土壤中銻形態(tài)的分布特征會(huì)對(duì)其在土壤-植物體系中的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力產(chǎn)生一定影響。相關(guān)研究者比較了蜈蚣草、斑矛、五節(jié)芒、粽葉蘆對(duì)砷和銻的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，發(fā)現(xiàn)只有五節(jié)芒和粽葉蘆從根部到地上部(莖/葉)對(duì)銻具有較好的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，而4 類植物對(duì)砷都表現(xiàn)出了良好的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，說(shuō)明銻在植物體中的轉(zhuǎn)運(yùn)能力相對(duì)于砷較弱。文吉昌等的研究結(jié)果(表 2)表明，除了個(gè)別植物對(duì)銻的富集能力大于砷外，其余植物對(duì)銻的富集能力均遠(yuǎn)小于砷。也有研究表明，植物地上部的銻含量與根部含量之間沒(méi)有相關(guān)性(r=0.19)，植物吸收的銻并非單一來(lái)自土壤的釋放，還有一部分可能來(lái)自大氣沉降，進(jìn)一步表明了銻在植物中具有較弱的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

2 我國(guó)常見(jiàn)農(nóng)作物對(duì)銻的富集特征

2.1水稻

依據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的每日銻攝入量，有33%來(lái)源于大米，因此食用大米已成為礦區(qū)居民主要的銻暴露途徑。相關(guān)研究對(duì)湖南省錫礦山銻冶煉廠周邊生長(zhǎng)的水稻(Oryza sativa)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，水稻體內(nèi)富集了大量銻，含量具體表現(xiàn)為根(225.34 mg˙kg-1)>莖(18.78 mg˙kg-1)>葉(5.79 mg˙kg-1)，遠(yuǎn)高于陸地維管植物中銻含量的背景值(0.2~50 μg˙kg-1)，這與相關(guān)研究者所開(kāi)展的室內(nèi)模擬研究結(jié)果相似。在水稻的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生毒害作用，其中銻會(huì)抑制水稻根部生長(zhǎng)，影響α-淀粉酶活性，阻礙抽穗，降低干重轉(zhuǎn)化率以及幼苗生長(zhǎng)，且Sb(Ⅲ)的毒性比Sb(Ⅴ)高。

根系作為銻在水稻體內(nèi)主要的富集部位，在銻脅迫下，水稻能通過(guò)改變根系的形態(tài)特征來(lái)降低對(duì)銻的吸收富集，減小其毒性。雷蕾等研究表明，水稻(豐美占)能通過(guò)降低根面積和分叉數(shù)來(lái)降低對(duì)銻的吸收，且水稻對(duì)Sb(Ⅲ)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)于Sb(Ⅴ)。而Ren 等研究發(fā)現(xiàn)，水稻對(duì)Sb(Ⅴ)的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高達(dá)到Sb(Ⅲ)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的3~4 倍。這一差異也說(shuō)明了不同品種的水稻對(duì)各形態(tài)銻的轉(zhuǎn)運(yùn)可能存在一定的區(qū)別。Huang 等研究也證實(shí)在Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)處理下，Yangdao 6、Nongken 57、Jiahua 1 三個(gè)品種的水稻對(duì)銻表現(xiàn)出不同的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力。在不同的水稻品種之間，其根表鐵膜的形成也會(huì)有一定區(qū)別，隨著銻濃度的增加，根表鐵膜的量也隨之增加，且根表鐵膜含量高的品種其富集銻的能力更強(qiáng)。但鐵膜的形成也降低了銻的吸收速率。

2.2小麥

小麥作為我國(guó)三大谷物之一，幾乎全作食用，僅約有1/6 作為飼料食用。在現(xiàn)有的研究中，主要開(kāi)展了一些有關(guān)小麥對(duì)銻吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理的室內(nèi)模擬研究。小麥對(duì)銻的富集主要集中在根部，不同的小麥品種對(duì)Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力也表現(xiàn)出一定區(qū)別。Shtangeeva等研究表明，雖然小麥和黑麥在植物學(xué)上比較相似，但在75 mg˙L-1 水平下，Sb(Ⅲ)處理下黑麥各部位的銻含量(根、種子、葉分別為42.50、21.40、8.33 mg˙kg-1)低于Sb(Ⅴ)處理(分別為64.00、34.00、33.20 mg˙kg-1)，說(shuō)明對(duì)于黑麥而言，其各部位對(duì)Sb(Ⅴ)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)于Sb(Ⅲ)。而小麥與其相反，Sb(Ⅲ)處理各部位銻含量(68.8、13.9、3.06 mg˙kg-1)均高于Sb(Ⅴ)處理(32.6、10.1、2.16 mg˙kg-1)，這可能與其體內(nèi)各元素含量的不同有關(guān)。有研究報(bào)道，小麥種子在硝酸銻處理下，會(huì)降低幼苗根系以及植株體內(nèi)的鈣濃度，且根系中的降低幅度最大，此外根系中鈉的含量、植株中銅的濃度以及葉片中鉀的濃度均有一定程度降低，影響作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。

2.3玉米

玉米作為全世界產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，在我國(guó)各地廣泛種植。張軍營(yíng)等對(duì)某小型銻冶煉廠周圍的環(huán)境污染調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，其周圍玉米葉片中的銻含量是大陸植物中相應(yīng)元素平均含量的2 220 倍。Pan 等的室內(nèi)盆栽模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，向土壤中加入0~1 000 mg˙L-1 的酒石酸銻鉀時(shí)，玉米(Zea mays)也能吸收大量銻，當(dāng)土壤中的銻含量達(dá)到1 000 mg˙kg-1 時(shí)，玉米根部和地上部銻的含量分別達(dá)到26.50、68.42 mg˙kg-1，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)達(dá)2.58。也有研究認(rèn)為玉米吸收的銻大部分集中在根部，地上部的含量較根部低，同時(shí)分布于葉的含量大于莖和粒。此外，Tschan 等比較了銻污染土壤中玉米和向日葵對(duì)Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸收富集效果，與水稻和小麥不同的是，玉米對(duì)于Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸收沒(méi)有顯著差異，且相對(duì)于向日葵，玉米對(duì)銻的毒性更敏感。主要由于銻脅迫會(huì)破壞玉米體內(nèi)抗氧化酶的活性，隨著銻濃度的升高，葉片中過(guò)氧化物酶(POD)活性先升高后降低，超氧化物歧化酶(SOD)活性逐漸下降，過(guò)氧化氫酶(CAT)活性有所升高，從而使自由基生成與去除的動(dòng)態(tài)平衡受到干擾破壞，影響細(xì)胞的代謝和葉綠素的合成等，進(jìn)而影響玉米的正常生長(zhǎng)。

2.4其他

除了我國(guó)主要的三大糧食作物，相關(guān)研究者對(duì)礦區(qū)周圍的蔬菜也做了相應(yīng)研究。其中He 對(duì)錫礦山調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)周圍生長(zhǎng)的蘿卜屬植物的葉片中銻含量高達(dá)121.4 mg˙kg-1，超過(guò)正常值2 400 倍。Hammel 等對(duì)廢棄礦區(qū)中種植的19 種農(nóng)作物研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤中的有效銻含量升高至90 mg˙kg-1 時(shí)，菠菜(Spinacia oleracea)中銻含量可高達(dá)399 mg˙kg-1，且菠菜葉片中銻含量與土壤中有效銻含量呈顯著正相關(guān)。廖煒研究了莧菜、四九黃菜心、菠菜、四季青菜對(duì)銻污染的耐受及富集效果，發(fā)現(xiàn)隨著銻濃度的增加，4 種蔬菜生物量的抑制效果不斷增大，污染程度越高，抑制生長(zhǎng)的作用越強(qiáng)。4 種蔬菜對(duì)于銻的富集效果表現(xiàn)為地下部分大于地上部分，且四九黃菜心對(duì)銻的富集濃度最大。

3 銻富集植物及污染修復(fù)應(yīng)用潛力

目前針對(duì)土壤銻污染修復(fù)的工程案例相對(duì)較少，主要集中于室內(nèi)研究。相關(guān)研究者認(rèn)為植物細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或液泡中存在與重金屬等有毒物質(zhì)結(jié)合的“結(jié)合座”，如細(xì)胞壁果膠中的多聚糖醛酸和纖維素分子的羧酸、醛基等基團(tuán)，都能與重金屬結(jié)合，從而降低重金屬向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸而解毒。同時(shí)，重金屬進(jìn)入植物后會(huì)促進(jìn)植物產(chǎn)生一些酶類以及非酶類抗氧化劑，從而保證植物電子傳遞過(guò)程的順利進(jìn)行。此外，根際微生物分泌產(chǎn)生的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和保護(hù)植物的抗生素、螯合劑等能一定程度上加強(qiáng)植物的抗性能力。而王曉麗等則認(rèn)為，植物對(duì)有機(jī)銻直接吸收轉(zhuǎn)運(yùn)并將其轉(zhuǎn)化為三價(jià)銻的能力可能是植物對(duì)銻富集的重要機(jī)制。

由于銻與砷屬于同族元素，兩者之間具有很多相似的化學(xué)性質(zhì)。砷的超富集植物中很多都屬于蕨類植物，如蜈蚣草、大葉井口邊草等。而蜈蚣草、大葉井口邊草等對(duì)銻也具有較好的富集效果。其中李玲等研究表明，生長(zhǎng)于礦渣堆上的蜈蚣草中銻含量達(dá)到(119.3±42.9)mg˙kg-1，遠(yuǎn)高于參考區(qū)的含量(3.9±1.2)mg˙kg-1，對(duì)銻表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性。且蜈蚣草吸收的主要是三價(jià)銻，吸收的總銻中99%以上主要富集在根部。白玉鳳尾蕨對(duì)各形態(tài)銻的富集效果與蜈蚣草相似。王曉麗等研究表明，白玉鳳尾蕨對(duì)3 種形態(tài)的銻表現(xiàn)出顯著的富集效果，其中地上部和根部銻含量最高分別為816 mg˙kg-1 和6 065 mg˙kg-1，各形態(tài)銻的富集效果表現(xiàn)為三價(jià)銻>五價(jià)銻>甲基銻。在現(xiàn)有的報(bào)道中，共報(bào)道的銻富集植物主要有構(gòu)樹(shù)、蜈蚣草、紫穗槐、白玉鳳尾蕨、翅莢木、臭椿、大葉黃楊、狗牙根、芒、苧麻、紫花苜蓿、女貞等。

針對(duì)目前研究較多且富集效果相對(duì)較好的2 種植物(芒草、苧麻)，結(jié)合其各自的生長(zhǎng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行模擬應(yīng)用評(píng)估。芒類植物具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、易繁殖等特點(diǎn)，播種后能迅速覆蓋地面，對(duì)于固土保水、改善周邊環(huán)境具有一定的促進(jìn)作用。從表 3 可以看出，芒草的根部(平均含量為264.09 mg˙kg-1)以及地上部(平均含量為414.21 mg˙kg-1)對(duì)銻均有較強(qiáng)的富集能力，且地上部的富集能力大于根部(平均轉(zhuǎn)移系數(shù)為1.66)。按耕層土壤質(zhì)量2 250 t˙hm-2，年均10 t˙hm-2 的保守產(chǎn)量計(jì)算，每667 m2 芒草對(duì)銻的年均地上部移除率僅為0.43%左右。但芒草是一種有效的能源物質(zhì)，相關(guān)研究報(bào)道，芒草的灰分及K、Cl、S 和N 含量很低，導(dǎo)致其熱值高，且芒草的年均產(chǎn)量可高達(dá)30 t˙hm-2，按照熱值17 MJ˙kg-1，每年每公頃芒草可生產(chǎn)熱值為510 000 MJ。在歐洲，芒草已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于燃燒發(fā)電，2000 年利用芒草產(chǎn)生的電能約占?xì)W盟15 個(gè)國(guó)家當(dāng)年發(fā)電量的9%，其中在愛(ài)爾蘭更是高達(dá)37%。同時(shí)，芒草還是乙醇、沼氣等能源物質(zhì)優(yōu)良的原材料，因此其回收產(chǎn)物具有較高的二次利用價(jià)值。

苧麻各部位對(duì)銻也具有較好的富集效果，富集部位主要集中在地上部(64.18~744.44 mg˙kg-1)，平均轉(zhuǎn)移系數(shù)為5.85。庫(kù)文珍等研究結(jié)果也表明，苧麻對(duì)銻的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，滿足銻富集植物的基本特征，可作為銻污染修復(fù)的先鋒植物。按年均12 t˙hm-2的產(chǎn)量計(jì)算，每667 m2 苧麻對(duì)銻的地上部年均移除率為0.54%。苧麻纖維作為紡織品的工業(yè)原料之一，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

綜上所述，在目前研究較多的2 種銻富集植物中，雖然對(duì)銻均有較好的富集效果，但整體移除率不高(移除率基本≤1%)，遠(yuǎn)低于其他重金屬的富集植物在土壤污染修復(fù)中的移除效果(移除率基本≥10%)，實(shí)際應(yīng)用潛力不高，尤其是周期較短的農(nóng)田土壤修復(fù)中。

4 總結(jié)和展望

從對(duì)銻礦山周邊土壤的調(diào)查研究可以看出，土壤中的銻具有污染程度高、區(qū)域性差異大、擴(kuò)散范圍廣等特點(diǎn)。土壤中銻含量的超標(biāo)對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)、品質(zhì)都有較大影響，且對(duì)于人類健康也有潛在危害。根據(jù)近幾年的研究結(jié)果來(lái)看，銻污染程度有逐漸變嚴(yán)重的趨勢(shì)。

究其原因主要集中在以下兩個(gè)方面：(1)相對(duì)于常規(guī)重金屬元素，人們對(duì)銻污染的關(guān)注度以及防范意識(shí)不夠。對(duì)銻礦的不合理開(kāi)采及冶煉，使得銻礦山周邊土壤的銻超標(biāo)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他重金屬;(2)相關(guān)修復(fù)技術(shù)尚不成熟，尤其是在植物修復(fù)這一領(lǐng)域。雖然目前已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)展了一些有關(guān)銻礦山周邊土壤及植物體內(nèi)銻含量的調(diào)研，并針對(duì)銻富集植物對(duì)銻的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)以及代謝機(jī)理做出了一系列研究，但相對(duì)于其他重金屬，銻在土壤中殘?jiān)鼞B(tài)含量較高，在植物中的遷移性較弱，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其移除率整體不高，因此在目前的土壤銻污染修復(fù)(尤其是農(nóng)田土壤修復(fù))過(guò)程中并沒(méi)有較好的應(yīng)用潛力。

建議在今后的土壤銻污染防治中，首先應(yīng)加大銻污染防治的宣傳與管理，強(qiáng)化人們對(duì)銻污染危害的認(rèn)識(shí)，減少人為污染的發(fā)生;其次，在土壤銻污染修復(fù)方面，應(yīng)進(jìn)一步加深富集植物對(duì)銻吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理的研究，探討在高濃度的銻污染環(huán)境中，如何有效提高富集植物對(duì)銻的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力。拓展富集植物對(duì)土壤銻污染防治的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步加深銻富集植物的篩選工作，為植物修復(fù)在銻污染的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

土壤中銻形態(tài)的分布特征會(huì)對(duì)其在土壤-植物體系中的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力產(chǎn)生一定影響。相關(guān)研究者比較了蜈蚣草、斑矛、五節(jié)芒、粽葉蘆對(duì)砷和銻的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，發(fā)現(xiàn)只有五節(jié)芒和粽葉蘆從根部到地上部(莖/葉)對(duì)銻具有較好的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，而4 類植物對(duì)砷都表現(xiàn)出了良好的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，說(shuō)明銻在植物體中的轉(zhuǎn)運(yùn)能力相對(duì)于砷較弱。文吉昌等的研究結(jié)果(表 2)表明，除了個(gè)別植物對(duì)銻的富集能力大于砷外，其余植物對(duì)銻的富集能力均遠(yuǎn)小于砷。也有研究表明，植物地上部的銻含量與根部含量之間沒(méi)有相關(guān)性(r=0.19)，植物吸收的銻并非單一來(lái)自土壤的釋放，還有一部分可能來(lái)自大氣沉降，進(jìn)一步表明了銻在植物中具有較弱的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力。

2 我國(guó)常見(jiàn)農(nóng)作物對(duì)銻的富集特征

2.1水稻

依據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)推薦的每日銻攝入量，有33%來(lái)源于大米，因此食用大米已成為礦區(qū)居民主要的銻暴露途徑。相關(guān)研究對(duì)湖南省錫礦山銻冶煉廠周邊生長(zhǎng)的水稻(Oryza sativa)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，水稻體內(nèi)富集了大量銻，含量具體表現(xiàn)為根(225.34 mg˙kg-1)>莖(18.78 mg˙kg-1)>葉(5.79 mg˙kg-1)，遠(yuǎn)高于陸地維管植物中銻含量的背景值(0.2~50 μg˙kg-1)，這與相關(guān)研究者所開(kāi)展的室內(nèi)模擬研究結(jié)果相似。在水稻的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生毒害作用，其中銻會(huì)抑制水稻根部生長(zhǎng)，影響α-淀粉酶活性，阻礙抽穗，降低干重轉(zhuǎn)化率以及幼苗生長(zhǎng)，且Sb(Ⅲ)的毒性比Sb(Ⅴ)高。

根系作為銻在水稻體內(nèi)主要的富集部位，在銻脅迫下，水稻能通過(guò)改變根系的形態(tài)特征來(lái)降低對(duì)銻的吸收富集，減小其毒性。雷蕾等研究表明，水稻(豐美占)能通過(guò)降低根面積和分叉數(shù)來(lái)降低對(duì)銻的吸收，且水稻對(duì)Sb(Ⅲ)的轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)于Sb(Ⅴ)。而Ren 等研究發(fā)現(xiàn)，水稻對(duì)Sb(Ⅴ)的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)最高達(dá)到Sb(Ⅲ)轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的3~4 倍。這一差異也說(shuō)明了不同品種的水稻對(duì)各形態(tài)銻的轉(zhuǎn)運(yùn)可能存在一定的區(qū)別。Huang 等研究也證實(shí)在Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)處理下，Yangdao 6、Nongken 57、Jiahua 1 三個(gè)品種的水稻對(duì)銻表現(xiàn)出不同的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力。在不同的水稻品種之間，其根表鐵膜的形成也會(huì)有一定區(qū)別，隨著銻濃度的增加，根表鐵膜的量也隨之增加，且根表鐵膜含量高的品種其富集銻的能力更強(qiáng)。但鐵膜的形成也降低了銻的吸收速率。

2.2小麥

小麥作為我國(guó)三大谷物之一，幾乎全作食用，僅約有1/6 作為飼料食用。在現(xiàn)有的研究中，主要開(kāi)展了一些有關(guān)小麥對(duì)銻吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理的室內(nèi)模擬研究。小麥對(duì)銻的富集主要集中在根部，不同的小麥品種對(duì)Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力也表現(xiàn)出一定區(qū)別。Shtangeeva等研究表明，雖然小麥和黑麥在植物學(xué)上比較相似，但在75 mg˙L-1 水平下，Sb(Ⅲ)處理下黑麥各部位的銻含量(根、種子、葉分別為42.50、21.40、8.33 mg˙kg-1)低于Sb(Ⅴ)處理(分別為64.00、34.00、33.20 mg˙kg-1)，說(shuō)明對(duì)于黑麥而言，其各部位對(duì)Sb(Ⅴ)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力強(qiáng)于Sb(Ⅲ)。而小麥與其相反，Sb(Ⅲ)處理各部位銻含量(68.8、13.9、3.06 mg˙kg-1)均高于Sb(Ⅴ)處理(32.6、10.1、2.16 mg˙kg-1)，這可能與其體內(nèi)各元素含量的不同有關(guān)。有研究報(bào)道，小麥種子在硝酸銻處理下，會(huì)降低幼苗根系以及植株體內(nèi)的鈣濃度，且根系中的降低幅度最大，此外根系中鈉的含量、植株中銅的濃度以及葉片中鉀的濃度均有一定程度降低，影響作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。

2.3玉米

玉米作為全世界產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，在我國(guó)各地廣泛種植。張軍營(yíng)等對(duì)某小型銻冶煉廠周圍的環(huán)境污染調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，其周圍玉米葉片中的銻含量是大陸植物中相應(yīng)元素平均含量的2 220 倍。Pan 等的室內(nèi)盆栽模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，向土壤中加入0~1 000 mg˙L-1 的酒石酸銻鉀時(shí)，玉米(Zea mays)也能吸收大量銻，當(dāng)土壤中的銻含量達(dá)到1 000 mg˙kg-1 時(shí)，玉米根部和地上部銻的含量分別達(dá)到26.50、68.42 mg˙kg-1，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)達(dá)2.58。也有研究認(rèn)為玉米吸收的銻大部分集中在根部，地上部的含量較根部低，同時(shí)分布于葉的含量大于莖和粒。此外，Tschan 等比較了銻污染土壤中玉米和向日葵對(duì)Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸收富集效果，與水稻和小麥不同的是，玉米對(duì)于Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸收沒(méi)有顯著差異，且相對(duì)于向日葵，玉米對(duì)銻的毒性更敏感。主要由于銻脅迫會(huì)破壞玉米體內(nèi)抗氧化酶的活性，隨著銻濃度的升高，葉片中過(guò)氧化物酶(POD)活性先升高后降低，超氧化物歧化酶(SOD)活性逐漸下降，過(guò)氧化氫酶(CAT)活性有所升高，從而使自由基生成與去除的動(dòng)態(tài)平衡受到干擾破壞，影響細(xì)胞的代謝和葉綠素的合成等，進(jìn)而影響玉米的正常生長(zhǎng)。

2.4其他

除了我國(guó)主要的三大糧食作物，相關(guān)研究者對(duì)礦區(qū)周圍的蔬菜也做了相應(yīng)研究。其中He 對(duì)錫礦山調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)周圍生長(zhǎng)的蘿卜屬植物的葉片中銻含量高達(dá)121.4 mg˙kg-1，超過(guò)正常值2 400 倍。Hammel 等對(duì)廢棄礦區(qū)中種植的19 種農(nóng)作物研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤中的有效銻含量升高至90 mg˙kg-1 時(shí)，菠菜(Spinacia oleracea)中銻含量可高達(dá)399 mg˙kg-1，且菠菜葉片中銻含量與土壤中有效銻含量呈顯著正相關(guān)。廖煒研究了莧菜、四九黃菜心、菠菜、四季青菜對(duì)銻污染的耐受及富集效果，發(fā)現(xiàn)隨著銻濃度的增加，4 種蔬菜生物量的抑制效果不斷增大，污染程度越高，抑制生長(zhǎng)的作用越強(qiáng)。4 種蔬菜對(duì)于銻的富集效果表現(xiàn)為地下部分大于地上部分，且四九黃菜心對(duì)銻的富集濃度最大。

3 銻富集植物及污染修復(fù)應(yīng)用潛力

目前針對(duì)土壤銻污染修復(fù)的工程案例相對(duì)較少，主要集中于室內(nèi)研究。相關(guān)研究者認(rèn)為植物細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或液泡中存在與重金屬等有毒物質(zhì)結(jié)合的“結(jié)合座”，如細(xì)胞壁果膠中的多聚糖醛酸和纖維素分子的羧酸、醛基等基團(tuán)，都能與重金屬結(jié)合，從而降低重金屬向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸而解毒。同時(shí)，重金屬進(jìn)入植物后會(huì)促進(jìn)植物產(chǎn)生一些酶類以及非酶類抗氧化劑，從而保證植物電子傳遞過(guò)程的順利進(jìn)行。此外，根際微生物分泌產(chǎn)生的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和保護(hù)植物的抗生素、螯合劑等能一定程度上加強(qiáng)植物的抗性能力。而王曉麗等則認(rèn)為，植物對(duì)有機(jī)銻直接吸收轉(zhuǎn)運(yùn)并將其轉(zhuǎn)化為三價(jià)銻的能力可能是植物對(duì)銻富集的重要機(jī)制。

由于銻與砷屬于同族元素，兩者之間具有很多相似的化學(xué)性質(zhì)。砷的超富集植物中很多都屬于蕨類植物，如蜈蚣草、大葉井口邊草等。而蜈蚣草、大葉井口邊草等對(duì)銻也具有較好的富集效果。其中李玲等研究表明，生長(zhǎng)于礦渣堆上的蜈蚣草中銻含量達(dá)到(119.3±42.9)mg˙kg-1，遠(yuǎn)高于參考區(qū)的含量(3.9±1.2)mg˙kg-1，對(duì)銻表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性。且蜈蚣草吸收的主要是三價(jià)銻，吸收的總銻中99%以上主要富集在根部。白玉鳳尾蕨對(duì)各形態(tài)銻的富集效果與蜈蚣草相似。王曉麗等研究表明，白玉鳳尾蕨對(duì)3 種形態(tài)的銻表現(xiàn)出顯著的富集效果，其中地上部和根部銻含量最高分別為816 mg˙kg-1 和6 065 mg˙kg-1，各形態(tài)銻的富集效果表現(xiàn)為三價(jià)銻>五價(jià)銻>甲基銻。在現(xiàn)有的報(bào)道中，共報(bào)道的銻富集植物主要有構(gòu)樹(shù)、蜈蚣草、紫穗槐、白玉鳳尾蕨、翅莢木、臭椿、大葉黃楊、狗牙根、芒、苧麻、紫花苜蓿、女貞等。

針對(duì)目前研究較多且富集效果相對(duì)較好的2 種植物(芒草、苧麻)，結(jié)合其各自的生長(zhǎng)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行模擬應(yīng)用評(píng)估。芒類植物具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高、易繁殖等特點(diǎn)，播種后能迅速覆蓋地面，對(duì)于固土保水、改善周邊環(huán)境具有一定的促進(jìn)作用。從表 3 可以看出，芒草的根部(平均含量為264.09 mg˙kg-1)以及地上部(平均含量為414.21 mg˙kg-1)對(duì)銻均有較強(qiáng)的富集能力，且地上部的富集能力大于根部(平均轉(zhuǎn)移系數(shù)為1.66)。按耕層土壤質(zhì)量2 250 t˙hm-2，年均10 t˙hm-2 的保守產(chǎn)量計(jì)算，每667 m2 芒草對(duì)銻的年均地上部移除率僅為0.43%左右。但芒草是一種有效的能源物質(zhì)，相關(guān)研究報(bào)道，芒草的灰分及K、Cl、S 和N 含量很低，導(dǎo)致其熱值高，且芒草的年均產(chǎn)量可高達(dá)30 t˙hm-2，按照熱值17 MJ˙kg-1，每年每公頃芒草可生產(chǎn)熱值為510 000 MJ。在歐洲，芒草已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于燃燒發(fā)電，2000 年利用芒草產(chǎn)生的電能約占?xì)W盟15 個(gè)國(guó)家當(dāng)年發(fā)電量的9%，其中在愛(ài)爾蘭更是高達(dá)37%。同時(shí)，芒草還是乙醇、沼氣等能源物質(zhì)優(yōu)良的原材料，因此其回收產(chǎn)物具有較高的二次利用價(jià)值。

苧麻各部位對(duì)銻也具有較好的富集效果，富集部位主要集中在地上部(64.18~744.44 mg˙kg-1)，平均轉(zhuǎn)移系數(shù)為5.85。庫(kù)文珍等研究結(jié)果也表明，苧麻對(duì)銻的富集系數(shù)和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1，滿足銻富集植物的基本特征，可作為銻污染修復(fù)的先鋒植物。按年均12 t˙hm-2的產(chǎn)量計(jì)算，每667 m2 苧麻對(duì)銻的地上部年均移除率為0.54%。苧麻纖維作為紡織品的工業(yè)原料之一，在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

綜上所述，在目前研究較多的2 種銻富集植物中，雖然對(duì)銻均有較好的富集效果，但整體移除率不高(移除率基本≤1%)，遠(yuǎn)低于其他重金屬的富集植物在土壤污染修復(fù)中的移除效果(移除率基本≥10%)，實(shí)際應(yīng)用潛力不高，尤其是周期較短的農(nóng)田土壤修復(fù)中。

4 總結(jié)和展望

從對(duì)銻礦山周邊土壤的調(diào)查研究可以看出，土壤中的銻具有污染程度高、區(qū)域性差異大、擴(kuò)散范圍廣等特點(diǎn)。土壤中銻含量的超標(biāo)對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)、品質(zhì)都有較大影響，且對(duì)于人類健康也有潛在危害。根據(jù)近幾年的研究結(jié)果來(lái)看，銻污染程度有逐漸變嚴(yán)重的趨勢(shì)。

究其原因主要集中在以下兩個(gè)方面：(1)相對(duì)于常規(guī)重金屬元素，人們對(duì)銻污染的關(guān)注度以及防范意識(shí)不夠。對(duì)銻礦的不合理開(kāi)采及冶煉，使得銻礦山周邊土壤的銻超標(biāo)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他重金屬;(2)相關(guān)修復(fù)技術(shù)尚不成熟，尤其是在植物修復(fù)這一領(lǐng)域。雖然目前已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)展了一些有關(guān)銻礦山周邊土壤及植物體內(nèi)銻含量的調(diào)研，并針對(duì)銻富集植物對(duì)銻的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)以及代謝機(jī)理做出了一系列研究，但相對(duì)于其他重金屬，銻在土壤中殘?jiān)鼞B(tài)含量較高，在植物中的遷移性較弱，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其移除率整體不高，因此在目前的土壤銻污染修復(fù)(尤其是農(nóng)田土壤修復(fù))過(guò)程中并沒(méi)有較好的應(yīng)用潛力。

建議在今后的土壤銻污染防治中，首先應(yīng)加大銻污染防治的宣傳與管理，強(qiáng)化人們對(duì)銻污染危害的認(rèn)識(shí)，減少人為污染的發(fā)生;其次，在土壤銻污染修復(fù)方面，應(yīng)進(jìn)一步加深富集植物對(duì)銻吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理的研究，探討在高濃度的銻污染環(huán)境中，如何有效提高富集植物對(duì)銻的富集轉(zhuǎn)運(yùn)能力。拓展富集植物對(duì)土壤銻污染防治的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步加深銻富集植物的篩選工作，為植物修復(fù)在銻污染的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

(關(guān)鍵字：銻污染 銻)