關(guān)于土壤環(huán)境污染原因和植物修復(fù)技術(shù)的研究

朱大慶

（江西省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，南昌 330029）

土壤環(huán)境污染作為當(dāng)下主要的環(huán)境污染之一，對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展造成了嚴(yán)重影響。對(duì)于土壤環(huán)境污染治理來(lái)說(shuō)，植物修復(fù)技術(shù)具有成本低、綜合治理效益好等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景，因此本文對(duì)土壤環(huán)境污染及植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了研究。

1 土壤環(huán)境污染帶來(lái)的影響

當(dāng)土壤環(huán)境受到污染時(shí)，土壤中的重金屬含量會(huì)顯著增加，這些重金屬無(wú)法被土壤中的微生物降解，經(jīng)食物鏈作用會(huì)最終在人體內(nèi)富集，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響。例如，土壤中重金屬汞化物常常轉(zhuǎn)化為甲基汞被蔬菜的根系吸收，其無(wú)法被植物轉(zhuǎn)化，人在食用含汞的蔬菜后，這些有害汞物質(zhì)隨之進(jìn)入人體，引起蓄積性中毒，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)性疾病，如手、足出現(xiàn)麻痹等，嚴(yán)重的甚至?xí)谷水a(chǎn)生痙攣，導(dǎo)致死亡[1]。

此外，土壤環(huán)境被污染會(huì)影響蔬菜等農(nóng)作物生長(zhǎng)。例如，重金屬鉻離子會(huì)在土壤中積累，對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)具有很大的抑制作用。重金屬離子還能夠與農(nóng)作物體內(nèi)細(xì)胞原生質(zhì)蛋白質(zhì)相結(jié)合，使得細(xì)胞死亡，并最終導(dǎo)致農(nóng)作物死亡。若土壤環(huán)境污染嚴(yán)重，還會(huì)在風(fēng)力、水力作用下造成大氣污染與水體污染，進(jìn)而引發(fā)各種環(huán)境污染問(wèn)題，危害人們的生命健康。

2 土壤環(huán)境污染原因分析

2.1 過(guò)量施用化肥

在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，化肥的施用是其中一項(xiàng)重大的變革，它有效保證了農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中養(yǎng)分的供應(yīng)，促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的發(fā)展。但同時(shí)也存在化肥施用過(guò)量問(wèn)題，從當(dāng)下土壤環(huán)境污染原因分析來(lái)看，化肥施用過(guò)量是其主要原因之一。我國(guó)農(nóng)田施用的化肥以氮肥、磷肥為主，磷肥生產(chǎn)原材料為磷礦石，磷礦石除了主要含磷元素之外，還含有很多有害元素，如砷、氟、鎘等。在化肥制造過(guò)程中難免存在一些重金屬元素，尤其是過(guò)量使用磷肥，將導(dǎo)致土壤環(huán)境污染。氮肥的過(guò)量施用會(huì)除了會(huì)導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)被破壞、土壤板結(jié)、肥水能力下降之外，還會(huì)在土壤中形成一種硝態(tài)氮，其被人體吸收后會(huì)還原成亞硝酸鹽，引起人體中毒缺氧，嚴(yán)重的可直接導(dǎo)致死亡。

2.2 濫用農(nóng)藥

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，在農(nóng)藥生產(chǎn)和消費(fèi)方面名列前茅，存在嚴(yán)重的濫用農(nóng)藥問(wèn)題。農(nóng)民在使用農(nóng)藥時(shí)多是直接向土壤或者農(nóng)作物表面進(jìn)行噴灑處理，最終導(dǎo)致土壤受到嚴(yán)重污染。相關(guān)研究表明，農(nóng)藥施用過(guò)程中只有很少一部分被農(nóng)作物吸收，其中大部分被土壤吸納，吸納方式一般包括兩種，一種是直接吸納，如劇毒除草劑施用或者用農(nóng)藥進(jìn)行拌種，使得農(nóng)藥直接進(jìn)入土壤中。另一種是間接吸納。例如，施用于農(nóng)作物表面的農(nóng)藥除了一部分直接被土壤吸納，還有一部分附著于農(nóng)作物表面，經(jīng)風(fēng)吹雨打落入土壤中；含有農(nóng)藥的動(dòng)植物經(jīng)土壤分解后將農(nóng)藥帶入土壤中；有一些農(nóng)藥是以氣體形式存在，經(jīng)過(guò)雨水淋濕及溶解也會(huì)進(jìn)入土壤中造成土壤污染。

2.3 污水灌溉

污水中含有一定的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分，具有豐富的水肥資源，因此科學(xué)合理地采用污水灌溉對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)具有一定積極意義，不僅有利于增產(chǎn)，還有利于降低水體污染負(fù)荷。我國(guó)當(dāng)下有超過(guò)330萬(wàn)hm2的污水灌溉農(nóng)田面積。如果污水灌溉方式不當(dāng)，如利用未經(jīng)過(guò)處理或者未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉，就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、土壤結(jié)構(gòu)惡化、傳染疾病，對(duì)生態(tài)環(huán)境平衡造成嚴(yán)重影響，未經(jīng)處理的工業(yè)廢水中含有大量的重金屬物質(zhì)，如鎘、砷、鉛等，這些重金屬物質(zhì)會(huì)隨著污水被土壤吸收，造成嚴(yán)重的土壤環(huán)境污染。

3 植物修復(fù)技術(shù)現(xiàn)代研究

3.1 植物修復(fù)技術(shù)簡(jiǎn)介

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，植物修復(fù)技術(shù)就是利用一些植物自身具備的可耐受特性或者超積累某些化合物的特性，對(duì)受污染損害的土壤進(jìn)行修復(fù)治理，針對(duì)土壤中的有機(jī)或者無(wú)機(jī)污染物可以利用植物與共生微生物以各種方式將其從土壤中去除，去除方式有提取、轉(zhuǎn)移、吸收、分解、轉(zhuǎn)化或者固定等，主要修復(fù)目標(biāo)是被重金屬、放射物質(zhì)、有機(jī)物污染的土壤，最終達(dá)到凈化土壤環(huán)境的目的，它是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ闹卫憝h(huán)境污染的綠色技術(shù)[2]。該技術(shù)具有成本低、綜合治理效益好等優(yōu)點(diǎn)，但植物修復(fù)技術(shù)起步發(fā)展時(shí)間較晚，在修復(fù)機(jī)理、修復(fù)工藝方面還不夠成熟，缺乏完善的理論體系支撐，基于此，在基礎(chǔ)理論研究及實(shí)踐應(yīng)用方面還有很多工作要做，任重而道遠(yuǎn)。

3.2 植物修復(fù)技術(shù)主要修復(fù)途徑

當(dāng)前，植物修復(fù)技術(shù)主要是利用植物的提取、揮發(fā)、固定、轉(zhuǎn)化等途徑進(jìn)行土壤的修復(fù)與治理，其中植物提取技術(shù)主要圍繞專性植物——以超累積植物為核心，利用超累積植物根系將土壤中的重金屬等污染物質(zhì)進(jìn)行吸收處理，并將吸收的重金屬等污染物進(jìn)一步轉(zhuǎn)移至植物的莖葉中，最后完成超累積植物的收割即可達(dá)到土壤治理的目的。連續(xù)在受污染的土壤中種植超累積植物，可以有效提升被污染土壤治理效果，將土壤中重金屬含量降低至可接受水平。

植物揮發(fā)技術(shù)主要是利用一些植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)，該物質(zhì)可以使得土壤中重金屬物質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氣體揮發(fā)的形態(tài)，從而從土壤中脫離，或通過(guò)根系中特殊物質(zhì)將土壤中的重金屬物質(zhì)加以吸收并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到環(huán)境中，從而起到良好的土壤污染物質(zhì)凈化效果[3]。

植物固定技術(shù)則是主要利用對(duì)于重金屬耐性較強(qiáng)的植物結(jié)合其根系微生物分泌作用，使得土壤中的重金屬實(shí)現(xiàn)沉淀，降低重金屬的有效性與移動(dòng)性，從而將重金屬固定起來(lái)，有效阻止重金屬進(jìn)入食物鏈，避免其對(duì)人體健康造成影響。

3.3 植物修復(fù)技術(shù)的局限性

除了上述綠色植物修復(fù)技術(shù)本身發(fā)展存在的局限性之外，它還存在以下局限性：一是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的超累積植物能夠累積的重金屬元素較為單一，而當(dāng)下土壤環(huán)境污染中存在的重金屬種類繁多，因此難以達(dá)到實(shí)際的綜合治理效果；二是當(dāng)前發(fā)現(xiàn)的超累積植物多是野生植物，人們對(duì)其生長(zhǎng)特性知之甚少，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的人工種植培育；三是超累積植物一般都生長(zhǎng)較為緩慢，生物量較低，并且對(duì)土壤重金屬污染物提取效率低下，難以達(dá)到預(yù)期的土壤凈化效果；四是超累積植物一般根系都比較淺，對(duì)于蘊(yùn)藏在土壤深層中的重金屬物質(zhì)無(wú)能為力，只能吸收土壤表層物質(zhì)；五是除了人工規(guī)模培育方面存在一定問(wèn)題之外，在特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行人工大規(guī)模培養(yǎng)是否會(huì)導(dǎo)致物種入侵，影響周邊整體生態(tài)平衡，也是當(dāng)下亟待解決的重要問(wèn)題。

4 植物修復(fù)技術(shù)未來(lái)展望

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的植物修復(fù)技術(shù)起步較晚，仍屬于新興產(chǎn)業(yè)。在未來(lái)植物修復(fù)技術(shù)發(fā)展中，人們可以從以下幾個(gè)方面開展研究工作：一是對(duì)于超累積植物、重金屬耐受性較強(qiáng)的植物來(lái)說(shuō)，仍需要深入研究其對(duì)重金屬作用的機(jī)理，然后結(jié)合基因工程技術(shù)、分子生物技術(shù)培育出能夠同時(shí)對(duì)多種類型的重金屬物質(zhì)進(jìn)行累積富集的超累積植物，使得相應(yīng)的植物修復(fù)能力更加強(qiáng)大，易于人工種植，生物量多，根系發(fā)達(dá)且能夠有效深入地下，有效提升綠色植物修復(fù)技術(shù)的效果；二是靈活結(jié)合不同途徑作用的綠色植物，合理進(jìn)行種植，有效提升土壤凈化效果；三是進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)累積富集之后植物的后續(xù)處理工作，避免造成二次污染。

5 結(jié)語(yǔ)

過(guò)量使用化肥，濫用農(nóng)藥、污水灌溉是造成土壤重金屬污染的重要原因，嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境，而植物修復(fù)技術(shù)是新興高效、綠色廉價(jià)的土壤修復(fù)途徑，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此，本文首先分析了土壤環(huán)境污染的影響及原因，然后介紹了植物修復(fù)技術(shù)的作用路徑和局限性，最后對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行展望。

1 邵新宇.關(guān)于土壤環(huán)境污染原因及植物修復(fù)技術(shù)探討[J].科學(xué)時(shí)代，2013，（23）：23.

2 苗欣宇，周啟星.污染土壤植物修復(fù)效率影響因素研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2015，34（3）：870-877.

3 姜凡琦.關(guān)于土壤環(huán)境污染原因及植物修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)代研究[J].科學(xué)與信息化，2017，（5）：23.