有機污染土壤的植物修復研究綜述

王藝樺 王斌 賈娟麗 唐小宇

(1楊凌示范區環境監測站,陜西楊凌 712100;2楊陵區環境監察大隊,陜西楊凌 712100)

有機污染土壤的植物修復研究綜述

王藝樺1王斌1賈娟麗1唐小宇2

(1楊凌示范區環境監測站,陜西楊凌 712100;2楊陵區環境監察大隊,陜西楊凌 712100)

植物修復技術具有成本低、環境友好和可再利用等特點。目前已經成為各國科學家研究的重點之一。本文介紹了植物修復技術的概念、類型和機理,并且對植物修復在有機污染土壤的應用作出展望。

有機污染 植物修復 修復機理

在中國部分地區，因工業廢水、大氣降塵、石油開采和農藥造成的土壤有機物污染相當嚴重[1]。植物修復技術具有成本低、環境友好和可再利用等特點，是一種非常有前途的環境污染原位治理途徑。某些植物具有強耐受性和高積累量，可以得到更好的土壤修復效果[2]。

1 植物修復技術概念和類型

1.1 概念

植物修復技術(phytoremediation)是利用植物的獨特功能，與根際微生物協同作用，發揮生物修復的更大功能[3]，進而使污染土壤得以修復和消除[4]。熊建平等研究發現水稻田改種苧麻后，極大縮短了汞污染土壤恢復到其背景值水平的時間[1]。

1.2 基本類型

(1)植物提取(phytoextraction)：即通過超積累植物對有機污染物的富集作用，達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來降解有機污染物。

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

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

2 植物修復機理

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

(2)根際生物降解作用。根際是受植物根系活動影響的一個微區，也是植物一土壤一微生物與其環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生改變，從而有利于根際的有機污染物的降解[9]。

研究表明植物根際的微生物數量比非根際區高幾十倍，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污染物。植物根系分泌的酶可直接降解有關污染物，致使有機污染物從土壤中的解吸和質量轉移成為限速步驟[7]，植物死亡后酶釋放回到環境中，可以繼續發揮分解作用。

美國佐治亞州Athens的EPA實驗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[8]。

3 植物修復的應用與展望

植物修復技術較常規的重金屬污染治理技術已顯示出顯著的生態、經濟和社會效益，具有廣闊的應用前景。植物修復可用于石油化工污染、炸藥廢物、燃料泄漏、氯代溶劑、填埋淋溶液和農藥等有機污染物的治理，通常采用植物修復和其他清除方法結合使用。每個清除點需要種植不同的植物聯合發揮作用，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，可以根據不同植物不同的特點搭配使用。

植物修復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揮著分解、富集和穩定污染物的作用。土壤污染植物修復技術是一項非常有前途的新技術，與其它修復技術相比，費用較低，適合在發展中國家發展。雖然我國在超累積植物研究方面還處在起步階段，但是從己經取得的成果表明，我國科學家有能力開發一批適合我國國情的植物修復技術，建立自主知識產權的植物修復技術。可以預料，植物修復將成為一種泛應用、環境良好和經濟有效的修復技術。

在我國，植物修復技術起步較晚，在理論體系、修復機理和修復技術上還有許多不完善、不成熟的地方，有許多基礎理論研究和應用實踐工作要開展。

[1]高拯民.土壤一植物污染生態研究[M].北京：中國科學技術出版牡,1986.

[2]Newman L A,Reynolds C M.Phytodegradation of organic compounds[J].Current Opinion in Biotechnology, 2004,15(3)：225-230.

[3]駱永明.金屬污染土壤的植物修復[J].土壤,1999,31(5)：261-265.[4]Anderson T A, Guthrie E A, Walton B T. Bioremediation in the rhizosphere[J].Environmental Science & Technology, 1993,27(13)：2630-2636.

[5]Alkorta I, Garbisu C. Phytoremediation of organic contaminants in soils[J]. Bioresource Technology,2001,79(3)：273-276.

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

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

[9]Steer J, Harris J A.Shifts in the microbial community in rhizosphere and non-rhizosphere soils during the growth of Agrostis stolonifera[J].Soil Biology and Biochemistry,2000,32(6)：869-878.

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