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植物修复法

植物修复法(Phytoremediation)是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。植物修复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用,可以净化土壤或水体中的污染物,达到净化环境的目的,因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。它具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。自20世纪90年代以来,植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。

植物修复过程中可以具体分为5种:

phytoextraction植物提取

phytostabilisation植物固定

phytovolatilization植物挥发

phytoinfiltration植物过滤

phyto-enhanced degradation植物加强的降解作用

原理: 植物转化也称植物降解(Phytodegradation),指通过植物体内的新陈代谢作用将吸收的污染物进行分解,或者通过植物分泌出的化合物(比如酶)的作用对植物外部的污染物进行分解。

植物转化技术使用于疏水性适中的污染物, 如BTEX, TCE, TNT等军用排废. 对于疏水性非常强的污染物, 由于其会紧密结合在根系表面和土壤中, 从而无法发生运移. 对于这类污染物, 更适合采用之后提到的植物固定和植物辅助生物修复技术来治理.

原理: 借助植物羽状根系所具有的强烈吸持作用, 从污水中吸收, 浓集, 沉淀金属或有机污染物.

植物根系可以吸附大量的铅, 铬等金属. 另外也可以用于放射性污染物, 疏水性有机污染物(如三硝基甲苯TNT)的治理.

进行根滤作用所需要的媒介以水为主. 因此根滤是水体, 浅水湖和湿地系统进行植物修复的重要方式, 所选用的植物也以水生植物为主.

(Plant-Assisted Bioremediation)

原理:通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态,挥发出土壤和植物表面,达到治理土壤重金属污染的目的。

有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发,大大减轻土壤的重金属污染。如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式挥发去除。还有的研究表明烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的零价汞。Rugh等将细菌的汞还原酶基因转入Arabidopsistfialiana中,发现该植物对HgCl2的抗性和将Hg2+还原为Hg的能力明显增强。

这一方法只适用于挥发性污染物,植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质,以减轻环境害。

由于这一方法只适用于挥发性污染物,应用范围很小,并且将污染物转移到大气和(或)异地土壤中对人类和生物又一定的风险,因此,它的应用将受到限制。

原理:种植一些特殊植物,利用其根系吸收污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部,通过收割地上部物质带走土壤中污染物的一种方法。

植物提取作用是目前研究最多,最有发展前景的方法。该技术利用的是一些对重金属具有较强忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点,并具备对多种重金属较强的富集能力。

此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。

原理:利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害物质的一种方法。

植物在植物稳定中主要有两种功能:

1.保护污染土壤不受侵蚀,减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移;

2.通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。

应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素,以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。

然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除,只是暂时将其固定,使其对环境中的生物不产生毒害作用,但并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。如果环境条件发生变化,重金属的生物可利用性可能又会发生改变。因此,植物固定不是一个很理想的修复方法。

从1999年开始,在国家“863”计划、“973”计划和国家自然科学基金重点项目的支持下,地理科学与资源研究所环境修复中心研究员陈同斌带领的研究组筛选出一种砷超富集植物,解决了砷污染土地植物修复技术中的一系列关键难题,在国际上建立了第一个砷污染土地的植物修复示范工程,并先后在广西河池和云南红河州开始推广应用。

此外关于水体污染植物修复技术(漂浮植物修复技术)的研究工作也在推行之中。

优点

花费低,适应性广,无二次污染物

缺点

修复周期长

对于深层污染的修复有困难

由于气候及地质等因素使得植物的生长受到限制

存在污染物通过“植物动物”的食物链进入自然界的可能


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