植物修復技術及其在污水處理中的應用探討

陳 政

（科盛環保科技股份有限公司 江蘇南京 210046）

1 植物修復技術概述

植物修復技術是近年來剛剛發展起來的技術，不同于以往污水處理的物理法和化學法，其主要作用原理是通過植物本身以及根部微生物正常的生理活動進行代謝，對水中存在的污染物、有害物和放射性物質進行吸收、轉化和降解，從而降低水中污染物的濃度，凈化污水，使污水能夠達標排放。該技術的優勢在于更加環保，不易產生二次污染，并且成本低，效果好，可重復利用，且適用于大面積和大規模的污水處理[1]。基于此，植物修復技術在污水處理方面有著天然的優勢，這一技術正方興未艾，對于我國的污水處理有著很好的借鑒意義。

2 植物修復技術類型

植物修復技術在污水處理中的運用，主要有如下三種作用機理，即植物提取、植物揮發和植物轉化。

2.1 植物提取

植物提取是目前研究最多，發展前景最好的植物修復技術之一，其原理是利用植物的根部對污染物進行吸收并經由植物內部的傳輸系統將污染物轉移到地上植物部位，然后將轉移出水體并留存在植物體內的污染物以收割植物的方式將污染物去除，從而達到污水治理的效果。植物提取技術可應用于清除水體中的無機物、有機物及重金屬等物質，其最大的優勢是可以降低運行成本，而且這種技術的主要載體都是經濟價值較高的植物，通過對水中無機物、有機物的提取，可以提高植物的產量，從而實現可觀的經濟效益[2]。但值得注意的是，通過植物提取出來的銅、鋅、鉛等重金屬物質，因其具有嚴重的危害特性，收割后的植物不可直接進行綜合利用，可通過焚燒植物的方式對重金屬進行再提取利用或安全處理。

植物提取技術主要是利用富集能力較強并且對水中污染物有超強吸附能力的一些植物，比如我們生活中常見的木本植物，如楊樹、柳樹等都是典型的植物提取技術的載體，他們可以吸收污水中過多的無機物和重金屬，從而達到對污水的治理。而且樹木生長較快，經濟價值又高，還可以美化環境，兼具經濟效益與生態效益，是非常好的污水處理選擇。但是樹木在吸收水中重金屬的時候，會或多或少影響自身的生長，這就決定了其不能適用于重金屬污染程度較高的污水處理，只能在處理污染物濃度較低的污水中發揮較好的作用。此外，睡蓮、蘆葦、水葫蘆、浮萍等水生植物對水中的污染物也表現出極強的提取能力。實踐表明，睡蓮根能夠吸收水中的汞、鉛、苯酚等有毒物質，還能過濾水中的微生物。浮萍在重金屬含量較低的水體中可以正常生長，同時還能在15天內將水體中的重金屬比如鉛進行有效的清除，清除率可高達80%。

2.2 植物揮發

植物揮發所使用的植物主要有煙草、印度芥菜和低芥酸油菜等，有些特殊樹木也同樣適用，其作用機理是利用植物日常的新陳代謝活動吸收水中的污染物質并使其達到極易揮發狀態的特性，使水中的污染物質揮發到大氣之中，從而達到污水處理的目標。植物揮發技術最初是用于對環境污染中的汞元素進行修復，后來才慢慢擴散到污水處理中的，這種技術可以經由植物的吸收作用將二價的汞轉化為氣態汞，這樣就使得汞的毒性大幅度的下降[3]。植物揮發技術運用的前提是要求污水中的污染物質極易揮發，并且在經由植物吸收轉化之后形成物質的毒性要遠遠小于在水中的毒性，上述條件限制了植物揮發的應用范圍。此外，植物揮發不同于植物提取，植物體表面揮發出來的污染物很難進行觀察和收集，污染物一旦揮發到大氣中，會對周邊大氣環境造成一定的影響（或污染），這些污染物質亦可通過沉降或者淋溶的作用，進入土壤或者重新回到水體中，同樣會給土壤和水體帶來一定的影響（或污染），因此，該技術隱患相對較大，在未來利用過程中需特別注意植物體表面污染物的收集。

2.3 植物轉化

植物轉化也稱植物降解，其作用原理是通過植物體內特殊的生理活動將吸收的污染物進行分解或通過植物分泌出的化合物對污染物進行分解，以此來達到去除污染物的目的。植物轉化法適用于苯系物、三氯乙烯等疏水性適中的污染物。對于疏水性較強的污染物，由于其會緊密結合在水生植物根系表面，從而污染物無法發生運移，植物轉化技術在水體中針對該類污染物，修復效果較差。

3 植物修復技術應用

植物修復技術在污水處理中發揮的優勢是得天獨厚的，要知道的是，三種植物修復技術并不是分割對立的，其作用的對象也不僅限于一種污染物，而且三種技術也不是單獨使用的。它們自身各有特點，針對不同種類的污染物發生作用的效果不盡相同，在具體的污水治理過程中，要有主有次，相互配合，最大程度的處理污水，達到修復效果最大化。

3.1 植物提取降低重金屬濃度

水體里面的重金屬大多含有毒性，比如鋅、鉻、鉛、鎘等。在低污染區，可以種植沉水植物和浮葉植物，不僅可以吸收重金屬，還可以監控水中的重金屬含量。比如鎘的濃度過高的話就會抑制植物的生長，劍蘭具有吸收鎘的效果，當鎘濃度過高時，劍蘭的數量就會減少，吸收能力下降。大多數情況下，水生植物根部的重金屬含量比葉部、莖部要高，但有的則各部位含量差不多，因為其整個植株都長在水中。木本植物大多使用于處理人工濕地的污水，可治理面積大，效果好，無二次污染。陸生植物根系發達，在其幼時種在水中，發達的根系便可隨著長大吸收水中的重金屬，清除水中的重金屬，并可以把重金屬固定住，方便人們從植物中提取出重金屬。

3.2 植物揮發去除氮磷化合物

水中最多的是氮磷化合物，因其營養能力高，在淡水中形成水華，排入海中便形成赤潮，污染環境，極難治理。氮能通過揮發去除，在這里植物揮發技術就可以發揮作用。水體中含有的各種類型的氮，如氨氮、硝態氮、亞硝態氮、有機氮等，經由植物根部的吸收，融入植物體內，在經過植物葉部的揮發，便可以以氣體（主要是氮氣）的方式排放到大氣中，氮氣在空氣中的比例約為78%，所以這種去除水中氮的方式效果好，幾乎無污染。磷用植物揮發去除效果不佳，只能結合植物提取技術去除。但植物揮發發生的作用僅限于小范圍，且不可將水中的氮和磷全部去除。

3.3 植物轉化凈化放射性物質

污水中也含有一些放射性物質，對于放射性物質的處理是比較讓人頭疼的一件事情。植物轉化技術在凈化放射性物質方面有著良好的效果。相關研究表明，油菜、向日葵、芥菜和浮萍等可用來修復銫-137、銫-134等放射性物質，用浮萍來進行植物修復，在7天內，受到核污染水體中的鈾元素明顯減少。此外，部分水生植物還能固定放射性物質，以避免放射性物質進入到自然循環和地下水當中，從而有效縮小了放射性物質的污染范圍，對于污水中放射性物質的治理效果明顯。

結語

植物提取，植物揮發和植物轉化這三種植物修復技術是利用植物本身的特性來對污水進行治理，因為植物是自然環境重要的組成部分，所以通過植物來治理污水效果更好、成本更低、也無二次污染的產生，具有良好的生態效益和經濟效益。然而，植物的自動修復能力畢竟有限，而且一味的讓植物生長在污水里對植物本身性狀的改變也尚未可知，因此需要對植物修復技術進行更加深入的研究，以方便更好地在污水處理中發揮作用。