植物修复技术在地表水污染控制中的应用

贵永欢

【摘要】随着工业革命的突飞猛进，极大地改变了人类社会文明发展的进程，使人们在享受着工业文明创造的丰硕果实的同时，也遭受了接踵而至的环境污染和生态破坏的危害。植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系消除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。本文简要介绍植物修复技术的概述基，阐述了植物修复技术应用于地表水污染治理中的可行性、修复机理及其应用现状。

【关键词】植物修复技术； 地表水； 环境污染；

一、植物修复技术概述

植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其共存微生物体系消除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。目前植物的修复技术基本成熟的类型主要有以下几种：

（1）植物提取技术：利用金属积累植物或超积累植物将土壤中的

金属萃取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。适合植物萃取的理想植物应具有忍耐和积累高含量污染物；生长速度快、周期短、生物量高、个体高大；植物对农业措施如施肥等产生积极的反应，利于反复种植，多次收割。目前常用植物有：芸苔属植物、油菜、工业用的大麻等。

（2）根际过滤技术：利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属。适用于根际过滤技术的植物必须有较大的根系生物量，最好是须根植物。日前常用的植物有各种耐盐的野草如佛吉尼亚盐角草、牙买加克拉莎草、盐地鼠尾粟、杂交杨树、印度芥菜、向日葵及各种水生植物如宽叶香浦等。

（3）植物固化技术：利用耐重金属植物或超积累植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。适用于固化污染土壤的理想植物应是一种能忍耐高含量污染物、根子发达的多年生

绿叶植物。

（4）植物辅助生物修复技术：指通过根圈范围内植物的活动刺激微生物的生物降解的植物修复过程。一般情况下，植物本身不能吸收重金属，但植物的根子分泌物如氨基酸、糖、酶等物质能促进根子周围土壤的微生物的活性和生化反应，有利于重金属的释放和土壤中有机化合物的降解。桑树、桑橙树和苹果树被人们用来刺激能降解多氯联苯（PCBS）和多环芳烃（PAH）的微生物生长，它们的根际产物

包含黄酮类化合物和氧杂萘邻酮。

（5）植物挥发技术：利用一些植物来促进重金属转变为可挥发

的形态，并将之挥发出土壤和植物表面。一些植物在植物体内能将Se、As、和 Hg 等甲基化而形成可挥发性的分子释放到大气中去。

近年来的研究结果表明，植物修复技术是一种较为廉价的绿色治理技术，既安全又经济。植物修复技术不仅能去除环境中有机污染物，还可以去除环境中的重金属和放射性核素。该技术在清理土壤中的重金属污染物的同时，还可以清除污染土壤周围的大气或水体载体中的污染物，有较高的美化环境价值，易为社会所接受。植物修复重金属污染物的过程也是土壤有机质含量和土壤肥力增加的过程。被植物修复过的干净土壤适合于多种农作物的生长，植物固化技术能使地表长期稳定，有利于生态环境改善和野生生物的繁衍，而且维持固化的成本低。时至今日，植物修复正以其经济与技术上的优越性，被当今世界各国环境科学工作者竟相广泛研究应用并得到快速发展。

二、植物修复技术在地表水污染控制中的应用

3.1 氮磷的去除

水体中的氮和磷等污染物的去除是非常麻烦的。在自然状态下氮的去除可通过氨的挥发、硝态氮的反硝化作用或者通过水体中的颗粒吸附而从水体中去除，而磷的去除只有通过颗粒的吸附沉降或微生物的吸收而去除，但这种去除往往不是将氮和磷从水体中去除，而是转换成另外一种形态存在于水体中而已。目前还没有一种简单的方法可以把磷从水体中根本性地去除，而采用化学和物理等工艺去除水体中的氮和磷，需耗费大量的投资和设备，非常不经济。漂浮种植植物修复系统为富营养化生活污水污染物的去除提供了一种投资少、效率高、管理方便的路子。美人蕉、香根草、蕹菜、细叶萼距花等在该系统中生长良好并具有很好的水质净化效果和广泛的应用前景，但在植物种类筛选、植物收获后的后续资源化处理技术和植物的去污机制等

方面还有待于深入探讨。在静态试验中水蕹菜对水体中营养物质的去除效果最好，但其在动态试验中受环境的影响较大，对水质的净化能力不如风车草。风车草对水体的净化作用具有一定的作用半径，在作用半径范围内，水体水质随着离风车草带距离的减小而逐渐好转。

2.2有毒有机污染物的清除

多环芳香烃化合物（PAHs）是一大类有机毒性物质。在浮萍、紫萍、水葫芦、水花生、细叶满江红5 种水生植物中，均受到萘的伤害，伤害程度随萘浓度的增加而加深，其中水葫芦受害最轻，所以对萘污染的净化可将其作为首选对象。而浮萍的敏感性最大，可用作萘对水生植物的毒性检测。此外水生植物也可有效消除双酚、酞酸酯等环境激素和火箭发动机的燃料庚基的毒性。浮萍在 8d内把90%的酚代谢为毒性更小的产物。COD的去除效率由对照组的 52% ～ 60%上升为74% ～ 78%。铬、铜、铝等金属的存在也可不同程度地影响浮萍对 COD的去除效率。刘冰等人治理含多环芳烃（PAHs）污水的实验显示，采用乔、灌、草复杂群落结构的修复效果优于单种群结构，前者可除去污水中 90%以上的 PAHs。

2.3 重金属的清除

重金属（包括放射性核素）污染不同于有机污染物，不能通过生物降解而清除，它们只能从一种形态转化为另一种形态或通过扩散迁移等作用使污染物浓度逐步降低。植物修复为从根本上清除水体的重金属污染提供了一条重要途径。植物修复重金属污染的方法往往是寻找能够超累积或超耐受该有害重金属的植物，将金属污染物以离子的形式从地表水中转移至植物特定部位，再将植物进行处理，或者依靠植物将金属固定在一定环境空间以阻止其进一步扩散。植物在修复过程中的作用是：通过螯合离子交换和选择性吸收等物理和化学过程吸收金属离子；给根际微生物提供附着和形成菌落的场所，并促进微生物群落的发育；通过根部释放的分泌物的作用将金属离子以沉淀物的形

式沉降下来。而根际微生物的修复机理是：重金属离子和細胞壁上的活性基团（包括羧基、羟基、磷酸基、胺基等）发生定量结合反应，通过物理吸附或形成无机沉淀沉积在细胞壁上。研究表明，凤眼莲对污水中重金属离子的富集倍数为几十倍、几百倍到上千倍。将芥子草培养

在含有高浓度可溶性铅的营养液中，可使茎中铅含量达到1.5%，且可吸收Cr、Cd、Ni、Zn、Cu等金属。

结束语：

植物修复技术克服了传统修复的缺点，具有投资和维护成本低、易于后处理、对环境扰动少等优点，在吸收土壤重金属等污染物的同时，可清除土壤周围的大气或水体中的污染物，有较高的美化环境价值，易为社会所接受。因此，我们必需加强植物修复技术的应用研究并大力推广，这将对我国的环境污染治理、生态恢复重建有着重大的现实意义和深远的历史意义。

参考文献：

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[4]周德春.《植物生态修复技术研究》[D].长春：东北师范大学，2006.