有機物及重金屬植物修復研究進展
摘 要：植物修復技術是近年來發展起來的一種非常有前途的生物治理技術 ,也是當前學術界研究的熱點領域.本文對植物修復的類型 , 植物修復土壤、水體有機污染物、重金屬和某些放射性核素的過程、機理及可能影響因子作了概括和詳盡討論 ,并就國內外近年來植物修復技術在污染環境中的應用和研究成果進行了綜述。
關鍵詞：植物修復 ,重金屬 ,有機物 ,污染土壤和水體
1 引 言
近年來 ,環境中的污染物越來越多地引起了人們的關注。如何廉價、高效、安全地處理環境中的有毒污染物 ,已迫切地擺在了人們的面前。植物修復(Phytoremediation) 技術是近年來發展起來的一項主要用于清除環境中有毒污染物的綠色修復( Greenremediation)技術 ,是當前生物修復(Bioremediation)研究領域中的熱點。土壤中的重金屬、水體中的放射性核素是很難降解的污染物 ,植物修復能有效地降低其毒害程度 ,將它從環境中去除。除有害金屬外 ,植物修復還可以清除土壤中的有機污染物。植物發生修復作用時 ,通常是幾個過程同時進行 ,但以某種類型為主。國外對這方面的研究較多 ,有的已進行了野外大規模試驗 ,并達到了商業化水平。美國等一些發達國家大規模的實驗表明 ,植物修復技術是一項切實有效的、有希望的、能廉價處理某些有毒污染物的新方法[65 ]。盡管植物修復還受到某些因素如植物種類和生態型、植物根系分布、污染物濃度及其在土壤中的滯留時間等的影響 ,但已有的研究表明 ,與傳統的修復技術相比 ,植物修復在環境保護中的重要理論價值和廣闊應用前景是不容置疑的。本文對國內外近年來利用植物修復技術去除環境中有機物和重金屬的應用和研究進展進行了綜述。
2 植物修復及其類型
植物修復是利用植物的一系列生理、生化過程部分或完全修復和消除被污染土壤、水體、空氣中特定有毒物質。廣義的植物修復包括利用植物固定或修復重金屬污染土壤 ,利用植物凈化水體和空氣 ,利用植物清除放射性核素和利用植物及其根際微生物降解有機污染物等方面[7 ]。歸納起來 ,植物修復的類型 有 以 下 幾 種:
①植 物 降 解 ( Phytodegra2dation) ———植物吸收污染物后 ,在體內同化污染物或釋放出某種酶 ,將有毒物質降解為無毒物質；
②根降解(Rhizodegradation) ———通過土壤中植物根系及其周圍微生物的活動 ,把有機污染物分解為小分子產物 ,或完全礦化為 CO2、 H2O ,去除其毒性；
③植物萃取( Phytoext raction) ———植物從土壤中吸收金屬污染物 ,并在植物地上部分富集 ,對植物體收獲后進行處理；
④根濾(Rhizofilt raction) ———通過植物根系吸收、沉淀水中的污染物來達到修復目的。它與植物萃取的相似之處在于:都是使污染物在植物體表或體內富集。但根濾只發生在植物根系或植物的水下部分 ,而植物萃取引起的污染物的富集出現在植物地上部分 ,而不是在根系中。根濾適合于修復水中污染物 ,植物萃取適合于清除土壤中的污染物。有時常把植物萃取和根濾統稱為植物富集(Phytoac2cumulation) ；
⑤植物揮發( Phytovolatilization) ———植物吸收污染物后 ,將其降解 ,散發到大氣中 ,或把原先非揮發性的污染物變為揮發性污染物送入大氣中。如有毒的 Hg2 經植物揮發后變成了低毒的 Hg ,高毒的硒變成了低毒的硒化物氣體[15 ]。Meagher 等人[31 ]發現經基因工程改良過的煙草( Nict ioana to2bacum ) 和擬南芥菜 ( A rabidopsisthal iana ) 能把Hg2 +變為低毒的單質 Hg 揮發掉；
⑥植物固定( Phytostabi l iz at ion ) ———植物通過改變土壤的化學、生物、物理條件來抑制其中的污染物 ,使其發生沉淀或被束縛在腐殖質上 ,減少它對生物和環境的危害。當前植物固定的研究重點集中在重金屬的去除上 ,Pb、 Cr、 Hg是植物固定最可能的選擇目標[72 ]。通常指的植物修復是指利用植物去除被污染土壤中的重金屬。
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