有机污染物的植物修复

1、关于有机物污染的植物修复讨论进展环境中的有机污染物几乎涵盖了有机化合物的各种类型，主要有多环芳烧、农药、木材防腐 剂、多氯联苯等1。对这些污染物进行全面讨论和掌握很难做到，因此一般优先考虑和掌握一 些危害程度较大、影响范围较广、污染持续时间较长的污染物，如多环芳烧、农药等。尽管修复有机污染环境有物理、化学等诸多方法,但最常用最有效的方法是将污染物从现场 挖走，然后通过光降解或燃烧的方式加以去除，但该法费用昂贵，对于大面积污染土壤难以实施。 此外，物理和化学修复方法还可能破坏当地的生态资源2-3。近20年，以生态毒理学为基本 原理的环境生物修复技术的讨论与应用已得到各国政府和科学家的高度重视,其

2、中植物修复技术 因具有独特的优势而异军突起。其优势在于采用修复植物的提取、挥发、降解作用，可在原位永 久性地解决环境污染问题；修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤，使地表稳定，防止污染土壤 因风蚀或水土流失而带来的污染集中问题，同时修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水 的二次污染；能削减土壤清洁造成的场地破坏，对环境扰动少；止匕外，依靠修复植物的新陈代谢 活动来修复污染环境，本钱较低。1植物修复类型广义的植物修复包括采用植物固定或修复重金属污染土壤、净化水体和空气、清除放射性核 素和采用植物及其根际微生物降解有机污染物等方面4。植物修复的类型有以下5种：（1）植物固定：植物通过转变土壤的化

3、学、生物、物理条件来抑制其中的污染物，使其发 生沉淀或被束缚在腐殖质上，削减其对生物和环境的危害。（2）植物降解：植物汲取污染物后, 在体内同化污染物或释放出某种酶，将有毒物质降解为无毒物。（3）根降解：通过土壤中植物 根系及其四周微生物的活动，把有机污染物分解为小分子产物，或完全矿化为CO2、H2O,去 除其毒性。（4）植物萃取：植物从土壤中汲取金属污染物，并在植物地上局部富集，对植物体 收获后进行处理。（5）植物挥发：植物汲取污染物后，将其降解，散发到大气中，或把原先非 挥发性的污染物变为挥发性污染物送入大气中。2植物修复机理有机化合物能否被植物汲取，并在植物体内发生转移，完全取决于有机化

4、合物的亲水性、可 溶性、极性和分子量5。Cunningham等6觉察，有机质亲水性越强，被植物汲取就越少。 植物主要通过3种机理去除环境中的有机污染物：植物直接汲取有机污染物；植物和根际微生 物的联合作用；植物根系释放分泌物和酶。植物直接汲取植物根对有机物的汲取与有机物的相对亲脂性有关。某些化合物被汲取后，以一种很少能被 生物采用的形式束缚在植物组织中。如采用胡萝卜汲取二氯二苯基一三氯乙烷（DDT）,然后 收获胡萝卜，晒干后完全燃烧以破坏污染物。在此过程中，亲脂性污染物离开土壤进入胡萝卜根 中7。环境中大多数苯系物（BTEX）化合物、有机氯化剂和短链脂肪族化合物都可以通过植物 直接汲取途径去除

5、8。植物和根际微生物的联合作用植物通过向根际分泌氨基酸等低分子有机物而刺激微生物的大量繁殖，可间接促进有机污染 物的根际微生物降解。Anderson等9的试验说明，植物能以多种方式刺激微生物对有机污染 物进行转化，根际微生物在生物降解中起着重要作用。土壤由于植物根系的存在，增加了微生物 的活动和数量。具有植物根系的土壤中，其微生物数量和活性比无根系土壤中微生物数量和活性 增加了 5倍10倍，有的高达100倍，这些微生物可以加速很多种有机农药及三氯乙烯的降解 10,甲基硫类物质和某些杀虫剂也能被几种根际微生物所降解11。Katayama等12进行 了采用根际真菌降解多种有机化合物（如五氯苯酚、D

6、DT等）方面的讨论，试验证明了根际微生 物能对有机污染物的降解起作用。其降解的缘由可能是由于植物根系分泌物刺激了微生物的活 动。Prikry等13的讨论说明，植物根际分泌物的数量与土壤中微生物的存在亲密相关。上述讨论结果说明，植物和根际生物对有机污染物的降解起重要作用。至于植物汲取、积累 和降解与植物通过根际活动而促进有机污染物降解相比，何者更为重要，可能因不同性质的化合 物或同种化合物在不同生态体系中的降解而存在较大差异。植物分泌物和酶的降解作用植物分泌物包括糖类、氨基酸、有机酸、脂肪酸、幽醇、生长素、核甘酸、黄烷酮及其他 化合物，这些化合物能转变土壤的理化条件。现已证明，某些能降解有机污染

7、物的酶类不是来源 于微生物而是来源于植物，如植物根系中的硝基还原酶能对含硝基的有机污染物进行降解14。 植物释放到根系土壤中的酶系统可以直接降解有关的化合物，如硝酸还原酶和漆酶可以降解 TNT,使之成为无毒物质，脱卤酶可降解氯化剂如TCE,生成Cl-、H2O和CO2。修复有机污染的讨论进展植物修复多环芳烧污染植物对多环芳煌虽有肯定的富集力量，但富集力量比拟弱。Ga。等15讨论了 12种植物 对土壤菲和花的汲取与转移状况。当土壤中菲和花投加浓度分别为133、172mg/kg时，植物 根对菲和花的富集系数（植物污染物含量与土壤污染物含量的比值）分别为0.050.67和 0.23-4.44,而茎的富

8、集系数那么分别为0,0060.67和0.0040.12。种植植物与未种植植 物处理相比，在菲、花去除中植物汲取的贡献仅占0.01%和0.24%。植物根系的分泌物对多环芳煌也有肯定的降解力量。Yoshitomi等16采纳同位素示踪技 术，证明了玉米根系分泌物对花具有显著的降解作用。但一般认为，植物在多环芳堤降解中的主 要贡献在于促进了根际微生物的生长，从而间接地促进了污染物的降解。刘世亮等17采用盆 栽试验，讨论了紫花苜蓿在接种和不接种菌根真菌苏格兰球囊霉（Glomuscaledonium）状况 下对土壤中苯并叵花的去除状况。结果说明，植物生长90 d后，尽管不接种菌根真菌的紫花 苜蓿对苯并3花

9、的去除率可以达33.0%53.3%,但接种菌根真菌后，苯并a花的降解率那么 可高达57.0%86.6%,说明接种菌根真菌后根际圈的生物降解力量更强一些。其机理可能在 于接种菌根真菌能提高土壤前的活性，从而促进土壤苯并a花的降解。在根际圈修复的基础上, 假如再实行一些物理化学修复方法，其修复效果可能会进一步提高。Huang等18以杂芬油为 目标污染物，考察了包括物理化学修复、微生物修复和植物修复在内的多进程植物修复系统对多 环芳煌的去除效果。植物修复农药污染一般认为，植物修复有机污染物比拟困难，主要是由于有机污染物通常难溶于水而不易被植 物根系所汲取。很多农药是水溶性的，水溶性农药很简单被植物汲

10、取。讨论说明，萝卜、烟草、 葛苣、菠菜和青菜等对土壤中农药都有较强的汲取力量。蔬菜从土壤中汲取农药力量大小的一般 挨次是根菜,叶菜果菜19。葛苣和萝卜等很简单汲取水溶性乐果，作物与土壤中农药浓度之 比可达5.344.8。其他溶于水或微溶于水的农药，如乙酰甲胺磷、氯唾磷、丙漠磷、氟氯氟菊 酯、毗虫咻、烟碱等杀虫剂，硫酸铜、代森锦锌、代森钱、甲霜灵、万霜灵等杀菌剂，也均能被 植物所汲取。除草剂也能为植物所汲取，这为采用植物进行农药污染土壤修复供应了理论基础。 对大局部不溶于水的杀虫剂、杀菌剂等农药，植物主要采用根际的生物降解作用进行修复。在采用植物修复农药污染的讨论中，凤眼莲(Eihorniacr

11、assipes)得到了较多关注。讨论表 明，根际微生物对凤眼莲清除水溶液中马拉硫磷起到约9%的作用20。阿特拉津对土壤和水 体的污染也日益受到人们的重视。白杨可通过汲取和转化分解作用，降解大局部阿特拉津，在有 些土壤中降解率甚至可达止匕外，狼尾草也能局部降解阿特拉津，甚至可以同时降 解西码津。狼尾草在污染土壤中生长80 d以后，分别降解阿特拉津和西码津45%和52%,未 种植狼尾草的比照只降解22%和20%22o DDT及其代谢物是典型的长久性有机污染物。安 风春等23采用盆栽试验的方法，对10种草本植物降解DDT的潜力进行讨论。结果说明，植 物生长90d后，土壤DDT总含量下降了 19.6%

12、73.0%,其中来自丹麦的植物Taya和美 国的植物Titan对DDT的降解力量最强。通过检测植物体内DDT含量觉察，植物修复的作用 稍微。污染土壤中DDT的去除主要是植物根际圈修复的结果。4结语植物修复的理论讨论涉及很多学科，近年来在环境污染削减掌握讨论领域非常活跃，同时植 物修复技术也带动了一种新兴的环保产业技术的进展24。植物不仅本身能从环境中汲取、积累与降解有机污染物，而且通过促进根际微生物的活动可加速 有机污染物的生物降解，因而植物修复被认为是大有前途的环境修复技术之一。虽然采用植物达 到完全修复污染环境的目的还不能实现，并且修复周期也比拟长，但是植物修复可以最大限度地 降低修复时对

13、环境的扰动。由于植物修复尤其是有机污染环境的植物修复是一个崭新的讨论领 域，依旧存在很多问题，如植物对不同类型和性质有机污染物的修复效果及差异；对植物富集的 有机污染物及代谢产物进行跟踪与危急性评价；以及协调与植物修复重金属污染以及其他环境修 复技术间的关系等，尚有待进一步讨论研讨。参考文献：1沈德中.污染环境的生物修复M.北京:化学工业出版社,2002.2旷远文，温运志,周国逸,有机物及重金属植物修复讨论进展刀,生态学杂 志,2004,23(1):90-96.3李法云，臧树良，罗义.污染土壤生物修复技术讨论J,生态学杂志*003,22(1):35-39.4唐世荣，黄昌勇,朱祖详.采用植物修复

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