王瑞兵 叶转兄 金新港 李慧杰 孙海丽 常国华

摘要：指出了自改革开放以来，我国经济不断腾飞，但同时也看到经济快速发展的背后是给环坑带来严重的污染。重金属污染、石油污染、农药污染等使得我国土壤污染情况复杂，国家也对土壤污染的修复研究投入了极大物力财力。我国一直将生物修复技术作为重点与热点去研究，主要就土壤修复中的植物修复技术及应用现状进行了总结，旨在为土壤污染修复提供参考。

关键词：土壤污染;生物修复;植物修复

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）22-0109-03

1 土壤污染及治理现状

随着国内工业商业的迅猛发展以及不完善的污染物治理体系，土壤污染在我国愈演愈烈。近年来发生在我国的土壤污染主要有以下几点[1]：土壤环境污染状况在全国范围内比较严重;耕地土壤是人类赖以生存的基础，因此人们高度重视其环境质量;土壤环境问题突显出来，特别是废弃工矿业周围的环境。

我国对于土壤污染的研究起步较晚，投入了极大的人力物力和科研力量，使土壤污染修复技术研究与应用得到了快速发展。我国治理土壤污染问题主要有以下3种方法，即物理法，化学法，生物法[2]。而生物修复技术具有操作简单，低成本等优点，可以通过利用土壤中生物活动对污染物进行富集和降解，进而修复土壤污染。相较于其他的处理方法，生物修复技术在治理过程中对周围环境的干扰少、治理成本低，而且对土壤造成的二次污染小。

2 生物修复技术分类

生物修复技术主要包括植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术以及联合生物修复技术等[3]。

植物修复及微生物修复是修复过程中最常见、最主要的修复技术。这两种修复技术研究时间最长，在石油污染、重金属污染、农药污染、土壤有机污染中都具有深人的研究。植物修复单从字面来理解是通过绿色植物来治理环境污染，即利用绿色植物及其根系的微生物来绿化造成环境污染的有机和无机污染物，它修复的机理是吸收、去除、挥发或稳定污染物，将污染物质控制在一定的范围内从而降低污染物浓度。

3 植物修复技术的分类及应用

植物修复根据修复机理和污染物的种类等因素，可以分为植物萃取（phytoextraction）、植物固定（phytosta-bilisation）、植物降解（phytodegradation）、根际降解（rhi-zodegra-dation）和根滤作用（rhizofiltration）[4]。由于修复机理的不同可运用到不同领域的土壤污染中。

3.1 植物修复在重金属污染修复中的应用

在重金属污染中根据修复机理的不同可以将植物修复技术分为植物挥发、植物提取、植物固定以及根际过滤4种方法。

植物萃取又称植物提取，在植物修复过程中具有永久性及广域性等优点，通过多次种植超积累植物，就可以有效去除造成土壤污染的有毒金属。植物萃取过程中最主要的步骤是找到超富集植物，这种植物与正常植物相比具有较强的富集能力，能够富集重金属，这些植物将引起土壤污染的重金属进行吸收，之后经过一系列的转移进而贮存在植物的地上部位如茎、叶等，最后将这些植物的地上部分收割并由相关部门集中处理，进而实现降低和去除存在于土壤中的重金属污染物。

植物稳定主要是利用一些特殊植物对其进行吸收、分解、络合、氧化还原以及沉淀固定等多种复杂的过程，进而降低土壤中某些重金属的迁移性及毒性，阻止土壤中重金属发生渗滤或扩散。植物稳定技术通常适用于修复由于废弃的工矿区而造成的重金属及放射性元素的污染。因此，通过在一些废弃工矿区或核电站四周大范围种植耐重金属植物进而来减少由于重金属污染造成的潜在危害，再或着将这些抗重金属植物优先试用与工矿区及废弃区，通过观察植物生长的状况和富集重金属的能力，改善植物的種类。但是植物稳定技术也有其缺陷性，例如只能利用植物将重金属暂时固定，并不能完全去除，可能还会伴随着土壤环境的改变，这些植物不能继续对其进行固定，就会被再次释放重新回到土壤中造成二次污染[5]。

植物挥发则将土壤中的重金属等污染物利用植物自身的吸收作用和蒸腾作用等释放出来，再或者是植物将其吸收而进入体内，进而再通过叶子，随着水分蒸发出来，从而减少土壤中重金属的含量。对植物挥发技术处理的要求是使得污染物质转化后的浓度及毒性必须小于转化前的，其目的同样是为了减轻重金属污染物对环境造成的危害。

根系过滤主要是一些植物利用其根系将水体中的重金属元素进行过滤、吸收、富集的过程，根系过滤技术具有广泛性和永久性等优点。

由此可以总结出，植物修复重金属土壤污染的首要目标是找到对某种（些）重金属具有特殊吸收富集能力的超富集植物[6]。

3.2 植物修复在有机土壤污染以及石油污染中的应用

石油污染是水体污染之一而造成石油污染的重要物质是烃类物质。石油烃是常见的有机污染物，主要包括脂肪烃、杂环烃、芳香烃、沥青质等物质，它们对人类具有毒性、诱变性和致癌性，是一种危险的环境污染物。在治理由有机污染物引起的土壤污染中最常用的植物修复技术有植物萃取及植物降解[7]。

造成土壤污染的持久性有机污染物通常可以直接被植物吸收，而这些污染物被植物体吸收后会在植物根部或植物其他部位进行富集。同样在植物的生长过程中，植物自身也会释放一些酶及分泌物质。这些物质为根际其他微生物改善生理环境，提供养分，与微生物联合对有机污染物进行降解;而释放的这些酶也会起到降解引起土壤中有机污染物的作用[8]。

3.3 植物修复在农药污染修复中的应用

造成土壤污染的诸多因素中最常见的莫过于农药了，而农业生产过程中农药的滥用，同样使得土壤受到污染。有些植物通常可以利用根部来直接吸收有机农药，然而这种吸收通常无法改变其结构，因为植物的根和茎自身具有一定的、可被诱导的生物活性，它将有机污染物如农药通过本身释放的一些酶或根系分泌物进行直接降解，在整个降解过程中植物所释放的酶起着无可替代的作用。植物对农药的吸收同时也具有差异性，而这种差异性主要与植物种类、根系类型、部位以及生长季节等因素有关。根据吸收农药的能力的不同可以得出蔬菜类作物吸收顺序从大到小依次为根菜类、叶菜类、果菜类。而用于吸收农药的植物的根系类型、根表面积、根分泌物、酶和根际中存在的微生物等因素的数量和种类不同，均可以导致植物根降解污染物的能力。对于绝大多数植物，其植物茎叶和籽实积累污染物的能力明显低于其根系，大量的实验证明经过根系被植物体吸收的农药等有机污染物质在植物体内的分布顺序为根>茎>叶>果实。

目前，最首要的任务是更深入的对植物体内农药的转移、利用以及最终的去向进行研究，弄明白为什么不同植物会对农药的吸收存在差异性，其差异原因究竟是什么。

4 结语

我国致力于寻找出最适合国情，符合可持续发展战略，符合绿色、高效的污染治理方法。从目前的经济状况和土壤污染情况综合考虑来看，利用植物修复技术来治理土壤重金属污染是一种值得深入研究的治理方法。

对于大范围的低、中强度的污染，植物修复技术是一个可行的方案，尤其是在治理城市周边的污染环境中，具有很好的效果。植物修复技术的突出优点是对周围环境的干扰小、造成的二次污染小、相比与其他的治理技术更加的绿色环保，同时也是最重要的是具有良好的社会生态综合效益，容易被大众普遍接受，就治理费用来说，相比于传统处理技术要低，而且可以永久性治理绝大多数污染土壤。

植物修复技术目前在我国还处于发展阶段，因为目前的研究水平还追赶不上经济快速发展的步伐，因此今后研究的重点方向是弄清楚植物修复技术在各个修复过程中的机理问题，加大力度去寻找能同时吸收多种污染物且具有某些优良遗传性状的植物品种，进而使培育出植物新品种能够高效的去除土壤中的污染物质。

参考文献：

[1]庄国泰.我国土壤污染现状与防控策略[J].中国科学院院刊，2015，30（4）：477～483.

[2]周际海，黄荣霞，樊后保，等.污染土壤修复技术研究进展[J].水土保持研究，2016，23（3）：366～372.

[3]孙亚军，刘乐阳.污染环境治理的生物修复技术概述[J].环境保护与循环经济.2014，34（7）：49～52，64.

[4]王庆海，却晓娥.治理环境污染的绿色植物修复技术[J].中国生态农业学报.2013，21（2）：261～266.

[5]刘小宁，马剑英，张慧文，等.植物修复技术在土壤重金属污染中应用的研究进展[J].中国沙漠，2009，29（5）：859～865.

[6]李坤陶.植物修复技术在污染治理中的应用现状与展望[J].郑州大学学报（理学版），2006（3）：95～98.

[7]李先梅，肖易，吴芸紫，等.石油污染土壤植物修复技术研究及展望[J].安徽农业科学，2014，42（2）：529～531，534.

[8]彭胜巍，周启星.持久性有机污染土壤的植物修复及其机理研究进展[J].生态学杂志，2008（3）：469～475.

收稿日期：2019-10-16

作者简介：王瑞兵（1996-），女，蘭州城市学院地理与环境工程学院学生。

通讯作者：孙海丽（1986-），女，副教授，博士，研究方向为环境生物学。