植物修復(fù)技術(shù)及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

熊玉寶

前言

作為一種借助綠色植物的生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)，植物修復(fù)技術(shù)與現(xiàn)代生態(tài)環(huán)境保護(hù)存在較高契合度，但修復(fù)周期長(zhǎng)、污染物生物有效性等因素卻對(duì)植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了多方面限制，而為了更深入了解植物修復(fù)技術(shù)、推動(dòng)我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)發(fā)展，正是本文圍繞植物修復(fù)技術(shù)及其在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用開(kāi)展具體研究的原因所在。

1 常見(jiàn)的植物修復(fù)技術(shù)

1.1 植物轉(zhuǎn)化

植物轉(zhuǎn)化屬于較為常見(jiàn)在的植物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)能夠利用植物體獨(dú)特的新陳代謝作用實(shí)現(xiàn)環(huán)境中污染物的吸收與分解，或利用植物的化合物（如硝酸鹽還原酶、樹(shù)膠氧化酶）分泌能力實(shí)現(xiàn)外部污染物的分解，因此植物轉(zhuǎn)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外疏水性適中的污染物治理領(lǐng)域[1]。

1.2 植物輔助生物修復(fù)

植物輔助生物修復(fù)技術(shù)是一種國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的重金屬處理技術(shù)，該技術(shù)能夠利用植物蒸發(fā)作用將部分重金屬變?yōu)榭蓳]發(fā)態(tài)，污染物由此即可從土壤、地下水轉(zhuǎn)移到大氣中，環(huán)境保護(hù)將由此獲得有力支持。

1.3 植物萃取

植物萃取同樣屬于較為常見(jiàn)的植物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)主要利用一些特殊植物的根系吸收能力實(shí)現(xiàn)有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移，而通過(guò)收割地上部植物即可有效處理土壤中污染物。植物萃取屬于現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外學(xué)界研究最多、應(yīng)用最為廣闊、發(fā)展前景最為明朗的植物修復(fù)技術(shù)，生物量大、生長(zhǎng)快、抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)的超富集植物屬于植物萃取技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

1.4 植物固定

植物固定是一種利用根際物質(zhì)實(shí)現(xiàn)污染物無(wú)害轉(zhuǎn)化的植物修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)多用于保護(hù)污染土壤不受侵蝕、加強(qiáng)土壤中污染物的固定，由此即可有效防止植物吸收有害物質(zhì)，昆蟲(chóng)、草食動(dòng)物在污染土壤上覓食可能引發(fā)的食物鏈污染也能夠由此實(shí)現(xiàn)較好預(yù)防。值得注意的是，植物固定技術(shù)并不具備去除環(huán)境中污染物的能力，因此該技術(shù)并不屬于較為理想的植物修復(fù)技術(shù)[2]。

2 植物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的具體應(yīng)用

2.1 重金屬植物修復(fù)

“種植物、收金屬”屬于長(zhǎng)期以來(lái)學(xué)界在植物修復(fù)領(lǐng)域研究中的不變追求，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)界圍繞重金屬超富集植物開(kāi)展的大量研究便與這種追求聯(lián)系緊密。土壤重金屬污染具備隱蔽性、滯后性、形態(tài)多樣性、累積性、消除難度大等特點(diǎn)，這些都對(duì)重金屬植物修復(fù)帶來(lái)了較高挑戰(zhàn)。在我國(guó)現(xiàn)階段重金屬植物修復(fù)領(lǐng)域，修復(fù)植物的選擇極為關(guān)鍵，如十字花科植物寶山堇菜、龍葵、油菜、天藍(lán)遏藍(lán)菜等鎘的超富集植物多用于金屬鉻污染土壤修復(fù)，紅花景天可較好進(jìn)行金屬鋅污染土壤的修復(fù)，東南景天則在Pb、Cd、Zn污染土壤的修復(fù)中能夠發(fā)揮不俗效用。為提升重金屬污染土壤處理效果，植物根際和共生微生物的利用也應(yīng)得到重視，Proteus sp、Alcaligenes sp、Clostridium sp等細(xì)菌菌株已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于鎘污染土壤的修復(fù)，這類(lèi)細(xì)菌菌株與菠菜、油菜、遏藍(lán)菜產(chǎn)生的相互作用將大幅提升土壤修復(fù)效果。

2.2 有機(jī)污染物植物修復(fù)

殘余農(nóng)藥修復(fù)、多環(huán)芳烴植物修復(fù)、硝基芳香化合物植物修復(fù)均屬于有機(jī)污染物植物修復(fù)范疇，具體的修復(fù)思路如下所示：①殘余農(nóng)藥植物修復(fù)。受粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式影響，我國(guó)長(zhǎng)期存在農(nóng)藥濫用情況，各地水體中的農(nóng)藥殘留濃度往往較高，由此帶來(lái)的環(huán)境破壞必須得到高度關(guān)注。例如，殺蟲(chóng)劑DD7是我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域較為常用且對(duì)環(huán)境影響較大的持久性污染物，因此國(guó)內(nèi)外多使用浮萍、伊樂(lè)藻等水生植物進(jìn)行殺蟲(chóng)劑DD7的殘余處理。②多環(huán)芳烴植物修復(fù)。作為分布相對(duì)廣泛的有機(jī)污染物，多環(huán)芳烴具備致癌、致畸等特性，因此近年來(lái)學(xué)界圍繞多環(huán)芳烴植物修復(fù)開(kāi)展了大量研究，并最終確定了高狐草、黑麥草、紅桑果、美國(guó)梧桐、紅狐草、高茅草等植物均可用于多環(huán)芳烴植物修復(fù)，如其中的黑麥草在老化多環(huán)芳烴污染土壤的修復(fù)中能夠發(fā)揮不俗效用，而混合種植高狐草、黑麥草、紅狐草、高茅草等草本綠色植物，可更好滿足多環(huán)芳烴植物修復(fù)需要，這類(lèi)修復(fù)的切實(shí)有效、成本低廉特性應(yīng)得到關(guān)注[3]。

2.3 無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素N、P的植物修復(fù)

受粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式影響，近年來(lái)我國(guó)多地出現(xiàn)了嚴(yán)重的水體富氧化問(wèn)題，這類(lèi)問(wèn)題也引起了國(guó)內(nèi)學(xué)界的高度重視，植物修復(fù)技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)展成為學(xué)界研究的焦點(diǎn)，表1為筆者收集、整理的植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體綜合功效匯總，結(jié)合該表可直觀發(fā)現(xiàn)植物修復(fù)技術(shù)在該領(lǐng)域具備的較高應(yīng)用價(jià)值。

表1 植物修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體綜合功效匯總

2.4 植物修復(fù)過(guò)程應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題

2.4.1 配套技術(shù)應(yīng)用

上文中提到根際微生物與植物配合可更好用于環(huán)境保護(hù)，事實(shí)上這主要是由于二者彼此形成了聯(lián)合修復(fù)體，植物的污染物質(zhì)吸收能力在微生物轉(zhuǎn)變污染物形態(tài)、降解有機(jī)污染物支持下將實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足提升，污染物的生物有效性增強(qiáng)、毒害性降低也將為我國(guó)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)創(chuàng)建提供有力支持。但值得注意的是，為進(jìn)一步提高植物修復(fù)效率，學(xué)界必須圍繞植物根際微生物等配套技術(shù)開(kāi)展更深入研究。

2.4.2 需引入分子生物學(xué)

分子生物學(xué)能夠?yàn)橹参镄迯?fù)技術(shù)的修復(fù)效率提升提供支持，這主要是由于分子生物學(xué)能夠更深入研究植物修復(fù)機(jī)理，同時(shí)分子生物學(xué)具備的改良遺傳特性的能力，也能夠大大提升超富集植物生物量、增強(qiáng)植物的污染物富集能力，但這一過(guò)程必須關(guān)注轉(zhuǎn)基因植物研究中可能存在的生態(tài)安全性威脅。

2.4.3 考慮安全問(wèn)題

為保證植物修復(fù)技術(shù)更好服務(wù)于我國(guó)環(huán)境保護(hù)，植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用還必須慎重考慮植物的安全性問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，植物修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用中必須配套完善的植物管理、植物收割處理技術(shù)，同樣還應(yīng)保證植物修復(fù)盡量選擇非食用植物。值得注意的是，部分植物修復(fù)技術(shù)所應(yīng)用的植物具備較強(qiáng)的生態(tài)破壞性，如上文提及的水葫蘆（鳳眼藍(lán)）雖然在氮、磷以及某些重金屬元素等營(yíng)養(yǎng)元素吸收中表現(xiàn)優(yōu)秀，但受水體富氧化影響水葫蘆很容易出現(xiàn)過(guò)度繁殖問(wèn)題，該問(wèn)題導(dǎo)致的大量消耗水體中溶解氧、降低水資源使用價(jià)值、阻斷航道必須得到關(guān)注。

3 結(jié)論

綜上所述，植物修復(fù)技術(shù)能夠較好應(yīng)用于我國(guó)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的重金屬植物修復(fù)、有機(jī)污染物植物修復(fù)、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素N與P的植物修復(fù)、植物修復(fù)過(guò)程應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題等內(nèi)容，則說(shuō)明了本文研究具備的較高實(shí)踐價(jià)值。因此，在植物修復(fù)技術(shù)、環(huán)境保護(hù)相關(guān)的理論研究和實(shí)踐探索中，本文內(nèi)容能夠發(fā)揮一定程度的參考作用。

[1]金少鋒.生物修復(fù)技術(shù)在黑臭河道治理中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2018（02）：239.

[2]程琪，代智能，藍(lán)家福，陳金藤.有機(jī)氯農(nóng)藥污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)研究綜述[J].廣東化工，2018，45（02）：113～114+124.

[3]魏光普，于曉燕，楊軼凡，郭家華，陳 鵬，楊 超.植物修復(fù)稀土礦區(qū)土壤中放射性元素的方法研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（02）：49～50.