植物修復(fù)技術(shù)及其在污水處理中的應(yīng)用探討

陳 政

（科盛環(huán)保科技股份有限公司 江蘇南京 210046）

1 植物修復(fù)技術(shù)概述

植物修復(fù)技術(shù)是近年來剛剛發(fā)展起來的技術(shù)，不同于以往污水處理的物理法和化學(xué)法，其主要作用原理是通過植物本身以及根部微生物正常的生理活動(dòng)進(jìn)行代謝，對(duì)水中存在的污染物、有害物和放射性物質(zhì)進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化和降解，從而降低水中污染物的濃度，凈化污水，使污水能夠達(dá)標(biāo)排放。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于更加環(huán)保，不易產(chǎn)生二次污染，并且成本低，效果好，可重復(fù)利用，且適用于大面積和大規(guī)模的污水處理[1]。基于此，植物修復(fù)技術(shù)在污水處理方面有著天然的優(yōu)勢(shì)，這一技術(shù)正方興未艾，對(duì)于我國的污水處理有著很好的借鑒意義。

2 植物修復(fù)技術(shù)類型

植物修復(fù)技術(shù)在污水處理中的運(yùn)用，主要有如下三種作用機(jī)理，即植物提取、植物揮發(fā)和植物轉(zhuǎn)化。

2.1 植物提取

植物提取是目前研究最多，發(fā)展前景最好的植物修復(fù)技術(shù)之一，其原理是利用植物的根部對(duì)污染物進(jìn)行吸收并經(jīng)由植物內(nèi)部的傳輸系統(tǒng)將污染物轉(zhuǎn)移到地上植物部位，然后將轉(zhuǎn)移出水體并留存在植物體內(nèi)的污染物以收割植物的方式將污染物去除，從而達(dá)到污水治理的效果。植物提取技術(shù)可應(yīng)用于清除水體中的無機(jī)物、有機(jī)物及重金屬等物質(zhì)，其最大的優(yōu)勢(shì)是可以降低運(yùn)行成本，而且這種技術(shù)的主要載體都是經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的植物，通過對(duì)水中無機(jī)物、有機(jī)物的提取，可以提高植物的產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益[2]。但值得注意的是，通過植物提取出來的銅、鋅、鉛等重金屬物質(zhì)，因其具有嚴(yán)重的危害特性，收割后的植物不可直接進(jìn)行綜合利用，可通過焚燒植物的方式對(duì)重金屬進(jìn)行再提取利用或安全處理。

植物提取技術(shù)主要是利用富集能力較強(qiáng)并且對(duì)水中污染物有超強(qiáng)吸附能力的一些植物，比如我們生活中常見的木本植物，如楊樹、柳樹等都是典型的植物提取技術(shù)的載體，他們可以吸收污水中過多的無機(jī)物和重金屬，從而達(dá)到對(duì)污水的治理。而且樹木生長(zhǎng)較快，經(jīng)濟(jì)價(jià)值又高，還可以美化環(huán)境，兼具經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益，是非常好的污水處理選擇。但是樹木在吸收水中重金屬的時(shí)候，會(huì)或多或少影響自身的生長(zhǎng)，這就決定了其不能適用于重金屬污染程度較高的污水處理，只能在處理污染物濃度較低的污水中發(fā)揮較好的作用。此外，睡蓮、蘆葦、水葫蘆、浮萍等水生植物對(duì)水中的污染物也表現(xiàn)出極強(qiáng)的提取能力。實(shí)踐表明，睡蓮根能夠吸收水中的汞、鉛、苯酚等有毒物質(zhì)，還能過濾水中的微生物。浮萍在重金屬含量較低的水體中可以正常生長(zhǎng)，同時(shí)還能在15天內(nèi)將水體中的重金屬比如鉛進(jìn)行有效的清除，清除率可高達(dá)80%。

2.2 植物揮發(fā)

植物揮發(fā)所使用的植物主要有煙草、印度芥菜和低芥酸油菜等，有些特殊樹木也同樣適用，其作用機(jī)理是利用植物日常的新陳代謝活動(dòng)吸收水中的污染物質(zhì)并使其達(dá)到極易揮發(fā)狀態(tài)的特性，使水中的污染物質(zhì)揮發(fā)到大氣之中，從而達(dá)到污水處理的目標(biāo)。植物揮發(fā)技術(shù)最初是用于對(duì)環(huán)境污染中的汞元素進(jìn)行修復(fù)，后來才慢慢擴(kuò)散到污水處理中的，這種技術(shù)可以經(jīng)由植物的吸收作用將二價(jià)的汞轉(zhuǎn)化為氣態(tài)汞，這樣就使得汞的毒性大幅度的下降[3]。植物揮發(fā)技術(shù)運(yùn)用的前提是要求污水中的污染物質(zhì)極易揮發(fā)，并且在經(jīng)由植物吸收轉(zhuǎn)化之后形成物質(zhì)的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在水中的毒性，上述條件限制了植物揮發(fā)的應(yīng)用范圍。此外，植物揮發(fā)不同于植物提取，植物體表面揮發(fā)出來的污染物很難進(jìn)行觀察和收集，污染物一旦揮發(fā)到大氣中，會(huì)對(duì)周邊大氣環(huán)境造成一定的影響（或污染），這些污染物質(zhì)亦可通過沉降或者淋溶的作用，進(jìn)入土壤或者重新回到水體中，同樣會(huì)給土壤和水體帶來一定的影響（或污染），因此，該技術(shù)隱患相對(duì)較大，在未來利用過程中需特別注意植物體表面污染物的收集。

2.3 植物轉(zhuǎn)化

植物轉(zhuǎn)化也稱植物降解，其作用原理是通過植物體內(nèi)特殊的生理活動(dòng)將吸收的污染物進(jìn)行分解或通過植物分泌出的化合物對(duì)污染物進(jìn)行分解，以此來達(dá)到去除污染物的目的。植物轉(zhuǎn)化法適用于苯系物、三氯乙烯等疏水性適中的污染物。對(duì)于疏水性較強(qiáng)的污染物，由于其會(huì)緊密結(jié)合在水生植物根系表面，從而污染物無法發(fā)生運(yùn)移，植物轉(zhuǎn)化技術(shù)在水體中針對(duì)該類污染物，修復(fù)效果較差。

3 植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

植物修復(fù)技術(shù)在污水處理中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)是得天獨(dú)厚的，要知道的是，三種植物修復(fù)技術(shù)并不是分割對(duì)立的，其作用的對(duì)象也不僅限于一種污染物，而且三種技術(shù)也不是單獨(dú)使用的。它們自身各有特點(diǎn)，針對(duì)不同種類的污染物發(fā)生作用的效果不盡相同，在具體的污水治理過程中，要有主有次，相互配合，最大程度的處理污水，達(dá)到修復(fù)效果最大化。

3.1 植物提取降低重金屬濃度

水體里面的重金屬大多含有毒性，比如鋅、鉻、鉛、鎘等。在低污染區(qū)，可以種植沉水植物和浮葉植物，不僅可以吸收重金屬，還可以監(jiān)控水中的重金屬含量。比如鎘的濃度過高的話就會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)，劍蘭具有吸收鎘的效果，當(dāng)鎘濃度過高時(shí)，劍蘭的數(shù)量就會(huì)減少，吸收能力下降。大多數(shù)情況下，水生植物根部的重金屬含量比葉部、莖部要高，但有的則各部位含量差不多，因?yàn)槠湔麄€(gè)植株都長(zhǎng)在水中。木本植物大多使用于處理人工濕地的污水，可治理面積大，效果好，無二次污染。陸生植物根系發(fā)達(dá)，在其幼時(shí)種在水中，發(fā)達(dá)的根系便可隨著長(zhǎng)大吸收水中的重金屬，清除水中的重金屬，并可以把重金屬固定住，方便人們從植物中提取出重金屬。

3.2 植物揮發(fā)去除氮磷化合物

水中最多的是氮磷化合物，因其營養(yǎng)能力高，在淡水中形成水華，排入海中便形成赤潮，污染環(huán)境，極難治理。氮能通過揮發(fā)去除，在這里植物揮發(fā)技術(shù)就可以發(fā)揮作用。水體中含有的各種類型的氮，如氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、有機(jī)氮等，經(jīng)由植物根部的吸收，融入植物體內(nèi)，在經(jīng)過植物葉部的揮發(fā)，便可以以氣體（主要是氮?dú)猓┑姆绞脚欧诺酱髿庵校獨(dú)庠诳諝庵械谋壤s為78%，所以這種去除水中氮的方式效果好，幾乎無污染。磷用植物揮發(fā)去除效果不佳，只能結(jié)合植物提取技術(shù)去除。但植物揮發(fā)發(fā)生的作用僅限于小范圍，且不可將水中的氮和磷全部去除。

3.3 植物轉(zhuǎn)化凈化放射性物質(zhì)

污水中也含有一些放射性物質(zhì)，對(duì)于放射性物質(zhì)的處理是比較讓人頭疼的一件事情。植物轉(zhuǎn)化技術(shù)在凈化放射性物質(zhì)方面有著良好的效果。相關(guān)研究表明，油菜、向日葵、芥菜和浮萍等可用來修復(fù)銫-137、銫-134等放射性物質(zhì)，用浮萍來進(jìn)行植物修復(fù)，在7天內(nèi)，受到核污染水體中的鈾元素明顯減少。此外，部分水生植物還能固定放射性物質(zhì)，以避免放射性物質(zhì)進(jìn)入到自然循環(huán)和地下水當(dāng)中，從而有效縮小了放射性物質(zhì)的污染范圍，對(duì)于污水中放射性物質(zhì)的治理效果明顯。

結(jié)語

植物提取，植物揮發(fā)和植物轉(zhuǎn)化這三種植物修復(fù)技術(shù)是利用植物本身的特性來對(duì)污水進(jìn)行治理，因?yàn)橹参锸亲匀画h(huán)境重要的組成部分，所以通過植物來治理污水效果更好、成本更低、也無二次污染的產(chǎn)生，具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。然而，植物的自動(dòng)修復(fù)能力畢竟有限，而且一味的讓植物生長(zhǎng)在污水里對(duì)植物本身性狀的改變也尚未可知，因此需要對(duì)植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，以方便更好地在污水處理中發(fā)揮作用。