土壤有机污染的植物修复研究进展

土壤有机污染的植物修复研究进展

刘波

云南省建设投资控股集团有限公司设计研究院 云南昆明 650021

摘要：植物修复与物理化学等修复方法相比较，有效果明显、投入低、副作用少的优点。植物修复技术是去除土壤有机污染物的重要有效途径之一，本文综述了有机污染物被植物修复的机理，主要包括植物吸收、根际土壤酶和分泌物促进降解、根际的矿化作用去除有机污染物和根际微域微生物群落的降解作用。最后阐述和分析该植物修复方法的独特优势，并展望了今后的发展前景。

关键词: 土壤；有机污染物；植物修复

1引言

有机污染物是土壤中普遍且较难处理的的主要污染物之一 ，其通过过量使用农药和化肥、污水过渡灌溉（超过本身土壤环境系统的自净能力）等方式进入土壤系统、 造成土壤生态系统破坏，产生了及其严重的污染，更为严重的问题是进一步导致地表水、地下水次生污染以及通过农作物进入食物链。针对有机污染物，近年来世界各国相继开展了大量的植物修复的研究工程[1]，利用植物清除污染的设想是美国科学家Ghanny在1983年首次提出来的。因受周围环境中特定或多种污染物的影响，植物在生长过程中积累和吸纳特定有机污染物质。植物修复是通过叶、枝及根的收割且其对矿物质和水的富集吸附、通过植物、微生物与环境间的作用去除有机污染物的修复手段。

方法主要有5 种：挥发、提取、降解、稳定和根际作用。

2．有机污染植物修复基本原理

2.1植物对有机污染物的直接吸收作用

2.1.1植物吸收有机污染物

土壤环境中的有机污染物可以直接被植物吸收。对于同一种有机污染物，不同的植物有不同的吸收能力，差异较大。黑麦草(Lolzum perenne)可从土壤中吸收大量苯并[a]芘，它的地上部的苯并[a]芘含量可以达到9140 ug/kg。芳香烃类物质虽具有致癌性，但一些高等植物忍让能从土壤和水体中把它吸收和利用，如多环芳香烃(PAHs)。菜豆(Phaseolus vulgaris)根系在含14C标记蒽(ANT)(0.01 mg/L)营养液中生长30d，有60％的14C分布在根系，茎和叶片的14C均占14C总量的3％。胡萝卜对苯并[a]芘亦有较大的富集力，其叶片的PAHs含量可高达1430 ug/kg。在30 d内，有90％以上的蒽(75 mg/株)可被植物代谢为其他化合物。Burken从杨树的茎、叶和根中通过培植于含阿特拉津的土壤和沙石中提取到了6种代谢产物[2]。

研究发现，长春花、弧尾藻、杨树、茄科植物和曼陀罗等植物均可从水溶液和土壤中有效迅速吸收TNT，通知在其体内快速代谢成为为极性很强的脱氨基化合物和2-氨基-4，6—二硝基甲苯。

2.1.2植物对有机污染的转运。

木质部可以将有机污染物质沿根、茎、叶向上有效转运。但在植物体内的疏水性有机污染物运输通常难以运输，原因是疏水性有机污染物在组织液中溶解度过低难以保证其向上转运的有效剂量，因此。Schroll 研究结果也发现：作为疏水性有机物之一的六氯二苯基本不能有效向上转运，即从植物根部转运至茎，从而影响了植物对其修复去除的效果。

2.1.3植物对有机污染物的体内降解。

有机污染物进入植物体后一段时间内，在酶的作用下通常被部分或甚至于全部降解，彻底分解为H2O和CO2或形成次生产物。以微生物作用为主要方式的生物修复对治理土壤中有机污染十分有效，对重金属污染的清除效率较低。近年发展起来的植物一微生物联合修复技术正是利用了植物与其根际微生物的协同作用，从而在生物修复领域发挥了更大效能，在植物修复领域具有里程碑的意义，使有机污染物在植物和微生物修复协同下去除的更彻底。

2.2植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物

植物可在土壤中释放酶和分泌物，可增强微生物活性利于降解有机污染物质特别是有毒物质。重要的营养物质被酶、一些有机酸和与脱落的根冠细胞共同提供给根际微生物，促进根际微生物的繁殖和生长。

如氯苯腈可以通过腈水解酶得以降解，由于去卤代酶的作用，氯代溶剂（如三氯乙烯等）最终可被降解成氯离子、二氧化碳和水。

2.3根际的矿化作用去除有机污染物

根土界面上有一些菌根真菌，有机污染区可以被它们矿化。根际是生物降解重要的作用的主要载体，可以加速许多三氯乙烯以及农药的降解。

2.4根际微域微生物群落的降解作用

根际微域微生物群落由于酶的降解作用，使有机污染物质得以去除，而且是有机物污染的主要途径，植物脱落物提供养料给根区真菌和微生物从而有效促进其代谢和生长。

3土壤有机污染植物修复优势及存在问题

①植物修复技术可在原地通过其挥发、降解、提取作用持续性地解决有机污染问题；

②具有稳定和蒸腾作用防止污染物扩散和二次污染；

③对环境影响少，可以很好地减少或避免造成的场地破坏；

④因土壤肥力和有机质含量增加，经植物修复过的土壤可用于农作物种植；

⑤修复成本较低。

植物修复以其操作相对简单，填埋场地渗出物等在内的有机污染物可以通过植物进行修复

[4]，，经济和技术上是可行的，土壤有机污染的植物修复相关的研究近年来成为了生物修复领域的前沿与热点之一。

4发展前景

①需要进一步阐明污染物在植物体内的运输方式、途径及其代谢转化机制；

②加强能同时降解多种污染物的修复植物的筛选与性能改进研究，建立修复植物种子库和数据库；

③土壤理化性质对修复过程和效果的影响，建立植物吸收降解污染物的动力学方程；

④植物—微生物—污染物在根际圈的相互作用研究。

参考文献：

[1].陈晓英，唐胜群.土壤污染治理中的植物修复技术[J].福建农业科技，2007，2

[2].唐世荣.污染环境植物修复的原理与方法[M].科学出版社，2006，5

[3].王志刚，徐晓燕.有机污染土壤植物修复机理的研究现状.环境科学与技术[J]，2006，29(2)：106-107

[4].张福锁，曹一平.根际动态过程与植物营养.土壤学报[J].1992，29(3):239-250

作者简介：刘波（1985-），男，云南红河人，高级工程师，注册国家公用设备（给水排水），毕业于西南大学环境工程专业，硕士学位，主要从事市政给排水、环境工程等方面的研究。

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