植物修復技術在皮革制造污染土壤修復中的應用

李卓瓊

（延邊大學地理海洋科學學院 133002）

0 引言

植物修復技術是利用植物固定、吸收、降解、揮發的機能去除或分解轉化污染物質，從而使土壤系統的功能得到一定恢復和改善，這種修復技術屬于一種非破壞、低成本的土壤資源保護以及對原位置污染區域而實施的修復方式以達到環保恢復效果的技術。所利用的生物學方式能從降解性方面提出有效的治理措施，因此，具備了現實可用的價值且具有重要的環保意義。

1 皮革制造導致土壤中重金屬污染及危害

當前世界工業產業化結構皮革生產作為重要的組成部分，于我國國內也占據著輕工業的重要支柱性地位且已形成了集生產加工銷售為一體的生產鏈模式，但其生產過程對環境所造成的污染凸顯已嚴重破壞了生態平衡。例如皮革廠周邊土壤重金屬污染嚴重，其中Hg和Cd兩類重金屬元素普遍超出標準值。皮革廠廢水中含有重金屬，重金屬不能被微生物分解，廢水流入土壤中會在土壤中富集，因此治理難度較大。由于微生物不能降解重金屬，且重金屬進入土壤后難以去除，面對不同的環境條件其表現出的狀態也各有不同，重金屬的毒性及活性也有所差異。從化學性方面來說，重金屬基于土壤更容易生成氫氧化物，以及帶有硫元素的化合物、特別還存在某些氟化物，這些物質不易被吸收也不易被遷移。人類和動物通過進食的方式，使重金屬物質進入食物鏈，當重金屬物質進入人體后，很難排出，當積累到一定量時，超過人體可以接受的極限，就會引起一些慢性疾病或潛在的長遠危害，如重金屬能夠影響人體內蛋白質和酶的活性，最終對人的正常代謝產生阻礙造成負擔，嚴重情況下重金屬還會侵入到人體的神經系統中，或導致人的免疫功能下降，慢性重金屬中毒會隨即發生。癌癥等重病也是重金屬污染的最大危害性之一，可見，它對人的生命健康有著極大的威脅。

由于工業化進程的加快，越來越多的皮革生產企業會排放大量的污水和廢棄物，如果處理不當，排放的這些廢物中會含有大量的重金屬。由于重金屬會和土壤中的一些有機質形成螯合物，這種螯合物易溶于水，植物以及微生物可以對這種物質進行吸收和利用。

2 污染土壤的植物修復技術及其基本原理

從植物上做出優化改善以阻礙重金屬的污染是當今具有環保理念的做法之一，這種理念要求借助植物對土壤無機物或有機物的吸收來達到的修復方式。當植物對土壤中的上述物質進行吸收、固定以及相應的存儲后，同時伴隨一定的分解作用、光合作用等，會達到最終的土壤土質修復效果。根據上述修復方式的論述，重要的一個環節涉及到如何對植物品種進行選擇，以提升其吸收土壤內物質的有效性，進而讓土壤的生態系統功能修復表現得更為突出，考慮到不同植物的吸收能力各有不同，有的植物卻可以對多種污染物有效。應用植物修復技術時，尤其要掌握植物的特性，分析土壤污染物的類型，對癥治理才能更加的有效治理污染土壤。為此，在提出土壤修復之前對植物進行選擇尤為關鍵，此項工作需結合植物的特有特征以及土壤污染情況加以判定，土壤中污染物濃度在很低的情況下也可以大量吸收和積累污染物；對污染物有較高的耐受性的植物、促進分解或富集能力強的植物；對多種污染物同時具有較好的修復能力的植物。花卉植物不僅可以用于對土壤污染物的修復，也可以帶給人們帶來利益。

從原理角度分析植物對土壤的修復表現，涉及到了植物所特有的光合作用的應用，植物會對分散在土壤中的污染物進行吸取及提煉，使其進行轉移。即將這些污染物質加以輸送轉移到植物的根或莖葉位置，由此減少污染物在土壤中的濃度，實施流程如下圖1所示可看到整個過程的作用原理，包括了植物對污染物的萃取、污染物的固定揮發以及生物降解等多個環節。

2.1 植物固定

所謂的植物固定是利用存在于植物根際的物質對土壤中污染物的一種轉化，這些植物根系內的物質具有一定的特殊性可實現對污染物質性質的轉化使其轉化為無害物質。這種方法適合重金屬污染程度較低的土壤。如印度芥菜和香根草，印度芥菜可以用來治理土壤污染，使鉛從有效態向殘渣態轉化，減少了土壤中鉛對植物的有效性，降低了對土壤的危害。

2.2 植物揮發

植物揮發可以將植物體內的重金屬轉化為氣態物質從而消除土壤中的污染物。有機物如三氯甲烷和無機物如砷汞等。這項技術比較常用于修復被汞污染的土地，缺點是由于植物揮發重金屬會隨揮發轉移到大氣中，所以可能會造成大氣污染。

2.3 植物萃取

植物萃取方法價格很低，不會造成土地資源浪費，環境損害較小，二次污染修復效果好，還能使土壤更加的具有肥力，使環境更美化，空氣更加潔凈。植物萃取就是對農業生產中，中輕度重金屬污染農田的一種有效辦法。

3 植物修復的優缺點

3.1 植物修復技術的優點

對比其它修復性技術，植物修復方式呈現出的優勢諸多，如基于此操作可對重金屬的清除更為徹底、達到改良土壤的效果更佳，且成本低見效快，過程中還可對重金屬實現回收避免二次污染。同時，此項修復技術操作的安全性更高，它不會破壞土壤的正常結構以及相應的理化性質，可有效的防止雨淋帶來的再次污染；應用面積大，由于操作簡單價格便宜，因而可以廣泛的使用這一技術。可以用于修復的植物種類多，在不同的土壤環境中都適用。

3.2 植物修復技術的缺點

分析植物修復技術在實際應用中的局限性，從植物選擇性方面來說其可選的范圍更窄，一些具被了較強富集力的植物且常為野生植物，它們的生長環境特殊，生長周期也較長，為此特定的生長環境也鑄就了植株的個性化特征，如矮小、生長緩慢，生物量低等。最終也阻礙了這些植物對重金屬的吸收高效性推展，需要十年甚至十幾年修復周期的表現便難以推進。植物揮發在修復土壤過程中還會釋放重金屬到大氣中造成一定污染。植物修復可以對淺層土壤進行修復，對修復深層次的土壤技術受限。植物器官腐爛掉回土壤或被動物食用都可能會導致重金屬再次回到土壤中。

4 植物修復技術修復重金屬污染土壤所面臨的問題與解決方案

雖然生物修復技術從環保以及技術性角度來說具有一定的優勢，但在今天的應用中依然暴露出了諸多現實性問題，仍處于試驗階段的植物修復技術應用并未獲得大范圍內的推廣應用，它的修復能力也值得待觀察驗證。另一方面單純的一種植物很難對深層土壤中的高濃度重金屬進行修復，目前試驗來看，對中輕度的農田污染較為適用。植物修復技術不僅對深層次土壤難修復，并且一種植物很難對多種重金屬同時富集，大部分的野生植物只能富集一種重金屬，富集時間較長，短時間內無法對土壤進行有效的修復。后期對富集的植物處理也存在很多需要解決的問題點，如面對無法食用的超富集植物來說，對其處理或涉及到焚燒或可實施填埋，但這樣便又會對土壤造成二次污染。

為最大化避免上述問題的發生，這里提出了一種植物修復技術的二次優化措施，即針對土壤進行合理的施肥以從理化性質上對土壤加以改善。這種優化或能提升植物的生物量也能最大化的改變土壤中的重金屬存態，與此同時，還需關注如何選擇合適的植物執行此項操作，即選擇具有富集能力強的植物。為達到修復的效果，還可考慮從環境角度做出調整如執行根際微環境改造，讓植物與周圍相鄰植物內的微生物互通作用進而促進對重金屬的吸收性能，加強其向著易被吸收的方向發展。

5 植物修復技術展望

植物修復技術是一項處于發展迅速，應用前景好的一項新技術。現在歐美日等多國國家有很多公司都在參與土壤修復這一業務。這一技術以太陽能為能源，成本低，且更適用于農業，在農業領域中針對輕度污染的修復效果更佳。分析當前所應用的植物修復技術以及社會性需求，植物修復的發展方向以及實施的重點或關系到如何幾方面：篩選，培養超富集植物；創建更多植物修復實驗基地，加強實踐性環節；建立較完善的修復體系，提高植物的修復效率。

6 結語

植物修復技術已經向前邁出一小步。雖然植物修復技術還有很多方面需要我們不斷的進行深入研究，很多方面還需要我們不斷的實施改進和完善，但是其低成本，綠色，安全等多優點的特點會使其在將來迅速發展，并在皮革制造導致的土壤污染治理中開拓出更廣闊的應用前景。