邵新宇

【摘 要】近些年來，如何控制和減輕對土壤的污染和危害，已經(jīng)成為一個(gè)日益突出的問題，文中作者簡單描述了我國土壤污染的形式，介紹了植物修復(fù)技術(shù)的機(jī)理及優(yōu)點(diǎn)，并在文章最后論述了植物修復(fù)技術(shù)的局限性及影響因素。

【關(guān)鍵詞】土壤污染；土壤修復(fù)；植物修復(fù)技術(shù)

引言

土壤污染是指各種外來物質(zhì)進(jìn)入土壤并積累到一定程度，超過土壤本身的自凈能力，而導(dǎo)致土壤性狀變劣、質(zhì)量下降的現(xiàn)象。我國土壤污染的總體形勢嚴(yán)峻，部分地區(qū)土壤污染嚴(yán)重，在重污染企業(yè)或工業(yè)密集區(qū)、工礦開采區(qū)及周邊地區(qū)、城市和城郊地區(qū)出現(xiàn)了土壤重污染區(qū)和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。土壤污染途徑多，原因復(fù)雜，控制難度大。土壤環(huán)境監(jiān)督管理體系不健全，土壤污染防治投入不足，全社會防治意識不強(qiáng)。由土壤污染引發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題和群體性事件逐年增多，成為影響群眾身體健康和社會穩(wěn)定的重要因素。土壤是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，是人類生存與發(fā)展最重要和最基本的綜合性自然資源。我們不能坐以待斃，要加強(qiáng)研究，采取措施，切實(shí)阻止土壤污染繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢，清除被稱為“化學(xué)定時(shí)炸彈”的土壤污染。植物修復(fù)技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一種非常有前途的污染治理技術(shù)。本文介紹了用植物去除土壤中有機(jī)污染物和重金屬的植物修復(fù)技術(shù)，并對植物修復(fù)技術(shù)的未來做了展望。

1.造成我國土壤污染的原因

1.1過量施用化肥

雖然施用化肥是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的重要措施，但長期大量使用氮、磷等化學(xué)肥料，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)、耕地土壤退化、耕層變淺、耕性變差、保水肥能力下降、生物學(xué)性質(zhì)惡化，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量；未被植物吸收利用和根層土壤吸附固定的養(yǎng)分，都在根層以下積累或轉(zhuǎn)入地下。殘留在土壤中的氮、磷化合物，在發(fā)生地面徑流或土壤風(fēng)蝕時(shí)，會向其他地方轉(zhuǎn)移，擴(kuò)大了土壤污染范圍。過量使用化肥還使飼料作物含有過多的硝酸鹽，妨礙牲畜體內(nèi)氧氣的輸送，使其患病，嚴(yán)重導(dǎo)致死亡。

1.2農(nóng)藥是土壤的主要有機(jī)污染物

直接進(jìn)入土壤的農(nóng)藥，大部分可被土壤吸附，殘留于土壤中的農(nóng)藥，由于生物和非生物的作用，形成具有不同穩(wěn)定性的中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)物無機(jī)物。噴施于作物體上的農(nóng)藥，除部分被植物吸收或逸入大氣外，約有1/2左右散落于農(nóng)田，又與直接施用于田間的農(nóng)藥構(gòu)成農(nóng)田土壤中農(nóng)藥的基本來源。農(nóng)作物從土壤中吸收農(nóng)藥，在植物根、莖、葉、果實(shí)和種子中積累，通過食物、飼料危害人體和牲畜的健康。

1.3重金屬元素引起的土壤污染

全國320個(gè)嚴(yán)重污染區(qū)約有548萬hm2土壤，大田類農(nóng)產(chǎn)品污染超標(biāo)面積占污染區(qū)農(nóng)田面積的20%，其中重金屬污染占80%，糧食中重金屬鎘、砷、鉻、鉛、汞等的超標(biāo)率占10%。被公認(rèn)為城市環(huán)境質(zhì)量優(yōu)良的公園存在著嚴(yán)重的土壤重金屬污染。汽油中添加的防爆劑四乙基鉛隨廢氣排出污染土壤，使行車頻率高的公路兩側(cè)常形成明顯的鉛污染帶。砷被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑，硫化礦產(chǎn)的開采、選礦、冶煉也會引起砷對土壤的污染。汞主要來自廠礦排放的含汞廢水。土壤組成與汞化合物之間有很強(qiáng)的相互作用，積累在土壤中的汞有金屬汞、無機(jī)汞鹽、有機(jī)絡(luò)合態(tài)或離子吸附態(tài)汞，所以，汞能在土壤中長期存在。鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車尾氣沉降，磷肥中有時(shí)也含有鎘。

1.4污水灌溉對土壤的污染

我國污水灌溉農(nóng)田面積超過330萬hm2。生活污水和工業(yè)廢水中，含有氮、磷、鉀等許多植物所需要的養(yǎng)分，所以合理地使用污水灌溉農(nóng)田，有增產(chǎn)效果。未經(jīng)處理或未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)污水中含有重金屬、酚、氰化物等許多有毒有害的物質(zhì)，會將污水中有毒有害的物質(zhì)帶至農(nóng)田，在灌溉渠系兩側(cè)形成污染帶。

1.5大氣污染對土壤的污染

大氣中的二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等有害物質(zhì)，在大氣中發(fā)生反應(yīng)形成酸雨，通過沉降和降水而降落到地面，引起土壤酸化。冶金工業(yè)排放的金屬氧化物粉塵，則在重力作用下以降塵形式進(jìn)入土壤，形成以排污工廠為中心、半徑為2～3 km范圍的點(diǎn)狀污染。

1.6固體廢物對土壤的污染

污泥作為肥料施用，常使土壤受到重金屬、無機(jī)鹽、有機(jī)物和病原體的污染。工業(yè)固體廢物和城市垃圾向土壤直接傾倒，由于日曬、雨淋、水洗，使重金屬極易移動，以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤擴(kuò)散。

1.7牲畜排泄物和生物殘?bào)w對土壤的污染

禽畜飼養(yǎng)場的廄肥和屠宰場的廢物，其性質(zhì)近似人糞尿。利用這些廢物作肥料，如果不進(jìn)行物理和生化處理，則其中的寄生蟲、病原菌和病毒等可引起土壤和水域污染，并通過水和農(nóng)作物危害人群健康。

1.8放射性物質(zhì)對土壤的污染

土壤輻射污染的來源有鈾礦和釷礦開采、鈾礦濃縮、核廢料處理、核武器爆炸、核實(shí)驗(yàn)、燃煤發(fā)電廠、磷酸鹽礦開采加工等。大氣層核試驗(yàn)的散落物可造成土壤的放射性污染，放射性散落物中，90Sr、137Cs的半衰期較長，易被土壤吸附，滯留時(shí)間也較長。

2.植物修復(fù)機(jī)理及優(yōu)點(diǎn)

植物修復(fù)是利用可超富集重金屬的植物吸收、積累環(huán)境中的污染物，并降低其毒害的環(huán)保生物技術(shù)。根據(jù)修復(fù)植物在某一方面的修復(fù)功能和特點(diǎn)可將植物修復(fù)分為三種基本類型：植物提取修復(fù)，植物穩(wěn)定修復(fù)和植物揮發(fā)修復(fù)。

2.1植物修復(fù)機(jī)理

2.1.1植物提取修復(fù)

利用重金屬積累植物或超積累植物將土壤中的重金屬提取出來，富集并搬運(yùn)到植物根部可收割部分和植物地上的枝條部位。植物提取修復(fù)是目前研究最多且最有發(fā)展前途的一種植物修復(fù)技術(shù)。

2.1.2植物揮發(fā)修復(fù)

植物揮發(fā)是利用植物的吸收、積累和揮發(fā)而減少土壤中一些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收到體內(nèi)后將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中。目前，在這方面研究最多的是金屬元素汞和非金屬元素硒。植物揮發(fā)修復(fù)技術(shù)只限于揮發(fā)性重金屬的修復(fù)，應(yīng)用范圍較小，而且將汞、硒等揮發(fā)性重金屬轉(zhuǎn)移到大氣中有沒有環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)仍有待于進(jìn)一步研究。

2.1.3植物穩(wěn)定修復(fù)

利用重金屬耐性植物降低重金屬的活性，從而減少重金屬被淋濾到地下水或通過空氣載體擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。目前，該技術(shù)在礦區(qū)大量使用，如廢棄礦山的復(fù)墾工程，各種尾礦庫的植被重建等。值得注意的是植物穩(wěn)定也并沒有將重金屬從土壤中徹底清除，當(dāng)土壤環(huán)境發(fā)生變化時(shí)仍可能重新活化并恢復(fù)毒性。植物穩(wěn)定修復(fù)的作用主要有兩方面：一是通過根部累積、沉淀、轉(zhuǎn)化重金屬，或通過根表面吸附作用固定重金屬。二是保護(hù)污染土壤不受風(fēng)蝕、水蝕，減少重金屬滲漏污染地下水和向四周遷移污染周圍環(huán)境。植物穩(wěn)定修復(fù)并沒有從土壤中將重金屬去除，只是暫時(shí)將其固定，在減少污染土壤中重金屬向四周擴(kuò)散的同時(shí)，也減少其對土壤中的生物的傷害。但如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的可利用性可能又會發(fā)生變化，因而，沒有徹底解決重金屬污染問題。重金屬污染土壤的植物穩(wěn)定修復(fù)是一項(xiàng)正在發(fā)展中的技術(shù)，若與原位化學(xué)鈍化技術(shù)相結(jié)合可能會顯示出更大的應(yīng)用潛力。未來的研究方向可能是耐性植物、特異根分泌植物的篩選，以及穩(wěn)定修復(fù)植物與原位鈍化聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究。

2.2植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

植物修復(fù)技術(shù)較其他物理的，化學(xué)的和生物的方法更受社會歡迎。該技術(shù)成本較低，據(jù)美國的實(shí)踐，植物修復(fù)比物理化學(xué)處理的費(fèi)用低了幾個(gè)數(shù)量級，此技術(shù)在清潔土壤中金屬的同時(shí)，還可清楚污染土壤周圍的大氣或水體中的污染物，有美化環(huán)境的作用，易為社會所接受。

此外，植物修復(fù)重金屬污染的過程也是土壤有機(jī)質(zhì)含量及土壤肥力增加的過程，被植物修復(fù)過得干凈農(nóng)田更適合多種農(nóng)作物生長。生物固化技術(shù)能使地表長期穩(wěn)定，控制風(fēng)蝕，水蝕，有利于生態(tài)環(huán)境改善，而且維持成本較低。植物的蒸騰作用還可以防止污染物向下遷移，同時(shí)，植物把氧氣供給根際可促進(jìn)根際有機(jī)物的降解。

3.植物修復(fù)技術(shù)的局限性及影響因素

3.1植物修復(fù)技術(shù)的局限性

重金屬污染嚴(yán)重的土壤，適宜選用超積累植物，而污染較輕的土壤則需要選用耐重金屬植物；植物修復(fù)過程通常較為緩慢，對土壤肥力，氣候，水分。鹽度，酸堿度，排水與灌溉系統(tǒng)等條件和認(rèn)為條件有一定的要求；植物修復(fù)往往會受土壤毒物毒性的限制，一種植物常常只能吸收一種或兩種重金屬，對土壤中其他濃度較高的重金屬會表現(xiàn)出某些中毒癥狀，從而限制了植物修復(fù)技術(shù)在多種重金屬污染土壤治理方面的應(yīng)用；用于清理重金屬污染土壤的超累積植物通常都比較矮小，生物量低，生長緩慢，生長周期較長的類型，因而修復(fù)效率低，不利于機(jī)械作業(yè)；用于清理重金屬污染的植物往往會通過器官腐爛，落葉等途徑使重金屬污染物重返土壤。因此必須在植物落葉前收割處理。

3.2植物修復(fù)技術(shù)的影響因素

首先了解受重金屬污染的土壤所處的地理，海拔條件，以便選擇合適生長在該條件下的耐受重金屬植物和超累積植物種類進(jìn)行污染土壤的植物修復(fù)；將整個(gè)需要治理的污染土壤納入土地使用和規(guī)劃管理方案中進(jìn)行總體設(shè)計(jì)與考慮；對土壤的酸堿度，植物的耐鹽度進(jìn)行調(diào)查；了解治理土壤的含水量及水分供給狀況；掌握擬治理土壤的營養(yǎng)供給狀況，以便擬定合適的施肥計(jì)劃；調(diào)查重金屬污染土壤的污染狀況，了解重金屬的化學(xué)形態(tài)及植物的可利用性，以便從土壤化學(xué)的角度采取相應(yīng)措施增加植物對重金屬的吸收量。此外，對植物遭受自然災(zāi)害的復(fù)原能力，植物病蟲害，良好的灌溉與排水系統(tǒng)也是需要考慮的因素。

4.結(jié)束語

隨著土壤污染植物修復(fù)研究的深入，使得土壤污染植物修復(fù)效率更高，投入降低，消除二次污染，不破壞原有生態(tài)環(huán)境，運(yùn)行操作更簡單，達(dá)到長期的效果，土壤污染的植物修復(fù)的應(yīng)用前景將更加廣闊。