隨著我國經濟的快速發展，大量生活污水、工業廢水等未處理或未有效處理直排入河，導致河流污染加劇，尤其是城市河流污染尤為嚴重。污水中的有害物質在底泥中不斷累積富集，底泥成為主要的沉積相和污染源，其沉淀下來的污染物多數超過標準，其中以重金屬最為嚴重，如鉻、鉛、鋅、銅等。底泥中的重金屬毒性大、易于富集、不易降解，對底棲生物、水生植物和上覆水體中的生物產生不利影響，并通過生物鏈傳遞給人和動物，對環境和人體健康具有潛在威脅，如日本骨痛病、水俁病等。另外，底泥中的重金屬不穩定，當上覆水水體擾動、水質變化時，底泥沉積的重金屬重新釋放到水體，引起水體二次污染。因此，底泥重金屬污染對于水環境來說具有巨大的潛在威脅，越來越受到人們的重視。
目前，底泥修復以物理化學方法為主，但因投資大、易造成二次污染等，近些年，植物用于修復重金屬污染底泥受到越來越多的關注與研究，并取得了較好的研究成果。植物修復技術具有成本低、效果好、景觀美化的特點，主要是利用自然界中存在或人工培育的富集植物，通過吸附、氧化還原等作用，降低或去除河流底泥中的重金屬。
1、重金屬污染現狀
在經濟高速發展的同時，我國主要河流、湖泊底泥均存在不同種類、不同程度的重金屬污染，重金屬含量都或多或少超過了當地土壤背景值。長江以北區域污染程度高于長江以南，地區工業發達程度與污染程度成正比例關系。重金屬污染較重的城市河段主要分布在淮河流域、黃河部分支流、遼河流域、京杭運河以及南方的一些經濟發達城市。有關數據表明，我國水體底泥受污染率達到80.1%。
謝麗等認為長江北支口門附近潮灘Co、V重金屬平均含量顯著高于背景值。張興梅等對三峽庫區重慶段底泥重金屬含量進行了研究，發現Zn、Pb、Cu等重金屬為該段底泥的主要染物，其中80～90cm深度處的重金屬含量最大，Cu的含量高達180mg/kg。尹斌等對渭河渭南段的底泥重金屬進行了研究，認為As的含量嚴重超標，Sr、Pb的含量輕度超標。胡斌等認為盤龍江底泥已不適宜用于肥料，因Zn、Cu、Cd等重金屬污染處于嚴重污染水平，Pb、Cr為低、中度污染水平。
陳守莉等研究發現，太湖進水口處底泥重金屬復合污染較嚴重，主要為Cu、Cd、Ni、Zn，其中Zn較嚴重，最高含量可達337mg/kg。王漫漫等指出，太湖流域底泥重金屬含量高于江蘇省土壤背景值，最嚴重的是Sb和Cu。趙世民等采用不同指數法對滇池及其入湖口表層底泥中的重金屬進行分析，發現重金屬含量超標嚴重。楊卓等發現白洋淀底泥中Cd、Pb的含量較高。劉振坤等發現洪澤湖底泥重金屬Cd含量極高，且Hg污染逐年嚴重趨勢。張立等對玄武湖底泥重金屬進行研究發現，Ni的個別含量超出流域背景值5倍，Zn、Cr、Pb分別超出2.0、2.0～3.0和1.5倍。徐圣友等研究巢湖底泥重金屬發現，Zn、Mn含量較高，且Mn處于不穩的狀態，對巢湖具有潛在生態風險。
筆者整理分析了我國部分河流湖泊底泥中的各種重金屬平均含量，如表1所示。通過與《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB15618-2018)二級標準對比可知，我國水體底泥重金屬污染類型、程度不同，部分指標已超出二級標準，因此河流底泥重金屬污染治理迫在眉睫。
2、污染底泥植物修復技術
2.1 植物修復技術機理
按照作用機理，植物修復技術可分為植物提取、植物揮發、植物固化、根際過濾和植物降解等類型，而重金屬植物修復技術主要包括：植物提取、植物揮發、植物固化、根際過濾等。
2.1.1 植物提取
植物提取技術是目前研究最為廣泛且最有發展前景的方法，是指利用超富集植物的根系從污染土壤中吸收重金屬，經過轉移后儲存到植物地上部分，通過處理地上部分達到處理重金屬的效果。該技術要求植物具有生物量大、生長快、抗病蟲害能力強、可富集多種重金屬等，適于處理淺層且污染程度較低的底泥。
2.1.2 植物揮發
某些植物根系可分泌出一些特殊物質使土壤中的重金屬轉化為可揮發態，或吸收重金屬至體內后將其轉化為氣態物質，最后釋放到大氣中，即植物揮發。因植物揮發只是將重金屬從土壤里轉移到大氣中稀釋，揮發處重金屬濃度較高且重金屬可能再次沉降，因此該方法具有一定風險，且受到植物根系處理范圍的限制，處理效率較低。
2.1.3 植物固化
植物鈍化是植物利用自身作用將土壤中的重金屬進行固定，進而降低重金屬毒性，防止重金屬擴散，實現有效富集，從而降低環境污染。植物固化包括分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過程。目前，該技術已在工程領域得到一定應用。Oh等在研究植物對土壤中鉛的固定時發現，一些植物可降低鉛的生物有效性。
2.1.4 根際過濾
根際過濾技術是指利用植物龐大的根系和較大的表面積，過濾、富集或吸收土壤中的重金屬，最后收割植物，從而實現治理重金屬的目的。該技術常用于河道底泥原位修復，部分水生植物、半水生植物和少部分的陸生植物適用于此方法，例如，浮萍可有效去除水體中的Cu和Se。隨著研究的深入，根際過濾技術已廣泛應用于人工濕地、生物塘等工程中，對底泥中的放射性物質、重金屬等具有較好的處理效果。
2.2 植物修復評價指標
植物提取和富集底泥中重金屬的效率可用生長率、生物富集系數、轉運系數、去除率進行量化。
生長率GR為：
式中，GR為生長率；∆w為物量；∆t為生長時段，單位為天(d)。
生物富集系數BSAF為：
式中，Cp為植物體內重金屬含量；Cs為沉積物中重金屬含量。BSAF是表示植物從沉積物中富集重金屬的能力，是植物富集和吸收重金屬能力的重要評價指標。
轉運系數TF為：
式中，Co為植物地上部分某種重金屬含量；Cu為植物根部某種重金屬含量。
去除率R為：
式中，R為去除率；Co為底泥中重金屬背景值；C為試驗結束時底泥中重金屬含量。
2.3 植物修復現狀研究
自1983年植物修復的新概念提出以來，植物修復技術以低成本、無二次污染、可操作性強等優勢得到了廣泛認可，成為目前研究的熱點。
植物修復技術直接應用于河湖底泥的研究取得了一定的進展。晏麗蓉研究苦草、黑藻、金魚藻等4種常見沉水植物對底泥中的重金屬的富集性，發現苦草、黑藻、金魚藻對Pb、Zn、Cd、Cu具有較高的富集能力，富集因子>1。馬征分析了14種植物對重金屬的富集效果，發現對Zn、As、Mn、Cr四種重金屬的富集效果具有差異性。Chehregani等研究反枝莧、雀苣屬側柏等超富集植物時發現，Pb去除率最大為98%，Ni、Cu、Cd和Zn的去除率分別為34%、73%、72%和79%。SivaciA等研究狐尾藻對污染底泥的修復性時，發現狐尾藻可有效去除Cu、Zn，去除率分別達到74%和81%，并可作為Cu、Zn污染底泥的原位修復植物。
植物修復技術在重金屬污染的土壤領域已開展了大量的研究，由于底泥和土壤性質的相似性，可將土壤中的研究應用于河湖底泥重金。李思亮等指出伴礦景天是中國的一種超富集植物，對Cd和Zn具有很強的富集能力。張然然、李順等和趙剛等調查發現，商陸可作為Cu、Cr、Pb、Mn和Zn這4種重金屬的超富集植物。曾鵬等發現9種景觀植物對Cd具有美化、穩定和修復作用。張麗等研究發現雜交狼尾草、蘇丹草和高丹草對Cd、As具有較強的吸收能力。李榜江研究發現蜈蚣草對Pb和Cd富集系數較高，均大于1。何東等篩選出15種優勢植物，其中草本植物占73%，說明草本植物對試驗尾礦適應能力較強。
由于汞具有揮發性，目前篩選出的汞富集植物較少。王明勇等通過研究貴州省廢棄汞礦，發現乳漿大戟對汞具有較強的富集能力，可作為汞的富集植物。目前，關于汞的富集植物，人們也開展了一些研究。劉德紹等人研究發現，辣椒、四季豆、萵苣等在一定氣汞濃度范圍內，對汞有富集作用，且辣椒富集能力最強。張來等人研究發現東亞褶葉蘚對Hg的吸附能力隨著汞濃度的增加而增加，最大吸附量為356.24mg/g。
基于現有研究成果和文獻資料，將重金屬富集植物進行歸納整理，如表2所示。從表2可以看出，目前重金屬植物修復技術已經開展了較多的研究，可用于重金屬修復的富集植物較多，受到越來越多的科研工作者的青睞。
3、結論
作為重金屬污染治理方面的新興技術，植物修復憑借自身獨特的優勢受到人們的廣泛關注，其成本相當于傳統工程修復技術的10%～50%，并且可以在原位將重金屬降解和消除，具有巨大的應用空間和市場潛力，值得大力推廣和應用。未來，人們要從以下幾個方面入手，著重研究植物修復技術，以提升水體底泥重金屬污染的治理效果。
(1)河湖底泥重金屬污染修復植物篩選是一個難點。修復植物不僅要具有很強的重金屬耐性，還要具有適應多種重金屬共同存在的復合污染環境的能力。自然界中類似植物較多，但篩選出來較困難，很多植物生長環境比較獨特，不一定適應底泥環境。因此，篩選出有效的超富集植物尤為迫切，是今后研究的一個方向。
(2)河流底泥同時具有土壤和水雙重性質，其修復方式與土壤存在差別，對植物的選擇條件更加苛刻。因此，培育出適應水生環境的超富集植物將是今后底泥重金屬污染植物修復技術研究的一個熱點方向。
(3)植物修復技術的研究和應用是一個相對較新的領域，大多數研究是在實驗室和溫室進行，實際條件往往比實驗室更加復雜，現實結果與實驗室或溫室條件也會存在差別，在工程中并沒有廣泛應用。因此，如何將植物修復技術推廣到實際工程中仍需要進一步研究。
(4)重金屬富集植物的安全有效處置是植物修復領域面臨的一個現實問題，在一定程度上限制了植物修復技術在工程上與商業上的應用，目前關于其處理技術研究較少，后續應更加系統、深入地開發富集植物的處理處置技術，做到資源化、安全化、合理化使用。( >
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