植物修复定义
 

　　植物修复技术是指利用植物及其根际微生物的生长与代谢过程，对土壤或地下水中的重金属或有机污染物进行吸收、富集、固定、降解或转化，从而削弱污染物浓度或毒性、恢复土壤生态环境质量。它属于生物修复的一个重要分支，同物理、化学方法一样是土壤污染治理技术体系不可或缺的组成部分，也是土壤污染风险管控与绿色低碳治理的重要手段。
 

　　植物修复污染物的主要途径
 

　　1 植物富集
 

　　主要利用超积累植物将土壤中的污染物(以重金属为典型)吸收至根部或转运至地上部分，随后通过收割植物来去除土壤中的污染物，植物富集多应用于重金属类污染物治理与修复，代表性的超积累植物包括蜈蚣草(Pteris vittata)、东南景天(Sedum alfredii)、伴矿景天(Sedum plumbizincicola)等，用于去除土壤中的砷、镉等污染物。
 

　　2 植物稳定
 

　　植物通过根系分泌物(碳酸根、磷酸根等)或生物分子来存储和固定(沉淀、络合等)污染物，降低其生物有效性和迁移性，防止其扩散到地下水或通过食物链传递，植物稳定的方法也主要针对重金属类污染物，降低其生物有效性从而减轻其生态风险，例如苏里南油脂楠(Virola surinamensis)、白芥(Sinapis alba)等植物具有稳定土壤中镉的潜力。
 

　　3 植物挥发
 

　　植物吸收土壤中污染物后，在体内对其进行转运并转化为气态，再通过叶片气孔释放到大气中。污染物最终离开了土壤或地下水，进入大气圈被稀释、扩散或光化学降解，植物挥发主要适用于汞、硒、砷(部分形态)等能形成气态化合物的元素，以及某些挥发性有机污染物。
 

　　4 植物降解
 

　　植物将污染物吸收进入体内后，伴随着其本身的生长代谢过程，通过体内的酶系统(如细胞色素P450酶系、过氧化物酶、漆酶等)对污染物进行转化和代谢，植物降解途径一般针对有机污染物，如农药、石油烃、内分泌干扰素等。污染物在此将作为碳源被植物利用，一部分矿化生成CO2与水彻底解毒，一部分以母体化合物或中间产物残留于植物体内，还有一部分可能由挥发作用离开植物及土壤。
 

　　5 根际降解
 

　　植物根系分泌的糖类、氨基酸、酶、小分子有机酸等物质，不仅能够调节土壤的微环境(如pH、有机质等)，而且能够刺激部分根际微生物(细菌、真菌等)繁殖并增强其活性，通过微生物作用将有机污染物分解。根际降解同植物降解相似，也主要围绕有机污染物，利用植物与根际微生物之间的协同作用缓解土壤污染，是植物间接影响污染物的过程。
 

　　植物修复污染物的应用案例
 

　　重金属场地植物修复应用案例
 

　　场地背景：
 

　　EPA 超级基金创新技术评价(SITE)示范项目，场地位于美国新泽西特伦顿(Trenton)，场地原是废旧蓄电池厂，历史废电池堆放造成表层土壤铅(Pb)污染，土壤铅含量为408~57 114 mg/kg，超过住宅用地安全限值(400 mg/kg)
 

　　修复方案：
 

　　印度芥菜(Brassica juncea)，搭配向日葵(Helianthus annuus)轮作，印度芥菜根系吸收可溶性铅，并转运富集到地上茎叶，示范处理区域面积77 ft×50 ft(约358 m2)，空白对照小区 40 ft×30 ft(约111 m2)
 

　　修复成效：
 

　　植物地上部成功富集土壤中的铅，向日葵体内的铅含量为400 mg/kg、印度芥菜体内铅含量为830~2 300 mg/kg；种植植物表层土壤(0~15 cm)中铅含量下降超过15%，相比土壤挖掘异位淋洗处置，原位植物修复大幅降低工程成本。
 

　　有机污染场地植物修复应用案例
 

　　场地背景：
 

　　美国北卡罗来纳伊丽莎白城前海岸警卫队燃油库场地，历史长期储存汽油、柴油、航空煤油，油品泄漏进入浅层地下水，形成浮油层。污染物包括BTEX(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、总石油烃(TPH)、甲基叔丁基醚(MTBE)，地下水埋深1.2~2.1m，修复前残留油品总量约579 000L。
 

　　修复方案：
 

　　约 2 hm2示范区，共种植3 250 株苗木，以杂交杨树为主，搭配柳树、火炬松对照，钻孔深栽，树间距约3m×3m，栽种时杨树根系直达含水层，通过植物的蒸腾作用、根际降解、植物降解等方式去除场地污染物。
 

　　修复成效：
 

　　土壤气中TPH 总石油烃去除95%，BTEX去除99%；地下水中 BTEX、MTBE 浓度显著下降，种植区地下水位明显低于外围区域，成功实现水力屏障阻止污染羽向河道扩散。
 

　　植物修复存在的主要问题及局限性
 

　　1 效率瓶颈
 

　　植物通常生长缓慢且生物量不高，草本类植物的生长周期通常数月至数年，而乔木类植物的生长周期则更长，这是限制植物修复效率的核心问题，这意味着通过植物完成对一片污染土壤的修复，往往需要数年甚至数十年的反复种植或维护，时间成本远高于物理或化学修复方法。
 

　　2 环境制约
 

　　植物的生长和吸收能力深受环境条件影响，包括气候与地理环境(如温度、光照、降水等)、土壤性质与质地(如pH、土壤肥力、土壤透气性等)、土著植物生态位竞争、污染物的生物有效性等。另外修复植物虽然能够降低土壤中的重金属、有机污染物含量，但其生长也受污染物浓度及毒性胁迫，在高浓度污染环境中难以生长，而对中低污染浓度更有效，场地内的环境条件可能导致修复植物难以定殖或修复效果不稳定。
 

　　3 生态安全
 

　　这是一个容易被忽视但后果严重的风险，一方面，修复植物具有生物入侵的潜在生态风险，利用植物修复污染物时需要修复植物生长快、生物量大、抗逆性强，但这也恰恰是入侵植物的典型特征，修复植物可能并非污染场地的土著生物，既存在定殖困难的问题又存在生物入侵、改变原生态系统的风险；另一方面，用于修复的植物富集了大量重金属后，如果管理不当，可能被昆虫、鸟类或牲畜啃食，污染物沿着食物链逐级传递和放大，最终可能仍会造成二次污染或威胁人体健康。
 

　　4 末端治理
 

　　重金属往往难以发生形态转化，利用超积累植物去除污染物时，仅仅只是将土壤中的重金属转移至植物体内，而植物生物质中则富含重金属，如果处置不当，随着植物的腐烂、分解，其中的污染物仍可以通过淋溶等方式重新释放回环境，造成二次污染。
 

　　来源：朱清禾(固土所)
 

　　原标题：污染土壤植物修复技术及应用