生物修復(fù)是指在人為作用下，利用活有機物（微生物、植物和小型動物等）促進環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的降解或固定，減少其對環(huán)境危害的技術(shù)。
植物修復(fù)的概念是利用某些植物能忍耐和超量累計某種重金屬和有機物污染的特性來清除土壤中的污染物。
植物修復(fù)技術(shù)包括利用植物超級累或積累性功能的植物提取、根際降解作用、植物穩(wěn)定化、植物揮發(fā)作用等技術(shù)；可被植物修復(fù)的污染物有重金屬、農(nóng)藥、石油和持久性有機污染物、炸藥、放射性核素等。
植物提取作用
通過植物根系吸收污染物并將污染物富集于植物體內(nèi)，而后將植物體收獲、集中處置。適于采用植物提取技術(shù)的污染物包括：金屬（Ag、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mo、Ni、Pb、Zn、As和Se）、放射性核素（90Sr、137Cs、239Pu、238U和234U）非金屬（B）。
植物提取土壤重金屬的效率取決于植物本身的富集能力、植物可收獲部分的生物量以及土壤條件(如土壤質(zhì)地、土壤酸度、土壤肥力、金屬種類及形態(tài)等)。超富集植物通常生長緩慢，生物量低，根系淺。因此盡管植物體內(nèi)金屬含量可以很高，但從土壤中吸收走的金屬總量未必高，這影響了植物提取修復(fù)的效率。
基于上述原因，植物提取修復(fù)技術(shù)主要適用于表層污染的、污染程度不太嚴(yán)重的土壤。就目前情況看，將植物提取技術(shù)作為一種修飾性修復(fù)技術(shù)可能更合理，即將植物提取與物理-化學(xué)技術(shù)配合使用，這樣既能加快修復(fù)的速度，又能減少修復(fù)過程對土壤的負(fù)面影響。
1991～1993年間，英國洛桑試驗站McGrath等人在重金屬污染土壤上進行了植物提取修復(fù)的田間試驗。
根際降解作用
根際降解作用是一個植物輔助并促進的降解過程，是一種原位生物降解作用。
由植物根系和土壤微生物之間相互作用而形成的獨特的、距離根僅幾毫米到幾厘米的圈帶。菌根具有增強植物的逆境抗脅迫能力，對于促進持久性有機污染物(POPs)的降解和轉(zhuǎn)化具有積極的作用。根系分泌物可以增加根系微生物的群落并提高微生物的活性，從而促進有機污染物的降解。作用對象包括：總石油烴、多環(huán)芳烴、BTEX（苯、甲苯、乙苯和二甲苯）、農(nóng)藥、含氟溶劑、五氯苯酚、多氯聯(lián)苯、表面活性劑，如LAS、LAE。
紅樹植物能在PAHs污染的土壤中生長，并能耐受和修復(fù)污染，為了減少PAHs對紅樹林濕地的危害，對PAHs污染修復(fù)的研究顯得格外重要，與重金屬植物修復(fù)的原理不同，PAHs水溶性低，難于被植物吸收，植物根際降解就成為修復(fù)其污染最重要的作用。因此，植物根際效應(yīng)及相關(guān)根際環(huán)境因子在PAHs降解中的作用就顯得十分重要。
植物穩(wěn)定化作用
指通過根系的吸收和富集、根系表面的吸附或植物根因的沉淀作用而產(chǎn)生的穩(wěn)定化作用；或利用植物或植物根系保護污染物使不因風(fēng)、侵蝕、淋溶以及土壤分散而遷移的穩(wěn)定化作用。
植物穩(wěn)定化作用可通過根際微生物活動、根際化學(xué)反應(yīng)和(或)土壤性質(zhì)或污染物的化學(xué)變化而起作用。根系分泌物或根系活動產(chǎn)生的二氧化碳會改變土壤pH，植物固定作用可以改變金屬的溶解度和移動件或影響金屬與有機化合物的結(jié)合，受植物影響的土壤環(huán)境可以將金屬從溶解狀態(tài)變?yōu)椴蝗芙鉅顟B(tài)。植物穩(wěn)定化作用可以通過吸附、沉淀、絡(luò)合或金屬價態(tài)的變化而實現(xiàn)。
在銅脅迫試驗中，海洲香薷中的分布特征為：根系＞葉片＞莖稈。海洲香薷和紫花香薷對土壤銅、鋅、鉛符合污染都具有很強的耐性，地上部分銅、鋅、鉛等重金屬含量在植物生長期呈現(xiàn)動態(tài)變化，但植物地上部重金屬積累量保持增加趨勢。延長植物生長時間可增加重金屬累積量。
重金屬污染土壤的植物吸取修復(fù)技術(shù)在國內(nèi)外都得到了廣泛研究，已經(jīng)應(yīng)用于砷、鎘、銅、鋅、鉛等重金屬以及多環(huán)芳烴復(fù)合污染土壤的修復(fù)，并發(fā)展出包括絡(luò)合又到強化修復(fù)、不同植物套作聯(lián)合修復(fù)、修復(fù)后植物處理處置的成套集成技術(shù)，這種技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵在于篩選具有高產(chǎn)鎘、高去污能力的植物，摸清植物對土壤條件和生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性。
鹽漬化石油污染土壤，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，修復(fù)難度大，利用鹽生植物來進行治理是一條有效途徑。
據(jù)統(tǒng)計，約有1%的陸生植物能夠在鹽漬化土壤中生長，這為石油污染鹽漬化土壤植物修復(fù)提供了豐富的資源。根系分泌物可作為營養(yǎng)源促進土壤微生物生長，從而提高石油的降解效率，耐鹽植物鹽節(jié)木能夠在石油污染的阿拉伯灣高鹽岸邊自然生長，根際微生物數(shù)量是無植被地區(qū)的14倍至38倍。
利用堿蓬、補血草、中亞濱藜和蘆葦4種鹽生植物對石油污染鹽漬化土壤進行修復(fù)，植物種植后石油降解速率明顯加快，堿蓬、中亞濱藜根際土壤石油烴降解效率達96.5%，對石油組份進行分析，發(fā)現(xiàn)種植植物后大分子石油組分消減速度提高更快。引入鹽生植物是加快污染土壤修復(fù)進程的重要途徑，但不同植物對石油污染物的耐性不同，修復(fù)效應(yīng)差別很大，且土壤條件、石油組分等因素都會影響植物修復(fù)效果。因此，利用鹽生耐勘植物修復(fù)石油污染鹽潰化土壤，一要篩選耐鹽、高效的修復(fù)植物，二要研究修復(fù)植物利用策略和途徑，以充分發(fā)揮其修復(fù)潛能。
中科院南京土壤研究所研究員吳龍華課題組針對我國大面積土壤鋅鎘污染問題，利用課題組篩選和鑒定的鋅鎘超級累植物，開展了多年的室內(nèi)外試驗研究。研究證明，源自浙江省鉛鋅礦區(qū)的伴礦景天（Sedum plumbizincicola）是鋅鎘超級累植物，并且是景天科植物的一個新種。連續(xù)修復(fù)后，土壤全量鎘降低率為80.1%-96.8%、全量鋅下降24.8%-64.2%，并且使土壤重金屬總量降低。
植物揮發(fā)作用
指污染物被植物吸收后，在植物體內(nèi)代謝利運轉(zhuǎn)，然后以污染物或改變了的污染物形態(tài)向大氣釋放的過程。在植物體內(nèi)，植物揮發(fā)過程可能與植物提取和植物降解過程同時進行并相互關(guān)聯(lián)。植物揮發(fā)作用對某些金屬污染的土壤有修復(fù)效果。
目前研究最多的是汞、硒的植物揮發(fā)作用，砷也可能產(chǎn)生植物揮發(fā)作用，還包括某些有機污染物(如一些含氯溶劑)。
盡管植物修復(fù)具有極大的潛在益處，但是該技術(shù)并非萬能，它只是生物修復(fù)技術(shù)的一種。
植物修復(fù)本身具有局限性。例如，植物修復(fù)只適合對一定污染程度以下的土壤進行修復(fù)，因為如果被修復(fù)的土壤中污染物的濃度太高，即使找到高富集或超積累植物，它的積累和富集容量也是有限的，而對于有機污染的修復(fù)，如果污染的程度過高招限制植物的正常生長，這種情況下，必須有其他的技術(shù)與之相配合，方能達到頂期的修復(fù)效果。其次，植物修復(fù)的周期相對較長，因為修復(fù)過程與植物生長狀況直接相關(guān)，因此．不利的氣候因素或不良的土壤條件在影響植物的良好生長條件下，將間接影響植物修復(fù)的效果。作為一項正在研究開發(fā)中的生物修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)仍存在許多不足。
最值得考慮的問題有以下幾點：
在建立規(guī)章條例方面存在障礙；
從小試到中試、到實用型處理系統(tǒng)的放大過程中，存在運行管理問題；
對不同處理點的異質(zhì)性問題處理方面存在問題；
對達不到處理的法定目標(biāo)要求方面，存在責(zé)任處罰的量化問題；存在開發(fā)時間的確定和運行費用的標(biāo)準(zhǔn)問題。
每一個處理點的條件和污染的程度各有不同。在決定選用那一種生物處理技術(shù)之前，要做好必要的場地評估和污染現(xiàn)狀分析。為了對處理結(jié)果進行科學(xué)評價，應(yīng)將污染土壤的可處理性與土壤和地下水的脫毒研究結(jié)合起來。
聯(lián)系客服
