核爆炸以及核反应等过程所产生的核裂变副产物是一类特殊的污染物。这些放射性核素长期存在于土壤中，对人类及生物的健康造成很大的威胁。治理放射性核素污染有挖掘与填埋、复合剂提取、离子交换、反渗透等工程与化学处理相结合的方法，用这些方法对大面积的放射性核素污染土壤进行修复，其成本极其昂贵，因而除了用于难以进行生物处理的、局部高放核素污染的治理外，对于较大面积的低放核素污染土壤的修复应该尽可能采用生物修复的方法(张晓雪等2008，张学礼2008，唐秀欢等2008，唐丽等2009，徐俊等2009，汤泽平等2009)。一些特殊植物可从污染土壤中吸收并积累大量的放射性核素，利用这类植物去除土壤环境中的放射性污染是一种经济、有效的方法。

在植物修复方面，目前研究较多的放射性核素主要包括U、¹³⁷Cs和⁹⁰Sr等,对放射性核素污染土壤修复标准的问题亦有涉及(唐世荣等2007)。本节主要讨论了与放射性核素铯(Cs)的植物富集的有关问题。

(一)CS的植物富集

与重金属污染土壤的植物富集技术相似，放射性核素的植物富集依赖于特殊的植物材料。植物对放射性核素的吸收不仅与植物种类有关，还与上壤的性质有密切的关系：土壤的离子交换能力越强，植物对放射性核素的吸收能力就越大。因此，利用植物修复放射性污染的另一项关键措施就是增加污染元素在土壤中的可溶性和生物有效性。研究证明，有机质含量高的土壤，有利于Cs在植物中积累，其机理可能是吸附在有机质上的Cs易被交换，继而容易被植物吸收利用。一些有机酸如柠檬酸、苹果酸和醋酸可以增加植物对U的吸收，其中以柠檬酸的效果最好，可在几天内使U在印度芥菜地上部的积累增加1000多倍(Huang et al.1998)。

关于植物对Cs的吸收，现在已有很多数据积累。许多研究都报道甜菜具有较高的Cs吸收能力(Broadley et al.1997)。植物提取修复试验表明，反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)有较高的¹³⁷CS含量和积累量。田间条件下反枝苋在生长3个月后，其地上部积累的¹³⁷Cs约占土壤(表层15 cm) Cs的3％(Lasat et al.1997,1998)假定一年种两季植物，且每季的修复效率维持不变，则在15年内可以把放射性Cs污染水平从15 Bq/g降到6 Bq/g。与A. retroflexus同一属的其他植物也有较高的Cs吸收能力(Dushenkov etal.1999)。Broadley等(1999)系统地整理了相关数据，表明Caryophyllidae比其他任何开花植物都有更高的Cs吸收能力。Entry等(1995)发现细叶桉(Eucalyptus tereticorms)幼苗一个月可去除土壤中31.0％的¹³⁷ CS和11.3％的90 Sr。这些研究表明有可能选择一组具较高Cs吸收能力的植物，然后在这一组植物中选择适合不同环境条件的植物类型用于特定的实地修复体系中。

在美国、乌克兰和英格兰的植物修复研究表明，植物移走污染土壤中Cs的量很小，这主要是因为在温带土壤中，以2:1型黏粒矿物为主，这些黏粒矿物对Cs有很强的固定作用，大大降低了Cs的植物有效性。为了提高植物修复技术的效率，有必要进一步提高土壤中Cs的有效性。土壤改良剂，例如铵态氮肥的施用可以在一定程度上改变植物根际微环境的化学和生物学性质，从而提高了Cs的生物有效性，但是在田间条件下这种作用十分有限(Lasat et al.1997,1998;Dushenkov et al. 1999)。由于核设施通常建在远离农田的荒地上，在这些荒地土壤中Cs的生物有效性往往较高，因此可以利用植物修复技术净化这些污染的土壤。

植物修复技术净化污染所需的时间较长，就放射性Cs而言，即使用富Cs植物也需20年左右才能将污染土壤净化到理想程度(表10-2)。不过也有研究表明，植物对Cs的吸收与Cs在土壤中的浓度不成直线关系(Broadley et al.1999)，因此关于植物修复放射污染土壤效率和年限尚没有明确的数据。很多其他的放射性核素在土壤中的生物有效性高于Cs,植物对它们的吸收可能要快得多。

表10-2 一些能够从土壤中大量吸收¹³⁷ cs的植物及其¹³⁷ cs含量

此外，放射性核素与某些植物营养元素的相似性对利用植物修复技术来净化污染土壤是十分重要的。目前观察到的能富集放射性Cs的植物往往是能富集K的植物；对Ca吸收能力强的植物可能可以有效地吸收土壤中的放射性Sr。对于那些没有相应植物营养元素的放射性核素，植物吸收很可能只是依赖于土壤中该放射性核素的活度，或依赖于该核素的毒性。目前已有不少描述植物吸收K的模型，将这些模型作适当的修改，就可以用来指导植物修复净化污染土壤的速度。植物养分吸收的最快时期通常是植物的指数生长期，植物吸收积累Cs可能也遵循这样的规律，因此植物生长期的多次收获可以提高总的Cs吸收量而加快修复进程。

(二)其他措施

许多用调节植物营养元素吸收的农业措施有可能被用来优化植物修复技术体系，如添加有机酸和不同化肥等。另外，随着现代分子生物学技术的飞速发展，许多与植物养分吸收有关的基因相继被克隆并在生物体内表达，所以利用分子生物学手段来改善植物养分吸收可能会成为现实。而这方面的研究进展也一定会促进有关植物修复技术净化核污染土壤方面的研究。在评估植物修复技术净化核污染土壤的可能性时必须考虑以下几个因素，包括放射性核素是否有与之类似的营养元素，作物田间生长和养分吸收的农艺调控措施，作物田间生长的收获最佳时间等。

目前利用微生物处理放射性废物是对现有核素固化方法的新尝试。用微生物菌体作为生物处理剂，富集回收存在于水溶液中的铀等放射性核素，效率高，成本低，耗能少，而且没有二次污染物。目前，研究与微生物作用的核素多为铀，通过微生物的吸附富集核素，减少放射性废物的含量(李琼芳等2008)。此外，探讨用真菌净化核污染土壤，丝状真菌占土壤生物量的25％～82％，土壤真菌对放射性核素具有一定的吸收能力，在野外和实验室条件下均可以菌丝的某些部分富集核素，并最终将核素转移至果实中。果实可以进行收获和处理。早地草原土壤真菌是土壤中放射性Cs的潜在富集库，可以利用土壤真菌将放射性核素固定在表土中，从而防止地下水的污染。

相关链接：有机物污染土壤的植物修复