朱繼強(qiáng)

（上格環(huán)境科技（上海）有限公司 上海 200062）

引言

土地是自然生態(tài)環(huán)境的構(gòu)成要素，也是人類文明發(fā)展延續(xù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。植物土壤生態(tài)體系則是陸地生態(tài)環(huán)境體系可以自行循環(huán)的綜合平臺，也是無機(jī)質(zhì)和有機(jī)質(zhì)進(jìn)行交換的中介系統(tǒng)。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，滲入土壤內(nèi)部的污染元素總量已極大超出土體環(huán)境的自我凈化能力，導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤污染[1]。

20世紀(jì)80年代，人們第一次采取植物治理措施來修復(fù)土壤污染。植物治理措施的內(nèi)容含有對重金屬影響的土體進(jìn)行處理以及使用植物固定開展處理作業(yè)，清除水源和大氣的污染，清除具有放射性的元素，利用植物以及植物的根系菌類群落來徹底消除有機(jī)污染物[2]。

1 植物修復(fù)機(jī)理

現(xiàn)在，國內(nèi)利用植物修復(fù)技術(shù)清除生態(tài)環(huán)境污染的研究基本上是圍繞土壤污染的修復(fù)開展的。利用植物生物作用進(jìn)行污染修復(fù)，其機(jī)理是根據(jù)植物可以吸收以及超過正常量對一類或者多類化學(xué)元素進(jìn)行積累的原理，根據(jù)植物和其共同存在的微生物系統(tǒng)，包含有植物對于毒害元素的吸取和消化，根部系統(tǒng)制造物質(zhì)和土體內(nèi)部存在的微型元素對于毒害物質(zhì)的吸收效果等多種影響，對自然生態(tài)條件中的污染物質(zhì)開展高效處理[3]。因?yàn)橥寥乐邪奈廴疚镔|(zhì)的區(qū)別，其治理修復(fù)的原理也有所區(qū)別，而目前在土體影響處理領(lǐng)域比較關(guān)注的是有機(jī)毒害物質(zhì)以及重金屬的土體毒害的植物修復(fù)方法。植物修復(fù)機(jī)理見下圖所示。

圖1 植物修復(fù)技術(shù)機(jī)理

2 污染土壤的植物修復(fù)措施

根據(jù)植物恢復(fù)措施的全部污染物質(zhì)種類，能夠把植物恢復(fù)分成有機(jī)污染物質(zhì)以及重金屬的植物恢復(fù)措施，在自然環(huán)境內(nèi)部不少植物都可以富集土體內(nèi)部的重金屬元素，大部分可以處理土體內(nèi)部存在的毒害物質(zhì)的植物存在一個共性，也就是說植物的地面以上的組織存在的重金屬污染物質(zhì)的比例比植物地面以下組織的重金屬比例更大，對于土壤中的有機(jī)污染物質(zhì)進(jìn)行清除可以利用揮發(fā)機(jī)理把污染物質(zhì)進(jìn)行有效釋放，比如說牛毛草利用其根部系統(tǒng)對于土壤中含有的多環(huán)芳烴進(jìn)行吸附，同時可以利用植物揮發(fā)作用將多環(huán)芳烴中的萘進(jìn)行有效清除，通過研究分析可以得出結(jié)論，大部分植物在對土壤中的污染物質(zhì)進(jìn)行富集清除的時候，其自身生產(chǎn)過程尚未發(fā)生較為明確的毒害情況[4]。

2.1 重金屬污染土壤植物修復(fù)措施

通常，重金屬在污染土壤介質(zhì)內(nèi)部的自然消化周期比較長，周期都是幾百年甚至上千年，所以重金屬對于土壤的污染程度很難被外界察覺，具有較強(qiáng)的隱蔽特性、長周期特性以及無法逆轉(zhuǎn)的特性，而對于重金屬污染的土壤進(jìn)行清除在國內(nèi)外土壤污染修復(fù)領(lǐng)域都是十分棘手的問題。

一般植物恢復(fù)措施是采取植物開展土壤毒害元素清除和減少的影響處理措施，例如通過在受到重金屬污染的土體內(nèi)部種植可以對重金屬污染物質(zhì)擁有特別耐受性質(zhì)以及富集功能的超大富集的植物，能夠在短時間內(nèi)把數(shù)量較多的污染物質(zhì)富集以及吸收到植物內(nèi)部，并且通過植物內(nèi)部的輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到植物地表之上的部分，然后利用人工或者機(jī)械進(jìn)行植物收割，再進(jìn)行焚燒后對殘余的重金屬物質(zhì)進(jìn)行有效回收處理，進(jìn)而達(dá)到減少污染土壤內(nèi)部重金屬比例的效果，最終完成了污染土壤處理的目的。

因?yàn)橹亟饘贌o法被降解處理，因此如果想要在土壤中把重金屬進(jìn)行徹底清理，僅僅可以把重金屬從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N形式，因此對于重金屬進(jìn)行植物恢復(fù)的方式包含兩類，第一類為利用植物自身的生長機(jī)理對重金屬在污染土體內(nèi)部的存在方式進(jìn)行調(diào)整，讓重金屬進(jìn)行固定，減緩重金屬在污染土壤內(nèi)部的生物可利用特性以及移動能力，第二種是利用植物的揮發(fā)作用和吸收作用，實(shí)現(xiàn)對重金屬含量的減少、凈化以及清除的效果。通常依靠植物對重金屬影響的土體修復(fù)的影響階段以及原理，其恢復(fù)措施能夠被總結(jié)為三類，第一類是植物的吸收措施，第二類是植物穩(wěn)定措施，第三類是植物揮發(fā)措施，幾種植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對比如表1所示。

表1 植物修復(fù)技術(shù)對比

2.2 有機(jī)污染物污染土壤植物修復(fù)措施

采取植物對于土體內(nèi)部有機(jī)毒害元素的原理以及植物進(jìn)行重金屬影響修復(fù)比較起來更為復(fù)雜，主要包含揮發(fā)性影響、分解影響、轉(zhuǎn)換影響、消化影響以及吸取影響?？紤]到土體內(nèi)部的有機(jī)毒害元素不會在植物的組織中得到消化，而且當(dāng)植物內(nèi)部進(jìn)行輸送的過程，很大程度上受到有機(jī)污染元素親水類型、可溶解類型以及極性和分子量類型的影響。如果有機(jī)的毒害物質(zhì)自身親水程度很強(qiáng)，則能夠受到植物消化的成分就會相應(yīng)變少。

通常植物對于自然條件下土體內(nèi)部的有機(jī)類型的毒害物質(zhì)進(jìn)行清除的措施包括三種，植物與其地下組織微型生物種群共同影響、植物地下組織生產(chǎn)酶元素以及分泌元素、植物自身完全吸收有機(jī)類型的污染元素。利用植物對受影響的土體內(nèi)部的有機(jī)類型的毒害元素進(jìn)行及時消化的情況下，有機(jī)類型的毒害元素能夠在植物作用下完全得到消化，當(dāng)有機(jī)污染物被吸收到植物內(nèi)部后，有的物質(zhì)自身狀態(tài)和性質(zhì)都不會出現(xiàn)任何轉(zhuǎn)變，僅僅停留在植物內(nèi)部組織中，不過很多元素則會在植物成長循環(huán)過程時出現(xiàn)一定水平的轉(zhuǎn)移或者分解現(xiàn)象，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成為對植物缺少危害的其他元素繼續(xù)保持在植物自身內(nèi)部，有的物質(zhì)能夠全部得到降解進(jìn)而礦化成為水和二氧化碳。

植物的根部生態(tài)系統(tǒng)分泌物質(zhì)以及分解的產(chǎn)物給微生物的繁殖制造了必須的營養(yǎng)來源，因此在根系周圍出現(xiàn)了較多的微生物群落，進(jìn)而可以讓植物根系區(qū)域中存在的有毒有害物質(zhì)加快降解過程，并且可以使用生物對于有毒有害的有機(jī)物質(zhì)導(dǎo)致的污染土壤進(jìn)行有效修復(fù)，如果想要從目前單純的土壤根部體系生態(tài)環(huán)境向全范圍的土壤植物生態(tài)體系分析變化，一方面必須將植物根部系統(tǒng)微型的生物種群對于土體內(nèi)部有機(jī)類型的毒害物質(zhì)的分解進(jìn)行細(xì)致分析，一方面仍舊需要對植物在土體內(nèi)部的有機(jī)類型的毒害物質(zhì)的分解以及穩(wěn)定方面起到的積極影響開展分析。

3 污染土壤治理應(yīng)用分析

2016年4月至2016年10月，本人主持寧波某制藥廠土壤污染治理修復(fù)項(xiàng)目，在該市環(huán)境保護(hù)相關(guān)部門對受到影響的區(qū)域進(jìn)行認(rèn)真研究分析的前提下，進(jìn)行了土體毒害元素影響程度的現(xiàn)場檢測以及評價作業(yè)，在進(jìn)一步確定污染范圍和程度后開展治理工作。本項(xiàng)目治理工期為半年，工程費(fèi)用470萬。

在受污染的土體區(qū)域開展現(xiàn)場檢測之前，應(yīng)當(dāng)對檢測的孔洞進(jìn)行去人，根據(jù)土體區(qū)域的面積大小，確定了60個基本孔洞，并且收集了80個土樣進(jìn)行相關(guān)檢測。

在本項(xiàng)目中因?yàn)槲廴疚镔|(zhì)主要為重金屬元素同時還包含少量的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)，因此應(yīng)當(dāng)利用植物恢復(fù)措施對受污染的土體進(jìn)行清理作業(yè)，同時又考慮項(xiàng)目的方便性、經(jīng)濟(jì)性和有效性，選用熱解吸技術(shù)配合植物修復(fù)技術(shù)治理土壤污染物。

土壤污染物主要為重金屬Cd，土壤中的Cd能夠分為鐵錳氧化元素的組合形式、有機(jī)元素形式、殘余物質(zhì)形式、碳酸鹽的結(jié)合形式、DTPA能夠提取的形式、交換形式、可還原形式、水溶形式，其中碳酸鹽的組合形態(tài)以及可互換形式的比例會在很大程度上對植物進(jìn)行Cd的吸收帶來影響。根據(jù)篩選研究可知十字花科蕓薹屬的作物內(nèi)部中許多種類或者基因類型都存在比較理想的消化累計(jì)Cd的能力，國內(nèi)種植面積較大的油菜也屬于該種植物，因此在本次項(xiàng)目中選擇具有積累Cd特性并且還有比較高的生物量的油菜基因型進(jìn)行土壤重金屬污染修復(fù)。

本地塊的土壤毒害元素主要是重金屬元素同時還含有一部分有機(jī)類型元素，該有機(jī)類型元素還具有一定的揮發(fā)性質(zhì)，處于防止在進(jìn)行土體污染物質(zhì)的清理過程中對周圍居民小區(qū)造成不必要的影響的目的，應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)場清理作業(yè)流程進(jìn)行科學(xué)管理，必須經(jīng)常在車輛行駛路面進(jìn)行灑水作業(yè)，確保不產(chǎn)生揚(yáng)塵污染，并且要求進(jìn)出車輛緩行以減少揚(yáng)塵量，安排專門工作人員對進(jìn)出施工車輛進(jìn)行認(rèn)真清洗。

本項(xiàng)目利用植物修復(fù)技術(shù)清理大概4000噸受到影響的土壤，熱解吸清理約3800噸受到影響的土壤。整個治理工作通過了上級環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)的驗(yàn)收，并且投入了正常運(yùn)行。

結(jié)語

因?yàn)橹参镄迯?fù)技術(shù)本身的特點(diǎn)，植物修復(fù)無法對所有受到污染的土壤進(jìn)行有效修復(fù)，所以在利用植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行污染土壤修復(fù)工作之前，必須對于治理區(qū)域開展植物治理技術(shù)應(yīng)用操作性的檢查分析，掌握受影響土壤的天然環(huán)境、作物類型、天氣資料，并且利用取得的樣品對污染土壤的物理學(xué)指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)以及生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析判斷，最后才對能否進(jìn)行植物修復(fù)措施進(jìn)行確認(rèn)。