王藝樺 王斌 賈娟麗 唐小宇

(1楊凌示范區(qū)環(huán)境監(jiān)測站,陜西楊凌 712100;2楊陵區(qū)環(huán)境監(jiān)察大隊(duì),陜西楊凌 712100)

有機(jī)污染土壤的植物修復(fù)研究綜述

王藝樺1王斌1賈娟麗1唐小宇2

(1楊凌示范區(qū)環(huán)境監(jiān)測站,陜西楊凌 712100;2楊陵區(qū)環(huán)境監(jiān)察大隊(duì),陜西楊凌 712100)

植物修復(fù)技術(shù)具有成本低、環(huán)境友好和可再利用等特點(diǎn)。目前已經(jīng)成為各國科學(xué)家研究的重點(diǎn)之一。本文介紹了植物修復(fù)技術(shù)的概念、類型和機(jī)理,并且對植物修復(fù)在有機(jī)污染土壤的應(yīng)用作出展望。

有機(jī)污染 植物修復(fù) 修復(fù)機(jī)理

在中國部分地區(qū)，因工業(yè)廢水、大氣降塵、石油開采和農(nóng)藥造成的土壤有機(jī)物污染相當(dāng)嚴(yán)重[1]。植物修復(fù)技術(shù)具有成本低、環(huán)境友好和可再利用等特點(diǎn)，是一種非常有前途的環(huán)境污染原位治理途徑。某些植物具有強(qiáng)耐受性和高積累量，可以得到更好的土壤修復(fù)效果[2]。

1 植物修復(fù)技術(shù)概念和類型

1.1 概念

植物修復(fù)技術(shù)(phytoremediation)是利用植物的獨(dú)特功能，與根際微生物協(xié)同作用，發(fā)揮生物修復(fù)的更大功能[3]，進(jìn)而使污染土壤得以修復(fù)和消除[4]。熊建平等研究發(fā)現(xiàn)水稻田改種苧麻后，極大縮短了汞污染土壤恢復(fù)到其背景值水平的時(shí)間[1]。

1.2 基本類型

(1)植物提取(phytoextraction)：即通過超積累植物對有機(jī)污染物的富集作用，達(dá)到去除土壤污染物的作用。

(2)植物降解(phytodegradation)：利用植物的代謝作用及與其共生的微生物活動(dòng)來降解有機(jī)污染物。

(3)植物固定(phytostabilization)：利用植物根系的吸附作用來減少環(huán)境中污染物的生物可獲得性。

(4)植物揮發(fā)(phytovolatilization)：通過植物對有機(jī)污染物的吸收和轉(zhuǎn)化作用，最終將其揮發(fā)到空氣中。

2 植物修復(fù)機(jī)理

(1)植物對有機(jī)污染物的直接吸收。被植物吸收的有機(jī)化合物有多種去向：植物分解，通過木質(zhì)化作用將其轉(zhuǎn)化為植物體的組成部分；轉(zhuǎn)化成無毒性的中間代物產(chǎn)物，儲存于植物體內(nèi)；完全被降解，最終轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水[5，6]，從而達(dá)到去除有機(jī)污染物的目的。

(2)根際生物降解作用。根際是受植物根系活動(dòng)影響的一個(gè)微區(qū)，也是植物一土壤一微生物與其環(huán)境條件相互作用的場所。根分泌物不僅能提高已存微生物的數(shù)量和活性，而且能選擇性地影響微生物生長，使根際不同微生物的相對豐度發(fā)生改變，從而有利于根際的有機(jī)污染物的降解[9]。

研究表明植物根際的微生物數(shù)量比非根際區(qū)高幾十倍，甚至幾百倍，微生物的代謝活性也比原土體高，從而提高有機(jī)污染物的降解效率[10]。

(3)植物根部分泌的酶可催化降解有機(jī)污染物。植物根系分泌的酶可直接降解有關(guān)污染物，致使有機(jī)污染物從土壤中的解吸和質(zhì)量轉(zhuǎn)移成為限速步驟[7]，植物死亡后酶釋放回到環(huán)境中，可以繼續(xù)發(fā)揮分解作用。

美國佐治亞州Athens的EPA實(shí)驗(yàn)室從淡水的沉積物中鑒定出脫鹵酸硝酸還原酶、過氧化物酶、漆酶和腈水解酶等五種酶，這些酶均來自植物。有研究表明，硝酸鹽還原酶和漆酶可降解軍火廢物如TNT(2，4，6一三硝基甲苯)，使之成為無毒物質(zhì)[8]。

3 植物修復(fù)的應(yīng)用與展望

植物修復(fù)技術(shù)較常規(guī)的重金屬污染治理技術(shù)已顯示出顯著的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。植物修復(fù)可用于石油化工污染、炸藥廢物、燃料泄漏、氯代溶劑、填埋淋溶液和農(nóng)藥等有機(jī)污染物的治理，通常采用植物修復(fù)和其他清除方法結(jié)合使用。每個(gè)清除點(diǎn)需要種植不同的植物聯(lián)合發(fā)揮作用，如苜蓿根系深、有固氮能力，楊樹和柳樹栽種廣泛、耐澇而生長迅速，黑麥和野草生長濃密覆蓋力強(qiáng)，可以根據(jù)不同植物不同的特點(diǎn)搭配使用。

植物修復(fù)是一種有效的土壤污染處理方法，它與其根際微生物共同發(fā)揮著分解、富集和穩(wěn)定污染物的作用。土壤污染植物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)非常有前途的新技術(shù)，與其它修復(fù)技術(shù)相比，費(fèi)用較低，適合在發(fā)展中國家發(fā)展。雖然我國在超累積植物研究方面還處在起步階段，但是從己經(jīng)取得的成果表明，我國科學(xué)家有能力開發(fā)一批適合我國國情的植物修復(fù)技術(shù)，建立自主知識產(chǎn)權(quán)的植物修復(fù)技術(shù)?？梢灶A(yù)料，植物修復(fù)將成為一種泛應(yīng)用、環(huán)境良好和經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)技術(shù)。

在我國，植物修復(fù)技術(shù)起步較晚，在理論體系、修復(fù)機(jī)理和修復(fù)技術(shù)上還有許多不完善、不成熟的地方，有許多基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用實(shí)踐工作要開展。

[1]高拯民.土壤一植物污染生態(tài)研究[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版牡,1986.

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[6]Macek T, Mackova M, KáJ. Exploitation of plants for the removal of organics in environmental remediation[J].Biotechnology advances, 2000,18(1)：23-34.

[7]丁克強(qiáng),駱永明.生物修復(fù)石油污染土壤[J].土壤,2001,33(4)：179-184.

[8]劉世亮,駱永明,丁克強(qiáng),等.土壤中有機(jī)污染物的植物修復(fù)研究進(jìn)展[J].土壤,2003,35(3)：187-192.

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[10]劉世亮,駱永明.多環(huán)芳烴污染土壤的微生物與植物聯(lián)合修復(fù)研究進(jìn)展[J].土壤,2002,34(5)：257-265.