有機(jī)污染物的植物修復(fù)

1、關(guān)于有機(jī)物污染的植物修復(fù)討論進(jìn)展環(huán)境中的有機(jī)污染物幾乎涵蓋了有機(jī)化合物的各種類型，主要有多環(huán)芳燒、農(nóng)藥、木材防腐 劑、多氯聯(lián)苯等1。對這些污染物進(jìn)行全面討論和掌握很難做到，因此一般優(yōu)先考慮和掌握一 些危害程度較大、影響范圍較廣、污染持續(xù)時(shí)間較長的污染物，如多環(huán)芳燒、農(nóng)藥等。盡管修復(fù)有機(jī)污染環(huán)境有物理、化學(xué)等諸多方法,但最常用最有效的方法是將污染物從現(xiàn)場 挖走，然后通過光降解或燃燒的方式加以去除，但該法費(fèi)用昂貴，對于大面積污染土壤難以實(shí)施。 此外，物理和化學(xué)修復(fù)方法還可能破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)資源2-3。近20年，以生態(tài)毒理學(xué)為基本 原理的環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)的討論與應(yīng)用已得到各國政府和科學(xué)家的高度重視,其

2、中植物修復(fù)技術(shù) 因具有獨(dú)特的優(yōu)勢而異軍突起。其優(yōu)勢在于采用修復(fù)植物的提取、揮發(fā)、降解作用，可在原位永 久性地解決環(huán)境污染問題；修復(fù)植物的穩(wěn)定作用可以綠化污染土壤，使地表穩(wěn)定，防止污染土壤 因風(fēng)蝕或水土流失而帶來的污染集中問題，同時(shí)修復(fù)植物的蒸騰作用可以防止污染物質(zhì)對地下水 的二次污染；能削減土壤清潔造成的場地破壞，對環(huán)境擾動(dòng)少；止匕外，依靠修復(fù)植物的新陳代謝 活動(dòng)來修復(fù)污染環(huán)境，本錢較低。1植物修復(fù)類型廣義的植物修復(fù)包括采用植物固定或修復(fù)重金屬污染土壤、凈化水體和空氣、清除放射性核 素和采用植物及其根際微生物降解有機(jī)污染物等方面4。植物修復(fù)的類型有以下5種：（1）植物固定：植物通過轉(zhuǎn)變土壤的化

3、學(xué)、生物、物理?xiàng)l件來抑制其中的污染物，使其發(fā) 生沉淀或被束縛在腐殖質(zhì)上，削減其對生物和環(huán)境的危害。（2）植物降解：植物汲取污染物后, 在體內(nèi)同化污染物或釋放出某種酶，將有毒物質(zhì)降解為無毒物。（3）根降解：通過土壤中植物 根系及其四周微生物的活動(dòng)，把有機(jī)污染物分解為小分子產(chǎn)物，或完全礦化為CO2、H2O,去 除其毒性。（4）植物萃取：植物從土壤中汲取金屬污染物，并在植物地上局部富集，對植物體 收獲后進(jìn)行處理。（5）植物揮發(fā)：植物汲取污染物后，將其降解，散發(fā)到大氣中，或把原先非 揮發(fā)性的污染物變?yōu)閾]發(fā)性污染物送入大氣中。2植物修復(fù)機(jī)理有機(jī)化合物能否被植物汲取，并在植物體內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)移，完全取決于有機(jī)化

4、合物的親水性、可 溶性、極性和分子量5。Cunningham等6覺察，有機(jī)質(zhì)親水性越強(qiáng)，被植物汲取就越少。 植物主要通過3種機(jī)理去除環(huán)境中的有機(jī)污染物：植物直接汲取有機(jī)污染物；植物和根際微生 物的聯(lián)合作用；植物根系釋放分泌物和酶。植物直接汲取植物根對有機(jī)物的汲取與有機(jī)物的相對親脂性有關(guān)。某些化合物被汲取后，以一種很少能被 生物采用的形式束縛在植物組織中。如采用胡蘿卜汲取二氯二苯基一三氯乙烷（DDT）,然后 收獲胡蘿卜，曬干后完全燃燒以破壞污染物。在此過程中，親脂性污染物離開土壤進(jìn)入胡蘿卜根 中7。環(huán)境中大多數(shù)苯系物（BTEX）化合物、有機(jī)氯化劑和短鏈脂肪族化合物都可以通過植物 直接汲取途徑去除

5、8。植物和根際微生物的聯(lián)合作用植物通過向根際分泌氨基酸等低分子有機(jī)物而刺激微生物的大量繁殖，可間接促進(jìn)有機(jī)污染 物的根際微生物降解。Anderson等9的試驗(yàn)說明，植物能以多種方式刺激微生物對有機(jī)污染 物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，根際微生物在生物降解中起著重要作用。土壤由于植物根系的存在，增加了微生物 的活動(dòng)和數(shù)量。具有植物根系的土壤中，其微生物數(shù)量和活性比無根系土壤中微生物數(shù)量和活性 增加了 5倍10倍，有的高達(dá)100倍，這些微生物可以加速很多種有機(jī)農(nóng)藥及三氯乙烯的降解 10,甲基硫類物質(zhì)和某些殺蟲劑也能被幾種根際微生物所降解11。Katayama等12進(jìn)行 了采用根際真菌降解多種有機(jī)化合物（如五氯苯酚、D

6、DT等）方面的討論，試驗(yàn)證明了根際微生 物能對有機(jī)污染物的降解起作用。其降解的緣由可能是由于植物根系分泌物刺激了微生物的活 動(dòng)。Prikry等13的討論說明，植物根際分泌物的數(shù)量與土壤中微生物的存在親密相關(guān)。上述討論結(jié)果說明，植物和根際生物對有機(jī)污染物的降解起重要作用。至于植物汲取、積累 和降解與植物通過根際活動(dòng)而促進(jìn)有機(jī)污染物降解相比，何者更為重要，可能因不同性質(zhì)的化合 物或同種化合物在不同生態(tài)體系中的降解而存在較大差異。植物分泌物和酶的降解作用植物分泌物包括糖類、氨基酸、有機(jī)酸、脂肪酸、幽醇、生長素、核甘酸、黃烷酮及其他 化合物，這些化合物能轉(zhuǎn)變土壤的理化條件?，F(xiàn)已證明，某些能降解有機(jī)污染

7、物的酶類不是來源 于微生物而是來源于植物，如植物根系中的硝基還原酶能對含硝基的有機(jī)污染物進(jìn)行降解14。 植物釋放到根系土壤中的酶系統(tǒng)可以直接降解有關(guān)的化合物，如硝酸還原酶和漆酶可以降解 TNT,使之成為無毒物質(zhì)，脫鹵酶可降解氯化劑如TCE,生成Cl-、H2O和CO2。修復(fù)有機(jī)污染的討論進(jìn)展植物修復(fù)多環(huán)芳燒污染植物對多環(huán)芳煌雖有肯定的富集力量，但富集力量比擬弱。Ga。等15討論了 12種植物 對土壤菲和花的汲取與轉(zhuǎn)移狀況。當(dāng)土壤中菲和花投加濃度分別為133、172mg/kg時(shí)，植物 根對菲和花的富集系數(shù)（植物污染物含量與土壤污染物含量的比值）分別為0.050.67和 0.23-4.44,而莖的富

8、集系數(shù)那么分別為0,0060.67和0.0040.12。種植植物與未種植植 物處理相比，在菲、花去除中植物汲取的貢獻(xiàn)僅占0.01%和0.24%。植物根系的分泌物對多環(huán)芳煌也有肯定的降解力量。Yoshitomi等16采納同位素示蹤技 術(shù)，證明了玉米根系分泌物對花具有顯著的降解作用。但一般認(rèn)為，植物在多環(huán)芳堤降解中的主 要貢獻(xiàn)在于促進(jìn)了根際微生物的生長，從而間接地促進(jìn)了污染物的降解。劉世亮等17采用盆 栽試驗(yàn)，討論了紫花苜蓿在接種和不接種菌根真菌蘇格蘭球囊霉（Glomuscaledonium）狀況 下對土壤中苯并叵花的去除狀況。結(jié)果說明，植物生長90 d后，盡管不接種菌根真菌的紫花 苜蓿對苯并3花

9、的去除率可以達(dá)33.0%53.3%,但接種菌根真菌后，苯并a花的降解率那么 可高達(dá)57.0%86.6%,說明接種菌根真菌后根際圈的生物降解力量更強(qiáng)一些。其機(jī)理可能在 于接種菌根真菌能提高土壤前的活性，從而促進(jìn)土壤苯并a花的降解。在根際圈修復(fù)的基礎(chǔ)上, 假如再實(shí)行一些物理化學(xué)修復(fù)方法，其修復(fù)效果可能會(huì)進(jìn)一步提高。Huang等18以雜芬油為 目標(biāo)污染物，考察了包括物理化學(xué)修復(fù)、微生物修復(fù)和植物修復(fù)在內(nèi)的多進(jìn)程植物修復(fù)系統(tǒng)對多 環(huán)芳煌的去除效果。植物修復(fù)農(nóng)藥污染一般認(rèn)為，植物修復(fù)有機(jī)污染物比擬困難，主要是由于有機(jī)污染物通常難溶于水而不易被植 物根系所汲取。很多農(nóng)藥是水溶性的，水溶性農(nóng)藥很簡單被植物汲

10、取。討論說明，蘿卜、煙草、 葛苣、菠菜和青菜等對土壤中農(nóng)藥都有較強(qiáng)的汲取力量。蔬菜從土壤中汲取農(nóng)藥力量大小的一般 挨次是根菜,葉菜果菜19。葛苣和蘿卜等很簡單汲取水溶性樂果，作物與土壤中農(nóng)藥濃度之 比可達(dá)5.344.8。其他溶于水或微溶于水的農(nóng)藥，如乙酰甲胺磷、氯唾磷、丙漠磷、氟氯氟菊 酯、毗蟲咻、煙堿等殺蟲劑，硫酸銅、代森錦鋅、代森錢、甲霜靈、萬霜靈等殺菌劑，也均能被 植物所汲取。除草劑也能為植物所汲取，這為采用植物進(jìn)行農(nóng)藥污染土壤修復(fù)供應(yīng)了理論基礎(chǔ)。 對大局部不溶于水的殺蟲劑、殺菌劑等農(nóng)藥，植物主要采用根際的生物降解作用進(jìn)行修復(fù)。在采用植物修復(fù)農(nóng)藥污染的討論中，鳳眼蓮(Eihorniacr

11、assipes)得到了較多關(guān)注。討論表 明，根際微生物對鳳眼蓮清除水溶液中馬拉硫磷起到約9%的作用20。阿特拉津?qū)ν寥篮退?體的污染也日益受到人們的重視。白楊可通過汲取和轉(zhuǎn)化分解作用，降解大局部阿特拉津，在有 些土壤中降解率甚至可達(dá)止匕外，狼尾草也能局部降解阿特拉津，甚至可以同時(shí)降 解西碼津。狼尾草在污染土壤中生長80 d以后，分別降解阿特拉津和西碼津45%和52%,未 種植狼尾草的比照只降解22%和20%22o DDT及其代謝物是典型的長久性有機(jī)污染物。安 風(fēng)春等23采用盆栽試驗(yàn)的方法，對10種草本植物降解DDT的潛力進(jìn)行討論。結(jié)果說明，植 物生長90d后，土壤DDT總含量下降了 19.6%

12、73.0%,其中來自丹麥的植物Taya和美 國的植物Titan對DDT的降解力量最強(qiáng)。通過檢測植物體內(nèi)DDT含量覺察，植物修復(fù)的作用 稍微。污染土壤中DDT的去除主要是植物根際圈修復(fù)的結(jié)果。4結(jié)語植物修復(fù)的理論討論涉及很多學(xué)科，近年來在環(huán)境污染削減掌握討論領(lǐng)域非?；钴S，同時(shí)植 物修復(fù)技術(shù)也帶動(dòng)了一種新興的環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)展24。植物不僅本身能從環(huán)境中汲取、積累與降解有機(jī)污染物，而且通過促進(jìn)根際微生物的活動(dòng)可加速 有機(jī)污染物的生物降解，因而植物修復(fù)被認(rèn)為是大有前途的環(huán)境修復(fù)技術(shù)之一。雖然采用植物達(dá) 到完全修復(fù)污染環(huán)境的目的還不能實(shí)現(xiàn)，并且修復(fù)周期也比擬長，但是植物修復(fù)可以最大限度地 降低修復(fù)時(shí)對

13、環(huán)境的擾動(dòng)。由于植物修復(fù)尤其是有機(jī)污染環(huán)境的植物修復(fù)是一個(gè)嶄新的討論領(lǐng) 域，依舊存在很多問題，如植物對不同類型和性質(zhì)有機(jī)污染物的修復(fù)效果及差異；對植物富集的 有機(jī)污染物及代謝產(chǎn)物進(jìn)行跟蹤與危急性評價(jià)；以及協(xié)調(diào)與植物修復(fù)重金屬污染以及其他環(huán)境修 復(fù)技術(shù)間的關(guān)系等，尚有待進(jìn)一步討論研討。參考文獻(xiàn)：1沈德中.污染環(huán)境的生物修復(fù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.2曠遠(yuǎn)文，溫運(yùn)志,周國逸,有機(jī)物及重金屬植物修復(fù)討論進(jìn)展刀,生態(tài)學(xué)雜 志,2004,23(1):90-96.3李法云，臧樹良，羅義.污染土壤生物修復(fù)技術(shù)討論J,生態(tài)學(xué)雜志*003,22(1):35-39.4唐世榮，黃昌勇,朱祖詳.采用植物修復(fù)

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