植物修复及其在环境污染治理中的作用

文_师帅 山西省环境规划院

与传统环境污染化学处理、物理处理相比，植物修复注重植物与微生物的相互作用，且生物产量大，修复范围广，具有明显的优势。将植物修复技术应用于环境污染治理中有着一定的实践意义与应用价值。

1 植物修复技术概述

植物修复主要指的是利用植物自身具备的生理生化过程消除空气、水、土壤等所含的有毒物质的技术。目前，植物修复技术已经成为环境污染治理的有效手段，在生态工程中发挥着极为重要的作用。以往有学者在研究中发现，植物根系降解能够净化土壤、水体以及大气中的多种污染物，达到环境修复的作用。随着现代科学技术的不断发展，植物修复技术也进一步更新、发展，在环境污染治理中有着鲜明的优势。目前、植物学、分子生物学以及基因工程学等不断崛起，推动了植物修复技术的发展。植物修复不仅成本低，而且对土壤及河流生态环境不会产生破坏，无二次污染风险。自20 世纪90 年代应用以来，一直是环境污染治理领域研究的前沿课题。

2 植物修复技术类型

2.1 植物挥发

植物吸收污染物后能够利用自身的作用实现转化，经过转化的物质向空气中挥发，此时经过转化的污染物毒性明显降低，能够在一定程度上减轻环境负担。如经过植物吸收Hg、As、Se 后，其能够转化成为甲基化挥发到空气中，达到修复土壤的目的。有研究发现，土壤中50%以上Se3+经过洋麻作用能够向Se2+转化，挥发到空气，降低硒的毒性作用。甲基汞具有较高的毒性，而鹅掌楸、拟南芥及转基因烟草则能够有效吸收甲基汞，并转化为原子汞，经过叶片释放到空气中，减轻毒性作用。

2.2 植物萃取

植物能够吸收土壤中金属污染物，利用这一原理可以用于对Zn、Cu 等污染进行治理。植物萃取主要指的是利用能够对重金属进行有效富集的植物，对多种重金属进行富集，实现对重金属污染的治理。选择的植物必须拥有极强的生物量及较快的生长速度，具备抗病害能力。

2.3 植物降解

通常，污染物被植物吸收后，植物与污染物会产生同化作用，进而释放出酶，此时有毒物质经过降解成为无毒物质。生活中常见的杀虫剂、三氯乙烯等都能够通过植物分泌的酶实现降解。基于植物降解原理，可以将该植物修复技术用于与石油化工污染及燃料泄露等污染治理中。脂肪烃经过裸麦作用能够得到降解；炸药废物如三硝基四苯TNT 能够通过植物中的硝酸还原酶、树胶氧化酶等降解。破碎环状结构物还会与植物材料相结合形成沉积有机物。

2.4 植物稳定作用

合理利用植物作用能够有效改变土壤的物理性质、化学及生物条件变化，抑制土壤中污染物的扩散及挥发，束缚土壤污染物在腐殖质中形成沉淀，进而降低污染物及周围环境与生物的毒性作用。对污染物固定作用植物包括其根系及枝叶。腐殖质能够与金属离子产生螯合作用。若合理施加有机肥也能够有效固定土壤中金属离子，降低活性。植物分泌的磷酸盐能够与土壤中铅结合，生成磷酸铅，由于其比较难溶，因此有利于土壤铅的固化，降解铅的毒性。

3 植物修复技术在环境污染治理中的作用

随着现代工农业的发展，农药不合理利用现象屡见不鲜，导致水体、土壤以及大气中残留大量有机物污染。现有调查发现存在360 多种植物能够对重金属进行吸收、积累，且大部分为十字花科植物，经过植物吸附、化学解析后，还能够对金属进行回收利用。

3.1 植物修复技术在水体污染治理中的作用

水污染是当前环境污染比较严重的类型，其主要与农药、化肥的使用以及工业污水等有关。其中工业污水中重金属废水在水污染中占有较大的比重，对自然环境有着极大的破坏性。电镀电子工业及冶金工业是重金属废水最多的企业，且包含成分复杂多样，不仅包括常见的含氰废水、酸碱废水，而且还包括含Cr 废水、含Li 废水以及含Cd 废水。重金属废水应用植物修复技术能够达到较好的治理效果。水生植物在水体富营养化问题处理方面有着重要的作用。以某地区水体污染处理为例，该地区水域污染是因水体中的N、P 含量过高而引起的富营养化造成的。选择9 种水生植物，采用人工模拟自然条件的方法，在有顶棚的露天室外，放置200L 水箱，不加底泥，在加入河水后种养9 种水生植物，水箱水深以45cm 为宜，不同水生植物修复富营养化水体的作用结果如表1 所示。将高等水生植物栽植到载体中，通过植物的根系吸收或吸附作用，削减水体中的氮、磷等污染物质，从而净化水质。可以发现水生植物能够将水中N、P 含量有效清除。

表1 植物修复富营养化水体综合功效（单位：%）

凤眼莲是目前国际公认的用于治理水污染的水生植物，其具有较快的生长速度，有着耐高温、耐低温双重作用，能够有效净化Cu、Zn、Cd、Pb 以及Hg 等多种重金属，对重金属有着极强的富集能力与净化能力。含有苯胺、多环芳香烃以及农药等有机物污染水可以通过凤眼莲得到净化。除此之外，芦苇、菱角、睡莲等也能够对污水起到净化作用。

3.2 植物修复技术在土壤污染治理中的作用

传统的土壤污染治理包括客土法、吸附固定法以及淋滤法等，但效果慢。化学方法尽管起效快，但存在二次污染问题。近年来，植物修复以其成本小、无二次污染、效果显著等优越性在土壤污染治理中得到推广。供试土壤采自某污染土壤基地，将土壤风干后过筛，加入鸡粪作为肥料，再加入稀释后的硝酸铜溶液、硝酸铅溶液、硝酸铬溶液和铬酸钾溶液作为铜、铅、镉、铬源，装盆后放置一周。植物种选择天蓝遏蓝菜、高山甘薯、圆叶遏蓝菜、粗脉叶澳洲坚果等6 种，定期浇水，使土壤含水量保持60%左右，30d 后整株收获。不同植物积累植物地上金属含量如表2 所示。

表2 超量积累植物地上部分的金属含量

天蓝遏蓝菜是典型的重金属超 富集植物,具有极高的重金属累积和耐受能力,也是修复土壤重金属污染植物的重要基因来源。高山甘薯利用超积累植物的提取作用，可修复重金属污染土壤。遏蓝菜可以在其地上部累积大量重金属如锌、镉等,是公认的超富集植物，被广泛作为一种模式植物来进行重金属富集机制研究。目前，我国土壤受到重金属污染达到2×107hm2，几乎在全国耕地总面积中占20%。在土壤污染中引入植物修复技术，不仅能够对土壤环境起到改善作用，而且能够对重金属无害化起到持续作用，经过吸收、转移、沉淀对富集重金属产生作用，然后在植物提取技术作用下将重金属污染去除。以浙江富阳及广东乐昌为例，这两个地区存在明显的酮、铅等污染，通过植物修复示范工程的建立，在砷、铅等污染土壤处理方面取得了重大突破。另外，植物修复技术还被应用于放射性污染物治理，其中以凤眼莲、桉树树苗等作用最为显著。

3.3 植物修复技术在大气污染治理中的作用

植物修复是治理大气污染的有效路径。植物种类、群落不同，其生态习性及功能也呈现出明显的差异性，因此结合植物特点可以选择相应的植物处理不同时空尺度大气污染。植物修复对大气污染的治理主要是通过直接修复与间接修复两个途径实现的，前者主要是植物叶片气孔、茎叶表面直接吸收大气污染；后者则是利用植物根系与根际微生物协同作用对进入土壤中的大气污染物进行处理。目前，常见的滞尘树种包括核桃、侧柏、华山松等，并且草坪枝叶茂盛，也能够起到减尘作用，尤其是遇到大风天，尘土不容易扬起。化学性大气污染物也能够利用植物修复技术处理。如樟树、夹竹桃以及银杏等植物能够有效吸收O3，竹节树、傅园榕等在吸收氟化物方面有着显著的作用。

4 结语

植物修复是环境污染的有效处理方法，其在环境净化方面有着显著的作用，且成本低、更容易被接受，符合我国国情。随着现代转基因改良植物的培育，植物修复技术也不断提升，植物生长速度及生物量大幅度增加，在环境污染治理中有着较高的应用价值，拥有广阔的发展前景。