随着我国经济的快速发展，大量生活污水、工业废水等未处理或未有效处理直排入河，导致河流污染加剧，尤其是城市河流污染尤为严重。污水中的有害物质在底泥中不断累积富集，底泥成为主要的沉积相和污染源，其沉淀下来的污染物多数超过标准，其中以重金属最为严重，如铬、铅、锌、铜等。底泥中的重金属毒性大、易于富集、不易降解，对底栖生物、水生植物和上覆水体中的生物产生不利影响，并通过生物链传递给人和动物，对环境和人体健康具有潜在威胁，如日本骨痛病、水俣病等。另外，底泥中的重金属不稳定，当上覆水水体扰动、水质变化时，底泥沉积的重金属重新释放到水体，引起水体二次污染。因此，底泥重金属污染对于水环境来说具有巨大的潜在威胁，越来越受到人们的重视。
目前，底泥修复以物理化学方法为主，但因投资大、易造成二次污染等，近些年，植物用于修复重金属污染底泥受到越来越多的关注与研究，并取得了较好的研究成果。植物修复技术具有成本低、效果好、景观美化的特点，主要是利用自然界中存在或人工培育的富集植物，通过吸附、氧化还原等作用，降低或去除河流底泥中的重金属。
1、重金属污染现状
在经济高速发展的同时，我国主要河流、湖泊底泥均存在不同种类、不同程度的重金属污染，重金属含量都或多或少超过了当地土壤背景值。长江以北区域污染程度高于长江以南，地区工业发达程度与污染程度成正比例关系。重金属污染较重的城市河段主要分布在淮河流域、黄河部分支流、辽河流域、京杭运河以及南方的一些经济发达城市。有关数据表明，我国水体底泥受污染率达到80.1%。
谢丽等认为长江北支口门附近潮滩Co、V重金属平均含量显著高于背景值。张兴梅等对三峡库区重庆段底泥重金属含量进行了研究，发现Zn、Pb、Cu等重金属为该段底泥的主要染物，其中80～90cm深度处的重金属含量最大，Cu的含量高达180mg/kg。尹斌等对渭河渭南段的底泥重金属进行了研究，认为As的含量严重超标，Sr、Pb的含量轻度超标。胡斌等认为盘龙江底泥已不适宜用于肥料，因Zn、Cu、Cd等重金属污染处于严重污染水平，Pb、Cr为低、中度污染水平。
陈守莉等研究发现，太湖进水口处底泥重金属复合污染较严重，主要为Cu、Cd、Ni、Zn，其中Zn较严重，最高含量可达337mg/kg。王漫漫等指出，太湖流域底泥重金属含量高于江苏省土壤背景值，最严重的是Sb和Cu。赵世民等采用不同指数法对滇池及其入湖口表层底泥中的重金属进行分析，发现重金属含量超标严重。杨卓等发现白洋淀底泥中Cd、Pb的含量较高。刘振坤等发现洪泽湖底泥重金属Cd含量极高，且Hg污染逐年严重趋势。张立等对玄武湖底泥重金属进行研究发现，Ni的个别含量超出流域背景值5倍，Zn、Cr、Pb分别超出2.0、2.0～3.0和1.5倍。徐圣友等研究巢湖底泥重金属发现，Zn、Mn含量较高，且Mn处于不稳的状态，对巢湖具有潜在生态风险。
笔者整理分析了我国部分河流湖泊底泥中的各种重金属平均含量，如表1所示。通过与《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB15618-2018)二级标准对比可知，我国水体底泥重金属污染类型、程度不同，部分指标已超出二级标准，因此河流底泥重金属污染治理迫在眉睫。
2、污染底泥植物修复技术
2.1 植物修复技术机理
按照作用机理，植物修复技术可分为植物提取、植物挥发、植物固化、根际过滤和植物降解等类型，而重金属植物修复技术主要包括：植物提取、植物挥发、植物固化、根际过滤等。
2.1.1 植物提取
植物提取技术是目前研究最为广泛且最有发展前景的方法，是指利用超富集植物的根系从污染土壤中吸收重金属，经过转移后储存到植物地上部分，通过处理地上部分达到处理重金属的效果。该技术要求植物具有生物量大、生长快、抗病虫害能力强、可富集多种重金属等，适于处理浅层且污染程度较低的底泥。
2.1.2 植物挥发
某些植物根系可分泌出一些特殊物质使土壤中的重金属转化为可挥发态，或吸收重金属至体内后将其转化为气态物质，最后释放到大气中，即植物挥发。因植物挥发只是将重金属从土壤里转移到大气中稀释，挥发处重金属浓度较高且重金属可能再次沉降，因此该方法具有一定风险，且受到植物根系处理范围的限制，处理效率较低。
2.1.3 植物固化
植物钝化是植物利用自身作用将土壤中的重金属进行固定，进而降低重金属毒性，防止重金属扩散，实现有效富集，从而降低环境污染。植物固化包括分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程。目前，该技术已在工程领域得到一定应用。Oh等在研究植物对土壤中铅的固定时发现，一些植物可降低铅的生物有效性。
2.1.4 根际过滤
根际过滤技术是指利用植物庞大的根系和较大的表面积，过滤、富集或吸收土壤中的重金属，最后收割植物，从而实现治理重金属的目的。该技术常用于河道底泥原位修复，部分水生植物、半水生植物和少部分的陆生植物适用于此方法，例如，浮萍可有效去除水体中的Cu和Se。随着研究的深入，根际过滤技术已广泛应用于人工湿地、生物塘等工程中，对底泥中的放射性物质、重金属等具有较好的处理效果。
2.2 植物修复评价指标
植物提取和富集底泥中重金属的效率可用生长率、生物富集系数、转运系数、去除率进行量化。
生长率GR为：
式中，GR为生长率；∆w为物量；∆t为生长时段，单位为天(d)。
生物富集系数BSAF为：
式中，Cp为植物体内重金属含量；Cs为沉积物中重金属含量。BSAF是表示植物从沉积物中富集重金属的能力，是植物富集和吸收重金属能力的重要评价指标。
转运系数TF为：
式中，Co为植物地上部分某种重金属含量；Cu为植物根部某种重金属含量。
去除率R为：
式中，R为去除率；Co为底泥中重金属背景值；C为试验结束时底泥中重金属含量。
2.3 植物修复现状研究
自1983年植物修复的新概念提出以来，植物修复技术以低成本、无二次污染、可操作性强等优势得到了广泛认可，成为目前研究的热点。
植物修复技术直接应用于河湖底泥的研究取得了一定的进展。晏丽蓉研究苦草、黑藻、金鱼藻等4种常见沉水植物对底泥中的重金属的富集性，发现苦草、黑藻、金鱼藻对Pb、Zn、Cd、Cu具有较高的富集能力，富集因子>1。马征分析了14种植物对重金属的富集效果，发现对Zn、As、Mn、Cr四种重金属的富集效果具有差异性。Chehregani等研究反枝苋、雀苣属侧柏等超富集植物时发现，Pb去除率最大为98%，Ni、Cu、Cd和Zn的去除率分别为34%、73%、72%和79%。SivaciA等研究狐尾藻对污染底泥的修复性时，发现狐尾藻可有效去除Cu、Zn，去除率分别达到74%和81%，并可作为Cu、Zn污染底泥的原位修复植物。
植物修复技术在重金属污染的土壤领域已开展了大量的研究，由于底泥和土壤性质的相似性，可将土壤中的研究应用于河湖底泥重金。李思亮等指出伴矿景天是中国的一种超富集植物，对Cd和Zn具有很强的富集能力。张然然、李顺等和赵刚等调查发现，商陆可作为Cu、Cr、Pb、Mn和Zn这4种重金属的超富集植物。曾鹏等发现9种景观植物对Cd具有美化、稳定和修复作用。张丽等研究发现杂交狼尾草、苏丹草和高丹草对Cd、As具有较强的吸收能力。李榜江研究发现蜈蚣草对Pb和Cd富集系数较高，均大于1。何东等筛选出15种优势植物，其中草本植物占73%，说明草本植物对试验尾矿适应能力较强。
由于汞具有挥发性，目前筛选出的汞富集植物较少。王明勇等通过研究贵州省废弃汞矿，发现乳浆大戟对汞具有较强的富集能力，可作为汞的富集植物。目前，关于汞的富集植物，人们也开展了一些研究。刘德绍等人研究发现，辣椒、四季豆、莴苣等在一定气汞浓度范围内，对汞有富集作用，且辣椒富集能力最强。张来等人研究发现东亚褶叶藓对Hg的吸附能力随着汞浓度的增加而增加，最大吸附量为356.24mg/g。
基于现有研究成果和文献资料，将重金属富集植物进行归纳整理，如表2所示。从表2可以看出，目前重金属植物修复技术已经开展了较多的研究，可用于重金属修复的富集植物较多，受到越来越多的科研工作者的青睐。
3、结论
作为重金属污染治理方面的新兴技术，植物修复凭借自身独特的优势受到人们的广泛关注，其成本相当于传统工程修复技术的10%～50%，并且可以在原位将重金属降解和消除，具有巨大的应用空间和市场潜力，值得大力推广和应用。未来，人们要从以下几个方面入手，着重研究植物修复技术，以提升水体底泥重金属污染的治理效果。
(1)河湖底泥重金属污染修复植物筛选是一个难点。修复植物不仅要具有很强的重金属耐性，还要具有适应多种重金属共同存在的复合污染环境的能力。自然界中类似植物较多，但筛选出来较困难，很多植物生长环境比较独特，不一定适应底泥环境。因此，筛选出有效的超富集植物尤为迫切，是今后研究的一个方向。
(2)河流底泥同时具有土壤和水双重性质，其修复方式与土壤存在差别，对植物的选择条件更加苛刻。因此，培育出适应水生环境的超富集植物将是今后底泥重金属污染植物修复技术研究的一个热点方向。
(3)植物修复技术的研究和应用是一个相对较新的领域，大多数研究是在实验室和温室进行，实际条件往往比实验室更加复杂，现实结果与实验室或温室条件也会存在差别，在工程中并没有广泛应用。因此，如何将植物修复技术推广到实际工程中仍需要进一步研究。
(4)重金属富集植物的安全有效处置是植物修复领域面临的一个现实问题，在一定程度上限制了植物修复技术在工程上与商业上的应用，目前关于其处理技术研究较少，后续应更加系统、深入地开发富集植物的处理处置技术，做到资源化、安全化、合理化使用。(>
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