土壤污染治理中的植物修復技術

張磊 李大港

摘 要：在科技高速發展的同時，也帶來了無可避免的環境污染，其中土壤污染是我國目前急需解決的問題。重金屬污染、礦區污染、石油污染、固體廢棄物堆放污染、工業三廢污染、污水灌溉污染等形勢十分嚴峻。由于土壤污染所造成的損失驚人。土壤是生態環境系統的有機組成部分，是人類生存與發展最重要和最基本的綜合性自然資源。我們不能坐以待斃，要加強研究，采取措施，切實阻止土壤污染繼續擴大的趨勢，清除被稱為“化學定時炸彈”的土壤污染。

關鍵詞：土壤污染;植物修復

一、土壤污染治理中植物修復的原理

植物修復原理是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學元素的理論為基礎，利用植物及其共存微生物體系，包括植物對污染物的吸收與富集、根系分泌物以及土壤微生物對污染物的降解等綜合因素，清除環境中污染物的一種治理技術。而根據污染物的不同，相應的修復機理也會有所不同，其中最常見和研究較多的就是對重金屬和有機污染物污染土壤的植物修復技術。

二、土壤污染治理中植物修復的種類

（一）重金屬污染土壤的植物修復的主要方式

重金屬在土壤中的自然凈化過程十分漫長，一般需要上千年時間，因此其污染具有隱蔽性、不可逆性和長期性等特點。對土壤污染的治理是國際性的難題。植物修復是一種主要利用植物去除和消減污染物的環境治理技術。譬如，在污染土壤中種植對重金屬具有特殊耐性和富集能力的超富集植物，則可以迅速將大量的污染物吸收和富集到植物體中并運輸到植物上部，通過收割植物，焚燒后回收重金屬，從而降低土壤中重金屬的含量，實現治理目標。重金屬不能被降解，若要從環境中徹底清除其污染，只能使其從一種形態轉化為另一種形態。所以重金屬的植物修復有兩種途徑：一是通過植物作用改變重金屬在土壤中的化學形態，使重金屬固定，降低其在土壤中的移動性和生物可利用性;二是通過植物吸收、揮發，達到對重金屬的削減、凈化和去除的目的。根據植物修復重金屬污染土壤的作用過程和機理，其修復技術可以歸納為3種：植物提取、植物穩定、植物揮發。

1.植物提取。植物提取是目前研究最多并且最有發展前景的一種方法。重金屬富集能力較高的植物，通過吸收和轉運將重金屬富集在可收割的部位，然后對植物富集重金屬的部位進行收割，并進行物理或化學處理，減少植物的體積或重量，以達到降低加工、填埋和人工操作費用的目的。此類植物需要能耐受且能積累重金屬。因此，篩選出超積累植物是植物提取研究的關鍵。

2.植物固定。植物固定特指某些植物通過促進重金屬在根區沉淀等途徑降低重金屬的移動性和生物有效性。植物本身不吸收重金屬，但植物的根系分泌物如氨基酸、糖、酶等物質能促進根系周圍土壤的微生物的活性和生化反應，有利于重金屬的釋放和微生物的吸收。然而植物固定并沒有將環境中的重金屬離子去除，只是暫時將其固定，使其對環境中的生物不產生毒害作用，故其無法徹底解決環境中的重金屬污染問題，如果環境條件發生改變，重金屬的生物可利用性可能又會發生改變。因此植物固定不是一個很理想的去除環境中重金屬污染的有效方法。

3.植物揮發。利用一些植物吸收污染物，并將其轉變為可揮發的形態，通過蒸騰作用，將之揮發出土壤和植物表面。植物揮發是與植物吸收相關的，利用植物金屬的吸收吸取、積累、揮發而達到減少土壤污染物的目的。

（二）有機污染物污染土壤的植物修復的主要方式

植物修復有機污染物的機理比植物修復重金屬污染復雜得多，包括吸附、吸收、轉移、降解、揮發等。有機污染物能否被植物吸收，并在植物體內發生轉移，完全取決于有機污染物的親水性、可溶性、極性和分子量。有機物親水性越強，被植物吸收就越少。植物主要通過3種方式去除環境中的有機污染物：植物直接吸收有機污染物、植物根系釋放分泌物和酶、植物和根際微生物的聯合作用。

1.植物直接吸收有機污染物。土壤環境中的有機污染物可以直接被植物吸收。有機污染物進入植物體內，有的本身形態、性質不發生改變，儲存于植物組織中;有的在植物生長代謝活動中發生不同程度的轉化或降解，被轉化成對植物無害的物質儲存在植物組織中;有的則可以完全被降解并最終礦化成二氧化碳和水。

2.植物根系釋放分泌物和酶。研究表明，如果在污染土壤中種植植物，植物根系以及植物本身可以對有機污染物的吸附降解起到復雜的促進作用，植物死亡后，釋放到環境中的酶還可以繼續發揮分解作用。植物特有酶對有機污染物的降解，發揮著極大地作用。

3.植物和根際微生物的聯合作用。根系分泌物和分解產物為微生物繁殖提供了營養，使根域附近存在大量的微生物，從而促使根際微域中有毒有害有機物的降解。

三、土壤污染治理中植物修復的前景

由于技術本身的局限性，植物修復不可能適合用于所有被污染的土壤，因此首先要對修復場地進行植物提取修復可處理性研究。可行性研究包括實地考察，了解污染點的自然地理、植被、氣候條件，采用樣品分析土壤的物理、化學、生物學特性以及對土壤污染進行環境風險評價等，再根據污染點的污染范圍、程度、修復指標（與土地利用方式有關）和修復時限等確定是否可以采用植物修復的方式。

植物修復是一門新興技術，它以安全、廉價的特點越來越成為研究與開發的熱點，是一項經濟而有效地去除環境污染的技術。但是此項技術也存在很多的不足：受到根系伸展深度的限制，植物修復只適用于表土或淺層地下水的污染的治理。受到污染物生物有效性和污染物向地上部轉運效率的限制，耗時一般較長，因而植物修復更適合于受輕度污染的土壤。修復植物可能被昆蟲、草食動物等攝入，不能排除食物鏈污染的可能性。適宜進行植物修復的植物種類的資源有待于進一步開發。植物修復技術的產物由于部分是通過填埋或揮發至大氣的形式進行處理，因而，其最終是否可能出現新的環境問題還不清楚，有毒物質有可能轉移至食物鏈中等問題也需要認真面對。

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