土壤污染植物修復的研究進展

王瑞兵 葉轉兄 金新港 李慧杰 孫海麗 常國華

摘要：指出了自改革開放以來，我國經濟不斷騰飛，但同時也看到經濟快速發展的背后是給環坑帶來嚴重的污染。重金屬污染、石油污染、農藥污染等使得我國土壤污染情況復雜，國家也對土壤污染的修復研究投入了極大物力財力。我國一直將生物修復技術作為重點與熱點去研究，主要就土壤修復中的植物修復技術及應用現狀進行了總結，旨在為土壤污染修復提供參考。

關鍵詞：土壤污染;生物修復;植物修復

中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）22-0109-03

1 土壤污染及治理現狀

隨著國內工業商業的迅猛發展以及不完善的污染物治理體系，土壤污染在我國愈演愈烈。近年來發生在我國的土壤污染主要有以下幾點[1]：土壤環境污染狀況在全國范圍內比較嚴重;耕地土壤是人類賴以生存的基礎，因此人們高度重視其環境質量;土壤環境問題突顯出來，特別是廢棄工礦業周圍的環境。

我國對于土壤污染的研究起步較晚，投入了極大的人力物力和科研力量，使土壤污染修復技術研究與應用得到了快速發展。我國治理土壤污染問題主要有以下3種方法，即物理法，化學法，生物法[2]。而生物修復技術具有操作簡單，低成本等優點，可以通過利用土壤中生物活動對污染物進行富集和降解，進而修復土壤污染。相較于其他的處理方法，生物修復技術在治理過程中對周圍環境的干擾少、治理成本低，而且對土壤造成的二次污染小。

2 生物修復技術分類

生物修復技術主要包括植物修復技術、動物修復技術、微生物修復技術以及聯合生物修復技術等[3]。

植物修復及微生物修復是修復過程中最常見、最主要的修復技術。這兩種修復技術研究時間最長，在石油污染、重金屬污染、農藥污染、土壤有機污染中都具有深人的研究。植物修復單從字面來理解是通過綠色植物來治理環境污染，即利用綠色植物及其根系的微生物來綠化造成環境污染的有機和無機污染物，它修復的機理是吸收、去除、揮發或穩定污染物，將污染物質控制在一定的范圍內從而降低污染物濃度。

3 植物修復技術的分類及應用

植物修復根據修復機理和污染物的種類等因素，可以分為植物萃取（phytoextraction）、植物固定（phytosta-bilisation）、植物降解（phytodegradation）、根際降解（rhi-zodegra-dation）和根濾作用（rhizofiltration）[4]。由于修復機理的不同可運用到不同領域的土壤污染中。

3.1 植物修復在重金屬污染修復中的應用

在重金屬污染中根據修復機理的不同可以將植物修復技術分為植物揮發、植物提取、植物固定以及根際過濾4種方法。

植物萃取又稱植物提取，在植物修復過程中具有永久性及廣域性等優點，通過多次種植超積累植物，就可以有效去除造成土壤污染的有毒金屬。植物萃取過程中最主要的步驟是找到超富集植物，這種植物與正常植物相比具有較強的富集能力，能夠富集重金屬，這些植物將引起土壤污染的重金屬進行吸收，之后經過一系列的轉移進而貯存在植物的地上部位如莖、葉等，最后將這些植物的地上部分收割并由相關部門集中處理，進而實現降低和去除存在于土壤中的重金屬污染物。

植物穩定主要是利用一些特殊植物對其進行吸收、分解、絡合、氧化還原以及沉淀固定等多種復雜的過程，進而降低土壤中某些重金屬的遷移性及毒性，阻止土壤中重金屬發生滲濾或擴散。植物穩定技術通常適用于修復由于廢棄的工礦區而造成的重金屬及放射性元素的污染。因此，通過在一些廢棄工礦區或核電站四周大范圍種植耐重金屬植物進而來減少由于重金屬污染造成的潛在危害，再或著將這些抗重金屬植物優先試用與工礦區及廢棄區，通過觀察植物生長的狀況和富集重金屬的能力，改善植物的種類。但是植物穩定技術也有其缺陷性，例如只能利用植物將重金屬暫時固定，并不能完全去除，可能還會伴隨著土壤環境的改變，這些植物不能繼續對其進行固定，就會被再次釋放重新回到土壤中造成二次污染[5]。

植物揮發則將土壤中的重金屬等污染物利用植物自身的吸收作用和蒸騰作用等釋放出來，再或者是植物將其吸收而進入體內，進而再通過葉子，隨著水分蒸發出來，從而減少土壤中重金屬的含量。對植物揮發技術處理的要求是使得污染物質轉化后的濃度及毒性必須小于轉化前的，其目的同樣是為了減輕重金屬污染物對環境造成的危害。

根系過濾主要是一些植物利用其根系將水體中的重金屬元素進行過濾、吸收、富集的過程，根系過濾技術具有廣泛性和永久性等優點。

由此可以總結出，植物修復重金屬土壤污染的首要目標是找到對某種（些）重金屬具有特殊吸收富集能力的超富集植物[6]。

3.2 植物修復在有機土壤污染以及石油污染中的應用

石油污染是水體污染之一而造成石油污染的重要物質是烴類物質。石油烴是常見的有機污染物，主要包括脂肪烴、雜環烴、芳香烴、瀝青質等物質，它們對人類具有毒性、誘變性和致癌性，是一種危險的環境污染物。在治理由有機污染物引起的土壤污染中最常用的植物修復技術有植物萃取及植物降解[7]。

造成土壤污染的持久性有機污染物通常可以直接被植物吸收，而這些污染物被植物體吸收后會在植物根部或植物其他部位進行富集。同樣在植物的生長過程中，植物自身也會釋放一些酶及分泌物質。這些物質為根際其他微生物改善生理環境，提供養分，與微生物聯合對有機污染物進行降解;而釋放的這些酶也會起到降解引起土壤中有機污染物的作用[8]。

3.3 植物修復在農藥污染修復中的應用

造成土壤污染的諸多因素中最常見的莫過于農藥了，而農業生產過程中農藥的濫用，同樣使得土壤受到污染。有些植物通常可以利用根部來直接吸收有機農藥，然而這種吸收通常無法改變其結構，因為植物的根和莖自身具有一定的、可被誘導的生物活性，它將有機污染物如農藥通過本身釋放的一些酶或根系分泌物進行直接降解，在整個降解過程中植物所釋放的酶起著無可替代的作用。植物對農藥的吸收同時也具有差異性，而這種差異性主要與植物種類、根系類型、部位以及生長季節等因素有關。根據吸收農藥的能力的不同可以得出蔬菜類作物吸收順序從大到小依次為根菜類、葉菜類、果菜類。而用于吸收農藥的植物的根系類型、根表面積、根分泌物、酶和根際中存在的微生物等因素的數量和種類不同，均可以導致植物根降解污染物的能力。對于絕大多數植物，其植物莖葉和籽實積累污染物的能力明顯低于其根系，大量的實驗證明經過根系被植物體吸收的農藥等有機污染物質在植物體內的分布順序為根>莖>葉>果實。

目前，最首要的任務是更深入的對植物體內農藥的轉移、利用以及最終的去向進行研究，弄明白為什么不同植物會對農藥的吸收存在差異性，其差異原因究竟是什么。

4 結語

我國致力于尋找出最適合國情，符合可持續發展戰略，符合綠色、高效的污染治理方法。從目前的經濟狀況和土壤污染情況綜合考慮來看，利用植物修復技術來治理土壤重金屬污染是一種值得深入研究的治理方法。

對于大范圍的低、中強度的污染，植物修復技術是一個可行的方案，尤其是在治理城市周邊的污染環境中，具有很好的效果。植物修復技術的突出優點是對周圍環境的干擾小、造成的二次污染小、相比與其他的治理技術更加的綠色環保，同時也是最重要的是具有良好的社會生態綜合效益，容易被大眾普遍接受，就治理費用來說，相比于傳統處理技術要低，而且可以永久性治理絕大多數污染土壤。

植物修復技術目前在我國還處于發展階段，因為目前的研究水平還追趕不上經濟快速發展的步伐，因此今后研究的重點方向是弄清楚植物修復技術在各個修復過程中的機理問題，加大力度去尋找能同時吸收多種污染物且具有某些優良遺傳性狀的植物品種，進而使培育出植物新品種能夠高效的去除土壤中的污染物質。

參考文獻：

[1]莊國泰.我國土壤污染現狀與防控策略[J].中國科學院院刊，2015，30（4）：477～483.

[2]周際海，黃榮霞，樊后保，等.污染土壤修復技術研究進展[J].水土保持研究，2016，23（3）：366～372.

[3]孫亞軍，劉樂陽.污染環境治理的生物修復技術概述[J].環境保護與循環經濟.2014，34（7）：49～52，64.

[4]王慶海，卻曉娥.治理環境污染的綠色植物修復技術[J].中國生態農業學報.2013，21（2）：261～266.

[5]劉小寧，馬劍英，張慧文，等.植物修復技術在土壤重金屬污染中應用的研究進展[J].中國沙漠，2009，29（5）：859～865.

[6]李坤陶.植物修復技術在污染治理中的應用現狀與展望[J].鄭州大學學報（理學版），2006（3）：95～98.

[7]李先梅，肖易，吳蕓紫，等.石油污染土壤植物修復技術研究及展望[J].安徽農業科學，2014，42（2）：529～531，534.

[8]彭勝巍，周啟星.持久性有機污染土壤的植物修復及其機理研究進展[J].生態學雜志，2008（3）：469～475.

收稿日期：2019-10-16

作者簡介：王瑞兵（1996-），女，蘭州城市學院地理與環境工程學院學生。

通訊作者：孫海麗（1986-），女，副教授，博士，研究方向為環境生物學。