用植物根系和根毛的多孔、毛细管、化学吸附等作用，吸附土壤中的铬；二是化学吸收，利用植物根系、根零、芽、茎、叶等部位的特定酶活性和细胞膜通透性，在根系和体内形成复杂的铬络合物，将铬离子还原为有机铬，或与磷酸盐等形成结合态铬吸收进入植物体内；三是离子交换，利用植物根系和根毛的负电荷和离子交换作用，与土壤中铬阳离子（如Na+，K+等）交换吸附。
三、植物修复铬污染土壤的分类
根据植物对土壤中Cr的吸收、转运和积累能力的不同，植物修复可以分为3种类型：植物吸收型、植物转运型和植物积累型。
植物吸收型：这种植物对土壤中铬的吸收能力较强，可以吸收大量土壤中的Cr，但根系和叶片中的Cr浓度较高，无法长期生长和存活。此外，其对Cr的还原、转化能力较差。如辣椒、大蒜等。
植物转运型：这种植物对土壤中的铬吸收能力较弱，但是对其转运和贮藏能力较强，可以将铬吸收进入根系并转运到地上部位，将铬积累在地上部位的根、茎、叶等组织中。如高粱、大麦、红树等。
植物积累型：这种植物的对土壤中的铬的吸收和转运能力较弱，但是其对铬的积累能力较强，可以将铬吸收进入根系并积累在根系中。能够形成Cr沉积物，达到修复的目的。如菊芋、油菜、苏打柳。
四、影响植物修复铬污染土壤的因素
1.土壤性质：包括土壤的质地、水分、养分含量、pH值和有机质含量等。其中土壤的pH值是影响植物吸收、转运、积累铬的重要因素之一。研究表明，酸性或中性土壤对植物的铬吸收能力较强，而碱性土壤对植物的影响较小。
2.植物品种：植物品种决定了其对铬的吸收、转运和积累能力，不同的植物品种对铬的处理能力差异较大。
3.铬的化学形态：土壤中铬的化学形态对植物吸收、转运、积累的影响不同。Cr（VI）离子为可溶性，利于被植物根系吸取，而Cr（III）多不溶于水，不易被植物根系吸取，须先转变为可溶性的Cr（VI）离子才能被植物根系吸取。
4.温度、湿度和光照等环境因素也会影响植物对铬的吸收及对生长和修复效率的影响。
五、植物修复铬污染土壤的研究进展
烟草：烟草是吸收铬的能力较强的植物，其生长快、适应性强、易于大规模种植。研究发现，烟草可以吸收土壤中的Cr（VI），还原为Cr（III）并进入到根部及叶部等部位，同时，还可以利用细胞膜的通透性在细胞内还原铬并积累。烟草在修复铬污染土壤方面取得了显著成效。同时，研究发现烟草品种、生长周期、土壤温度、水分、pH值等对其修复效率有重要影响，缺点是放置未能达到长期修复，需要不断更换种植区域，并且其叶子中仍然存在一定量的污染物。
油菜：油菜是中国的重要食用和油脂作物之一，具有适应性强、栽培易、寿命短的特点。研究表明，油菜可以吸收土壤中的可溶性Cr（VI）并将其转化为Cr（III），进入其根、茎、叶等部位积累，同时，可以促进土壤微生物群落的生长及其对铬的消化作用，增加碳、氮等有机物的释放。油菜在修复铬污染土壤方面有着潜在优势，但还需进一步研究其对硒、镉等金属元素的承载能力及对周边环境的影响。
苏打柳：苏打柳是分布在亚热带、温带和寒带地区的常见植物，其性喜碱性土壤和半干旱气候。可吸收土壤中的Cr（VI）并将其还原为Cr（III）积累在根系中；其同时可以分泌有机酸、蛋白酶等物质，提高Cr（III）离子的溶解度，增加其可生物利