绿色技术修复采矿污染生态系统的可持续解决方案：基于优势植物的重金属富集与生态恢复研究

本综述系统评估了采矿活动导致的潜在有毒元素（PTEs）污染对生态系统健康的影响，并提出基于优势植物物种的植物修复（Phytoremediation）技术作为自然可持续解决方案。研究通过结构方程模型（β = -0.73）证实植物丰度与生态风险呈负相关，并鉴定出多种对Cd、Cr、Ni等具超富集能力（Hyperaccumulation）的植物物种，为污染场地生态修复提供了实践依据。

　　

Highlight

研究亮点

本研究创新性地在真实采矿污染环境（in-vivo conditions）中验证优势植物物种的修复能力，结合结构方程模型与混合效应模型等先进统计方法，为植物元素防御假说（Plant Elemental Defense Hypothesis）提供了实践支撑，为矿业污染区的生态治理提供了可直接应用的物种选择方案。

Section Snippets

研究片段

Selection of the study area and mining types

研究区域与矿藏类型选择

中国云南西南部的铅锌矿（Pb-Zn）、石灰岩矿和锰矿污染生态系统被选为研究区域（图1）。该地区矿产丰富，铅锌矿与锰矿共生现象普遍。方铅矿（Galenasute）是主要的铅载体矿物，而闪锌矿（Sphalerite）、红锌矿（Zincite）和菱锌矿（Smithsonite）则是锌的主要赋存矿物。

Soil and PTEs of mining polluted ecosystems

土壤与潜在有毒元素特征

对铅锌、锰矿及石灰岩矿污染区的土壤分析显示（表S3）：铅（Pb）浓度范围为29.28–601.36 mg/kg，锌（Zn）为65.85–864.08 mg/kg；石灰岩污染区镁（Mg）含量达650.3–8805.8 mg/kg，钙（Ca）为117.6–33456.2 mg/kg；锰矿污染区锰（Mn）浓度高达298.5–13147.6 mg/kg，显著超出世界卫生组织安全阈值。

Discussion

讨论

环境污染是当前最具深远影响的全球性问题（Mishra et al. 2019）。本研究发现在铅锌矿、石灰岩矿和锰矿污染生态系统中，12种潜在有毒元素（Pb、Zn、Mn、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Cd、Hg、Tl）均超过WHO限值标准。锰（Mn）、铅（Pb）、锌（Zn）、铜（Cu）、镍（Ni）、铊（Tl）、钴（Co）、铬（Cr）和镉（Cd）是区域土壤污染的主要贡献者。铅锌矿与锰矿污染区的污染指数（PERI）高达2408.67，表明亟需开展生态修复。

Conclusion

结论

研究表明采矿污染生态系统中的高水平潜在有毒元素（Mn、Pb、Zn、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Ni、Tl、V）导致显著生态风险（β = 0.87）。发现的优势超富集植物物种（如Eremochloa ciliaris对Cd/Cr/Cu/Ni的超富集能力）为可持续治理提供了自然解决方案，可通过植物提取（Phytoextraction）和根系降解（Phytodegradation）等机制实现污染场地的生态复兴。