植物修復(fù)及其在環(huán)境污染治理中的作用

文_師帥 山西省環(huán)境規(guī)劃院

與傳統(tǒng)環(huán)境污染化學(xué)處理、物理處理相比，植物修復(fù)注重植物與微生物的相互作用，且生物產(chǎn)量大，修復(fù)范圍廣，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。將植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境污染治理中有著一定的實(shí)踐意義與應(yīng)用價(jià)值。

1 植物修復(fù)技術(shù)概述

植物修復(fù)主要指的是利用植物自身具備的生理生化過程消除空氣、水、土壤等所含的有毒物質(zhì)的技術(shù)。目前，植物修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境污染治理的有效手段，在生態(tài)工程中發(fā)揮著極為重要的作用。以往有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)，植物根系降解能夠凈化土壤、水體以及大氣中的多種污染物，達(dá)到環(huán)境修復(fù)的作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，植物修復(fù)技術(shù)也進(jìn)一步更新、發(fā)展，在環(huán)境污染治理中有著鮮明的優(yōu)勢(shì)。目前、植物學(xué)、分子生物學(xué)以及基因工程學(xué)等不斷崛起，推動(dòng)了植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。植物修復(fù)不僅成本低，而且對(duì)土壤及河流生態(tài)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生破壞，無二次污染風(fēng)險(xiǎn)。自20 世紀(jì)90 年代應(yīng)用以來，一直是環(huán)境污染治理領(lǐng)域研究的前沿課題。

2 植物修復(fù)技術(shù)類型

2.1 植物揮發(fā)

植物吸收污染物后能夠利用自身的作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，經(jīng)過轉(zhuǎn)化的物質(zhì)向空氣中揮發(fā)，此時(shí)經(jīng)過轉(zhuǎn)化的污染物毒性明顯降低，能夠在一定程度上減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。如經(jīng)過植物吸收Hg、As、Se 后，其能夠轉(zhuǎn)化成為甲基化揮發(fā)到空氣中，達(dá)到修復(fù)土壤的目的。有研究發(fā)現(xiàn)，土壤中50%以上Se3+經(jīng)過洋麻作用能夠向Se2+轉(zhuǎn)化，揮發(fā)到空氣，降低硒的毒性作用。甲基汞具有較高的毒性，而鵝掌楸、擬南芥及轉(zhuǎn)基因煙草則能夠有效吸收甲基汞，并轉(zhuǎn)化為原子汞，經(jīng)過葉片釋放到空氣中，減輕毒性作用。

2.2 植物萃取

植物能夠吸收土壤中金屬污染物，利用這一原理可以用于對(duì)Zn、Cu 等污染進(jìn)行治理。植物萃取主要指的是利用能夠?qū)χ亟饘龠M(jìn)行有效富集的植物，對(duì)多種重金屬進(jìn)行富集，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染的治理。選擇的植物必須擁有極強(qiáng)的生物量及較快的生長(zhǎng)速度，具備抗病害能力。

2.3 植物降解

通常，污染物被植物吸收后，植物與污染物會(huì)產(chǎn)生同化作用，進(jìn)而釋放出酶，此時(shí)有毒物質(zhì)經(jīng)過降解成為無毒物質(zhì)。生活中常見的殺蟲劑、三氯乙烯等都能夠通過植物分泌的酶實(shí)現(xiàn)降解?；谥参锝到庠恚梢詫⒃撝参镄迯?fù)技術(shù)用于與石油化工污染及燃料泄露等污染治理中。脂肪烴經(jīng)過裸麥作用能夠得到降解；炸藥廢物如三硝基四苯TNT 能夠通過植物中的硝酸還原酶、樹膠氧化酶等降解。破碎環(huán)狀結(jié)構(gòu)物還會(huì)與植物材料相結(jié)合形成沉積有機(jī)物。

2.4 植物穩(wěn)定作用

合理利用植物作用能夠有效改變土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)及生物條件變化，抑制土壤中污染物的擴(kuò)散及揮發(fā)，束縛土壤污染物在腐殖質(zhì)中形成沉淀，進(jìn)而降低污染物及周圍環(huán)境與生物的毒性作用。對(duì)污染物固定作用植物包括其根系及枝葉。腐殖質(zhì)能夠與金屬離子產(chǎn)生螯合作用。若合理施加有機(jī)肥也能夠有效固定土壤中金屬離子，降低活性。植物分泌的磷酸鹽能夠與土壤中鉛結(jié)合，生成磷酸鉛，由于其比較難溶，因此有利于土壤鉛的固化，降解鉛的毒性。

3 植物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境污染治理中的作用

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)藥不合理利用現(xiàn)象屢見不鮮，導(dǎo)致水體、土壤以及大氣中殘留大量有機(jī)物污染?，F(xiàn)有調(diào)查發(fā)現(xiàn)存在360 多種植物能夠?qū)χ亟饘龠M(jìn)行吸收、積累，且大部分為十字花科植物，經(jīng)過植物吸附、化學(xué)解析后，還能夠?qū)饘龠M(jìn)行回收利用。

3.1 植物修復(fù)技術(shù)在水體污染治理中的作用

水污染是當(dāng)前環(huán)境污染比較嚴(yán)重的類型，其主要與農(nóng)藥、化肥的使用以及工業(yè)污水等有關(guān)。其中工業(yè)污水中重金屬?gòu)U水在水污染中占有較大的比重，對(duì)自然環(huán)境有著極大的破壞性。電鍍電子工業(yè)及冶金工業(yè)是重金屬?gòu)U水最多的企業(yè)，且包含成分復(fù)雜多樣，不僅包括常見的含氰廢水、酸堿廢水，而且還包括含Cr 廢水、含Li 廢水以及含Cd 廢水。重金屬?gòu)U水應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)能夠達(dá)到較好的治理效果。水生植物在水體富營(yíng)養(yǎng)化問題處理方面有著重要的作用。以某地區(qū)水體污染處理為例，該地區(qū)水域污染是因水體中的N、P 含量過高而引起的富營(yíng)養(yǎng)化造成的。選擇9 種水生植物，采用人工模擬自然條件的方法，在有頂棚的露天室外，放置200L 水箱，不加底泥，在加入河水后種養(yǎng)9 種水生植物，水箱水深以45cm 為宜，不同水生植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體的作用結(jié)果如表1 所示。將高等水生植物栽植到載體中，通過植物的根系吸收或吸附作用，削減水體中的氮、磷等污染物質(zhì)，從而凈化水質(zhì)?？梢园l(fā)現(xiàn)水生植物能夠?qū)⑺蠳、P 含量有效清除。

表1 植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體綜合功效（單位：%）

鳳眼蓮是目前國(guó)際公認(rèn)的用于治理水污染的水生植物，其具有較快的生長(zhǎng)速度，有著耐高溫、耐低溫雙重作用，能夠有效凈化Cu、Zn、Cd、Pb 以及Hg 等多種重金屬，對(duì)重金屬有著極強(qiáng)的富集能力與凈化能力。含有苯胺、多環(huán)芳香烴以及農(nóng)藥等有機(jī)物污染水可以通過鳳眼蓮得到凈化。除此之外，蘆葦、菱角、睡蓮等也能夠?qū)ξ鬯鸬絻艋饔谩?/p>

3.2 植物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理中的作用

傳統(tǒng)的土壤污染治理包括客土法、吸附固定法以及淋濾法等，但效果慢?；瘜W(xué)方法盡管起效快，但存在二次污染問題。近年來，植物修復(fù)以其成本小、無二次污染、效果顯著等優(yōu)越性在土壤污染治理中得到推廣。供試土壤采自某污染土壤基地，將土壤風(fēng)干后過篩，加入雞糞作為肥料，再加入稀釋后的硝酸銅溶液、硝酸鉛溶液、硝酸鉻溶液和鉻酸鉀溶液作為銅、鉛、鎘、鉻源，裝盆后放置一周。植物種選擇天藍(lán)遏藍(lán)菜、高山甘薯、圓葉遏藍(lán)菜、粗脈葉澳洲堅(jiān)果等6 種，定期澆水，使土壤含水量保持60%左右，30d 后整株收獲。不同植物積累植物地上金屬含量如表2 所示。

表2 超量積累植物地上部分的金屬含量

天藍(lán)遏藍(lán)菜是典型的重金屬超 富集植物,具有極高的重金屬累積和耐受能力,也是修復(fù)土壤重金屬污染植物的重要基因來源。高山甘薯利用超積累植物的提取作用，可修復(fù)重金屬污染土壤。遏藍(lán)菜可以在其地上部累積大量重金屬如鋅、鎘等,是公認(rèn)的超富集植物，被廣泛作為一種模式植物來進(jìn)行重金屬富集機(jī)制研究。目前，我國(guó)土壤受到重金屬污染達(dá)到2×107hm2，幾乎在全國(guó)耕地總面積中占20%。在土壤污染中引入植物修復(fù)技術(shù)，不僅能夠?qū)ν寥拉h(huán)境起到改善作用，而且能夠?qū)χ亟饘贌o害化起到持續(xù)作用，經(jīng)過吸收、轉(zhuǎn)移、沉淀對(duì)富集重金屬產(chǎn)生作用，然后在植物提取技術(shù)作用下將重金屬污染去除。以浙江富陽及廣東樂昌為例，這兩個(gè)地區(qū)存在明顯的酮、鉛等污染，通過植物修復(fù)示范工程的建立，在砷、鉛等污染土壤處理方面取得了重大突破。另外，植物修復(fù)技術(shù)還被應(yīng)用于放射性污染物治理，其中以鳳眼蓮、桉樹樹苗等作用最為顯著。

3.3 植物修復(fù)技術(shù)在大氣污染治理中的作用

植物修復(fù)是治理大氣污染的有效路徑。植物種類、群落不同，其生態(tài)習(xí)性及功能也呈現(xiàn)出明顯的差異性，因此結(jié)合植物特點(diǎn)可以選擇相應(yīng)的植物處理不同時(shí)空尺度大氣污染。植物修復(fù)對(duì)大氣污染的治理主要是通過直接修復(fù)與間接修復(fù)兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)的，前者主要是植物葉片氣孔、莖葉表面直接吸收大氣污染；后者則是利用植物根系與根際微生物協(xié)同作用對(duì)進(jìn)入土壤中的大氣污染物進(jìn)行處理。目前，常見的滯塵樹種包括核桃、側(cè)柏、華山松等，并且草坪枝葉茂盛，也能夠起到減塵作用，尤其是遇到大風(fēng)天，塵土不容易揚(yáng)起?；瘜W(xué)性大氣污染物也能夠利用植物修復(fù)技術(shù)處理。如樟樹、夾竹桃以及銀杏等植物能夠有效吸收O3，竹節(jié)樹、傅園榕等在吸收氟化物方面有著顯著的作用。

4 結(jié)語

植物修復(fù)是環(huán)境污染的有效處理方法，其在環(huán)境凈化方面有著顯著的作用，且成本低、更容易被接受，符合我國(guó)國(guó)情。隨著現(xiàn)代轉(zhuǎn)基因改良植物的培育，植物修復(fù)技術(shù)也不斷提升，植物生長(zhǎng)速度及生物量大幅度增加，在環(huán)境污染治理中有著較高的應(yīng)用價(jià)值，擁有廣闊的發(fā)展前景。