污染土壤的植物修复技术

污染土壤的植物修复技术
摘要：
污染土壤的植物修复是利用绿色植物自身对污染物的吸收、挥发、固定、转化与累积功能，以及为微生物修复提供有利于修复的条件，来转移、容纳或转化土壤中的污染物，降低其对环境的危害。

由于这种方法成本低、效果较好、不破坏环境，因而受到了广泛的关注。

关键词：
植物修复特点优缺点展望
正文：
一、植物修复的基本概念
植物修复的基本概念源于它对生物修复过程的重要贡献，一是植物自身对污染物的吸收、固定、转化与积累功能，二是为生物修复提供有利于修复完全进行的条件，从而促进了土壤微生物对污染物的生物降解与无害化。

研究表明，植物直接或间接地对污染物的去除起重要作用。

通过吸附、吸收转入植物组织的途径，植物可以从土壤中带走一部分污染物。

植物代谢过程也能起到转化和矿化污染物的作用。

植物根际圈与细菌、真菌的共生关系，可以增加微生物的活性从而加速土壤污染物的降解。

植物生物修复被专家们普遍认为是一向十分有发展前途的生物修复新技术。

二、植物修复主要类型
从原理上来讲，植物修复有六种类型：
1、植物富集。

这种技术是利用重金属超富集植物从土壤中吸收重金属，并将其转运到可收割的部位；然后收割植物富集部位，并经过热处理、微生物、物理或化学的处理，减少植物的体积或重量，以达到降低加工、填埋和人工操作费用的目的。

2、植物固定。

利用特殊植物将污染物钝化/固定，降低其生物有效性及迁移性，使其不能为生物所利用，达到钝化/稳定、隔断、阻止其进入水体和食物链的目的，以减少其对生物和环境的危害。

植物枝叶分解物、根系分泌物以及腐殖质对重金属离子的螯合作用等都可以固定土壤中的重金属。

3、植物挥发。

植物可以从土壤中吸收污染物并将其转化为气态物质释放到大气中。

一些植物能将土壤中的Se、As和Hg等甲基化，从而形成可挥发的分子，释放到大气中去。

4、植物降解。

利用植物及其根际微生物区系将有机污染物降解，转化为无机物（CO2、H2O）或无毒物质，以减少其对生物与环境的危害。

5、植物转化。

在植物的根部或其他部位通过新陈代谢作用将污染物转化为毒性较小的形态。

6、植物刺激。

植物的根系分泌物如氨基酸、糖和酶等物质能促进根系周围土壤微生物的活性和生化反应，有利于污染物的释放和降解。

三、植物修复污染土壤在实际工程中的应考虑的因素
尽管植物修复是实现原位修复的一种有效途径，但成功的实现修复也需要考虑到一些相关因素。

1、土壤的理化特性。

土壤的酸碱条件不同，其吸附的持久性有机污染物的能力也不同。

碱性条件下，土壤中的腐殖质由螺旋状转变为线形态，提供了丰富的结合位点，降低了有机污染物的生物可给性；相反，当土壤呈酸性时土壤颗粒吸附的有机污染物可重新回到土中，并跟随植物根系进入植物体。

2、植物种类的筛选。

修复植物的选择要根据所要修复的污染物的种类及其浓度来确定。

3、定期检查。

实际工程应用中常见的错误观点是植物修复不需要跟踪维护，这在很多失败的修复实例得到了验证。

植物修复的定期检查的费用远少于常规修复，但直接关系到最终的修复结果的成败。

检查包括对植物浇水、施肥、修整以及适当的运用杀虫剂等。

四、植物修复的优势与不足
污染土壤的修复方法大体上可分为异位修复和原位修复。

植物修复属于原位修复的范畴，因此具有原位修复的许多优点。

具体表现在以下几个方面：
1、利用修复植物的提取、挥发、降解作用可以永久性的解决土壤污染问题；
2、修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤，使地表稳定，防止污染土壤因风蚀或水土流失而带来的污染扩散问题；
3、修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水的二次污染；
4、可以尽可能少的减少由于土壤清洁造成的场地破坏，对环境扰动少，减少来自公众的关注和担心；
5、经植物修复过的土壤，其有机质含量和土壤肥力都会增加，一般适于农作物种植，符合可持续发展战略；
6、重金属超积累植物所积累的重金属在技术成熟时可以进行回收，从而也能创造一些经济效益；
7、植物修复的过程也是绿化环境的过程，易于为社会所接受；
8、植物修复成本低，可以在大面积污染土壤上使用；
9、从技术应用过程看，植物修复是可靠的、环境相对安全的技术；
10、植物修复依靠修复植物的新陈代谢活动来治理污染土壤，技术操作比较简单，容易大范围实施。

每一种技术都有它的局限性和不足，尤其是对尚未成熟的植物修复技术来说更是如此，主要表现在以下几个方面：
1、修复植物对污染物质的耐性是有限的，超过其忍耐程度的土壤并不适合于植物修复；
2、污染土壤往往是有机、无机污染物共同作用的复合污染，一种修复植物或几种修复植物相结合往往也难以满足修复要求；
3、虽然有的植物根系最深处可达地下几米深，但大多数植物根系的大部分集中在土壤表层，如草本植物多收集中在0~50cm（一般为0~30cm）范围内，对于超过修复植物根系作用范围的污染土壤或不利于修复植物生长的土层，如山区碎石较多的污染土壤，修复则比较难以奏效；
4、植物生长需要适宜的环境条件，在温度过低或其他生长条件难以满足的地区就难以生存，因而植物修复受季节变化等环境因素的限制，尤其在北方地区更是如此；
5、多数植物具有光周期反应或对生长环境有特殊要求，在世界范围内引种修复植物比较困难；
6、修复植物生长周期一般较长，难以满足快速修复污染土壤的要求；
7、缺乏行之有效的用于筛选修复植物的手段，同时对已经筛选出来的修复植物的习性缺乏了解，这也部分限制了植物修复技术的应用；
8、挥发植物从土壤中吸收污染物并将其转化为气态物质释放到大气中，可能会造成大气污染；
9、动物如鸟类对修复植物的取食等行为对植物--动物--人的食物链的安全性可能产生影响。

五、植物修复技术的展望
综上所述，植物修复是一种环境友好、费用低的环境污染治理新技术，具有很大的开发潜力。

植物修复研究取得了很大进展，但仍存许多有待完善之处。

1、深化植物修复机理。

当前对植物修复机理的研究大多数还处于实验现象描述阶段，对机理的深讨带有猜测性。

因此，迫切需要深入研究植物修复机理，尤其是加强研究植物体内和根际降解有机污染物的过程及机制。

2、完善植物修复模型。

当前的植物修复模型均基于较多假设，侧重于模拟植物吸收有机污染物的过程，较少涉及植物根际和植物体內对有机污染物的降解过程，适用范围不广。

建立适用范围广的动态模拟整个植物修复过程（包括植物根系降解、体内代谢等）的模型具有重要的理论与实践意义。

3、加强植物--微生物协同修复的机理研究和技术应用。

植物--微生物结合可提高土壤有机污染物的修复效率。

目前已出现一些成功的协同修复体系，但大多停留在实验室研究阶段，实践应用较少，对其机理的探讨也局限于对实验现象的描述。

4、利用表面活性剂提高植物修复效率。

表面活性剂可提高土壤中有机污染物的生物可给性，从而提高植物修复效率，但表面活性剂的最佳用量及如何减少其本身对植物和环境的影响都有待进一步研究。

5、加强复合有机污染植物修复研究。

当前，植物修复研究大多针对单一有机污染物，但现实环境一般为复合有机污染，因此加强复合有机污染植物修复研究具有重要的现实意义。

6、因体内酶活性和数量的限制，植物本身对有机污染物的修复吸收等作用较为有限，未来也许可以通过转基因技术将一些昆虫甚至细菌的基因转移到植物体内，形成对某一污染物吸收能力较强的“超级植株”。

参考文献：
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【2】周启星，宋芳玉，等.2004.污染土壤修复原理与方法.北京：科学出版社【3】隋红，李洪，李鑫钢，张瑞玲.2013.有机污染土壤和地下水修复.北京：科学出版社
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