有机污染土壤的植物修复研究综述

【摘 要】 植物修复技术具有成本低、环境友好和可再利用等特点。目前已经成为各国科学家研究的重点之一。本文介绍了植物修复技术的概念、类型和机理，并且对植物修复在有机污染土壤的应用作出展望。

【关键词】 有机污染 植物修复 修复机理

在中国部分地区，因工业废水、大气降尘、石油开采和农药造成的土壤有机物污染相当严重[1]。植物修复技术具有成本低、环境友好和可再利用等特点，是一种非常有前途的环境污染原位治理途径。某些植物具有强耐受性和高积累量，可以得到更好的土壤修复效果[2]。

1 植物修复技术概念和类型

1.1 概念

植物修复技术（phytoremediation）是利用植物的独特功能，与根际微生物协同作用，发挥生物修复的更大功能[3]，进而使污染土壤得以修复和消除[4]。熊建平等研究发现水稻田改种苎麻后，极大缩短了汞污染土壤恢复到其背景值水平的时间[1]。

1.2 基本类型

（1）植物提取（phytoextraction）：即通过超积累植物对有机污染物的富集作用，达到去除土壤污染物的作用。

（2）植物降解（phytodegradation）：利用植物的代谢作用及与其共生的微生物活动来降解有机污染物。

（3）植物固定（phytostabilization）：利用植物根系的吸附作用来减少环境中污染物的生物可获得性。

（4）植物挥发（phytovolatilization）：通过植物对有机污染物的吸收和转化作用，最终将其挥发到空气中。

2 植物修复机理

（1）植物对有机污染物的直接吸收。被植物吸收的有机化合物有多种去向：植物分解，通过木质化作用将其转化为植物体的组成部分；转化成无毒性的中间代物产物，储存于植物体内；完全被降解，最终转化成二氧化碳和水[5，6]，从而达到去除有机污染物的目的。

（2）根际生物降解作用。根际是受植物根系活动影响的一个微区，也是植物一土壤一微生物与其环境条件相互作用的场所。根分泌物不仅能提高已存微生物的数量和活性，而且能选择性地影响微生物生长，使根际不同微生物的相对丰度发生改变，从而有利于根际的有机污染物的降解[9]。

研究表明植物根际的微生物数量比非根际区高几十倍，甚至几百倍，微生物的代谢活性也比原土体高，从而提高有机污染物的降解效率[10]。

（3）植物根部分泌的酶可催化降解有机污染物。植物根系分泌的酶可直接降解有关污染物，致使有机污染物从土壤中的解吸和质量转移成为限速步骤[7]，植物死亡后酶释放回到环境中，可以继续发挥分解作用。

美国佐治亚州Athens的EPA实验室从淡水的沉积物中鉴定出脱卤酸硝酸还原酶、过氧化物酶、漆酶和腈水解酶等五种酶，这些酶均来自植物。有研究表明，硝酸盐还原酶和漆酶可降解军火废物如TNT（2，4，6一三硝基甲苯），使之成为无毒物质[8]。

3 植物修复的应用与展望

植物修复技术较常规的重金属污染治理技术已显示出显著的生态、经济和社会效益，具有广阔的应用前景。植物修复可用于石油化工污染、炸药废物、燃料泄漏、氯代溶剂、填埋淋溶液和农药等有机污染物的治理，通常采用植物修复和其他清除方法结合使用。每个清除点需要种植不同的植物联合发挥作用，如苜蓿根系深、有固氮能力，杨树和柳树栽种广泛、耐涝而生长迅速，黑麦和野草生长浓密覆盖力强，可以根据不同植物不同的特点搭配使用。

植物修复是一种有效的土壤污染处理方法，它与其根际微生物共同发挥着分解、富集和稳定污染物的作用。土壤污染植物修复技术是一项非常有前途的新技术，与其它修复技术相比，费用较低，适合在发展中国家发展。虽然我国在超累积植物研究方面还处在起步阶段，但是从己经取得的成果表明，我国科学家有能力开发一批适合我国国情的植物修复技术，建立自主知识产权的植物修复技术。可以预料，植物修复将成为一种泛应用、环境良好和经济有效的修复技术。

在我国，植物修复技术起步较晚，在理论体系、修复机理和修复技术上还有许多不完善、不成熟的地方，有许多基础理论研究和应用实践工作要开展。

参考文献：

[1]高拯民.土壤一植物污染生态研究[M].北京：中国科学技术出版牡，1986.

[2]Newman L A，Reynolds C M.Phytodegradation of organic compounds[J].Current Opinion in Biotechnology， 2004，15（3）：225-230.

[3]骆永明.金属污染土壤的植物修复[J].土壤，1999，31（5）：261-265.

[4]Anderson T A， Guthrie E A， Walton B T. Bioremediation in the rhizosphere[J].Environmental Science & Technology， 1993，27（13）：2630-2636.

[5]Alkorta I， Garbisu C. Phytoremediation of organic contaminants in soils[J]. Bioresource Technology，2001，79（3）：273-276.

[6]Macek T， Mackova M， Ká J. Exploitation of plants for the removal of organics in environmental remediation[J].Biotechnology advances， 2000，18（1）：23-34.

[7]丁克强，骆永明.生物修复石油污染土壤[J].土壤，2001，33（4）：179-184.

[8]刘世亮，骆永明，丁克强，等.土壤中有机污染物的植物修复研究进展[J].土壤，2003，35（3）：187-192.

[9]Steer J， Harris J A.Shifts in the microbial community in rhizosphere and non-rhizosphere soils during the growth of Agrostis stolonifera[J].Soil Biology and Biochemistry，2000，32（6）：869-878.

[10]刘世亮，骆永明.多环芳烃污染土壤的微生物与植物联合修复研究进展[J].土壤，2002，34（5）：257-265.