王瑞兵 葉轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)不斷騰飛，但同時(shí)也看到經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背后是給環(huán)坑帶來嚴(yán)重的污染。重金屬污染、石油污染、農(nóng)藥污染等使得我國土壤污染情況復(fù)雜，國家也對(duì)土壤污染的修復(fù)研究投入了極大物力財(cái)力。我國一直將生物修復(fù)技術(shù)作為重點(diǎn)與熱點(diǎn)去研究，主要就土壤修復(fù)中的植物修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，旨在為土壤污染修復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤污染;生物修復(fù);植物修復(fù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）22-0109-03

1 土壤污染及治理現(xiàn)狀

隨著國內(nèi)工業(yè)商業(yè)的迅猛發(fā)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(fā)生在我國的土壤污染主要有以下幾點(diǎn)[1]：土壤環(huán)境污染狀況在全國范圍內(nèi)比較嚴(yán)重;耕地土壤是人類賴以生存的基礎(chǔ)，因此人們高度重視其環(huán)境質(zhì)量;土壤環(huán)境問題突顯出來，特別是廢棄工礦業(yè)周圍的環(huán)境。

我國對(duì)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(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用得到了快速發(fā)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(xué)法，生物法[2]。而生物修復(fù)技術(shù)具有操作簡單，低成本等優(yōu)點(diǎn)，可以通過利用土壤中生物活動(dòng)對(duì)污染物進(jìn)行富集和降解，進(jìn)而修復(fù)土壤污染。相較于其他的處理方法，生物修復(fù)技術(shù)在治理過程中對(duì)周圍環(huán)境的干擾少、治理成本低，而且對(duì)土壤造成的二次污染小。

2 生物修復(fù)技術(shù)分類

生物修復(fù)技術(shù)主要包括植物修復(fù)技術(shù)、動(dòng)物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)以及聯(lián)合生物修復(fù)技術(shù)等[3]。

植物修復(fù)及微生物修復(fù)是修復(fù)過程中最常見、最主要的修復(fù)技術(shù)。這兩種修復(fù)技術(shù)研究時(shí)間最長，在石油污染、重金屬污染、農(nóng)藥污染、土壤有機(jī)污染中都具有深人的研究。植物修復(fù)單從字面來理解是通過綠色植物來治理環(huán)境污染，即利用綠色植物及其根系的微生物來綠化造成環(huán)境污染的有機(jī)和無機(jī)污染物，它修復(fù)的機(jī)理是吸收、去除、揮發(fā)或穩(wěn)定污染物，將污染物質(zhì)控制在一定的范圍內(nèi)從而降低污染物濃度。

3 植物修復(fù)技術(shù)的分類及應(yīng)用

植物修復(fù)根據(jù)修復(fù)機(jī)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(fù)機(jī)理的不同可運(yùn)用到不同領(lǐng)域的土壤污染中。

3.1 植物修復(fù)在重金屬污染修復(fù)中的應(yīng)用

在重金屬污染中根據(jù)修復(fù)機(jī)理的不同可以將植物修復(fù)技術(shù)分為植物揮發(fā)、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(fù)過程中具有永久性及廣域性等優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)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(jìn)行吸收，之后經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)移進(jìn)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(guān)部門集中處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低和去除存在于土壤中的重金屬污染物。

植物穩(wěn)定主要是利用一些特殊植物對(duì)其進(jìn)行吸收、分解、絡(luò)合、氧化還原以及沉淀固定等多種復(fù)雜的過程，進(jìn)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(fā)生滲濾或擴(kuò)散。植物穩(wěn)定技術(shù)通常適用于修復(fù)由于廢棄的工礦區(qū)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(qū)或核電站四周大范圍種植耐重金屬植物進(jìn)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(yōu)先試用與工礦區(qū)及廢棄區(qū)，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(wěn)定技術(shù)也有其缺陷性，例如只能利用植物將重金屬暫時(shí)固定，并不能完全去除，可能還會(huì)伴隨著土壤環(huán)境的改變，這些植物不能繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行固定，就會(huì)被再次釋放重新回到土壤中造成二次污染[5]。

植物揮發(fā)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(jìn)入體內(nèi)，進(jìn)而再通過葉子，隨著水分蒸發(fā)出來，從而減少土壤中重金屬的含量。對(duì)植物揮發(fā)技術(shù)處理的要求是使得污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化后的濃度及毒性必須小于轉(zhuǎn)化前的，其目的同樣是為了減輕重金屬污染物對(duì)環(huán)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(jìn)行過濾、吸收、富集的過程，根系過濾技術(shù)具有廣泛性和永久性等優(yōu)點(diǎn)。

由此可以總結(jié)出，植物修復(fù)重金屬土壤污染的首要目標(biāo)是找到對(duì)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(fù)在有機(jī)土壤污染以及石油污染中的應(yīng)用

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

造成土壤污染的持久性有機(jī)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(huì)在植物根部或植物其他部位進(jìn)行富集。同樣在植物的生長過程中，植物自身也會(huì)釋放一些酶及分泌物質(zhì)。這些物質(zhì)為根際其他微生物改善生理環(huán)境，提供養(yǎng)分，與微生物聯(lián)合對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解;而釋放的這些酶也會(huì)起到降解引起土壤中有機(jī)污染物的作用[8]。

3.3 植物修復(fù)在農(nóng)藥污染修復(fù)中的應(yīng)用

造成土壤污染的諸多因素中最常見的莫過于農(nóng)藥了，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)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(jī)農(nóng)藥，然而這種吸收通常無法改變其結(jié)構(gòu)，因?yàn)橹参锏母颓o自身具有一定的、可被誘導(dǎo)的生物活性，它將有機(jī)污染物如農(nóng)藥通過本身釋放的一些酶或根系分泌物進(jìn)行直接降解，在整個(gè)降解過程中植物所釋放的酶起著無可替代的作用。植物對(duì)農(nóng)藥的吸收同時(shí)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(jié)等因素有關(guān)。根據(jù)吸收農(nóng)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(nóng)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(shù)量和種類不同，均可以導(dǎo)致植物根降解污染物的能力。對(duì)于絕大多數(shù)植物，其植物莖葉和籽實(shí)積累污染物的能力明顯低于其根系，大量的實(shí)驗(yàn)證明經(jīng)過根系被植物體吸收的農(nóng)藥等有機(jī)污染物質(zhì)在植物體內(nèi)的分布順序?yàn)楦?莖>葉>果實(shí)。

目前，最首要的任務(wù)是更深入的對(duì)植物體內(nèi)農(nóng)藥的轉(zhuǎn)移、利用以及最終的去向進(jìn)行研究，弄明白為什么不同植物會(huì)對(duì)農(nóng)藥的吸收存在差異性，其差異原因究竟是什么。

4 結(jié)語

我國致力于尋找出最適合國情，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，符合綠色、高效的污染治理方法。從目前的經(jīng)濟(jì)狀況和土壤污染情況綜合考慮來看，利用植物修復(fù)技術(shù)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(duì)于大范圍的低、中強(qiáng)度的污染，植物修復(fù)技術(shù)是一個(gè)可行的方案，尤其是在治理城市周邊的污染環(huán)境中，具有很好的效果。植物修復(fù)技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)周圍環(huán)境的干擾小、造成的二次污染小、相比與其他的治理技術(shù)更加的綠色環(huán)保，同時(shí)也是最重要的是具有良好的社會(huì)生態(tài)綜合效益，容易被大眾普遍接受，就治理費(fèi)用來說，相比于傳統(tǒng)處理技術(shù)要低，而且可以永久性治理絕大多數(shù)污染土壤。

植物修復(fù)技術(shù)目前在我國還處于發(fā)展階段，因?yàn)槟壳暗难芯克竭€追趕不上經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的步伐，因此今后研究的重點(diǎn)方向是弄清楚植物修復(fù)技術(shù)在各個(gè)修復(fù)過程中的機(jī)理問題，加大力度去尋找能同時(shí)吸收多種污染物且具有某些優(yōu)良遺傳性狀的植物品種，進(jìn)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(zhì)。

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收稿日期：2019-10-16

作者簡介：王瑞兵（1996-），女，蘭州城市學(xué)院地理與環(huán)境工程學(xué)院學(xué)生。

通訊作者：孫海麗（1986-），女，副教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境生物學(xué)。