有机污染物的植物修复

有机污染物的植物修复昨天，爸爸说要做牛排，我以为是他随便说说的而已，没想到，他居然真的去做了，他从外面买来牛肉，番茄酱，花生油等等，到了晚上，他就开始动手做了。他把牛肉放在微波炉的专用工具，然后倒上花生油，两面都倒一下，然后，放入微波炉里，使用烤箱功能，烤了大约二十几分钟，端出来后，你是不是以为就可以开吃了？不是哦，吃牛排怎么能少得了配料？爸爸把番茄酱倒入碗里，小心的放入微波炉里，几分钟后，“叮”的一声，是的，牛排大功告成！妈妈拿了两个小碟子，还有小叉子，放在我和爸爸的面前，爸爸把番茄酱倒入碟子上，然后爸爸帮我切牛排，一块一块的，我迫不及待的叉了一块，然后粘一点儿番茄酱，尝了一口。“啊！真好吃耶，”我一边嚼，一边肯定的点点头，说，“就是有一点点硬。”爸爸说：“应该是烤了太久了。”我听后，说：“嗯，不过也很好吃啊。”“嘿嘿，你爸爸的手艺也不错吧。”我爸爸笑了，我也跟着他笑。爸爸真好，给我做牛排吃！有机污染物的植物修复有机污染物的植物修复昨天，爸爸说要做牛排，我以为是他随便说说的而已，没想到，他居然真的去做了，他从外面买来牛肉，番茄酱，花生油等等，到了晚上，他就开始动手做了。他把牛肉放在微波炉的专用工具，然后倒上花生油，两面都倒一下，然后，放入微波炉里，使用烤箱功能，烤了大约二十几分钟，端出来后，你是不是以为就可以开吃了？不是哦，吃牛排怎么能少得了配料？爸爸把番茄酱倒入碗里，小心的放入微波炉里，几分钟后，“叮”的一声，是的，牛排大功告成！妈妈拿了两个小碟子，还有小叉子，放在我和爸爸的面前，爸爸把番茄酱倒入碟子上，然后爸爸帮我切牛排，一块一块的，我迫不及待的叉了一块，然后粘一点儿番茄酱，尝了一口。“啊！真好吃耶，”我一边嚼，一边肯定的点点头，说，“就是有一点点硬。”爸爸说：“应该是烤了太久了。”我听后，说：“嗯，不过也很好吃啊。”“嘿嘿，你爸爸的手艺也不错吧。”我爸爸笑了，我也跟着他笑。爸爸真好，给我做牛排吃！植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用，已被很多研究所证实。植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。植物根际分泌物刺激了细菌的转化作用，在根区形成了有机碳，根细胞的死亡也增加了土壤有机碳，这些有机碳的增加可阻止有机化合物向地下水转移，也可增加微生物对污染物的矿化作用（Chaineau等2000，吴畏等2019）。董春香等（2019）在研究除草剂阿特拉津的生物降解时，发现微生物对阿特拉津的矿化作用与土壤有机碳成分直接相关。植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用，已被很多研究所证实。植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。植物根际分泌物刺激了细菌的转化作用，在根区形成了有机碳，根细胞的死亡也增加了土壤有机碳，这些有机碳的增加可阻止有机化合物向地下水转移，也可增加微生物对污染物的矿化作用（Chaineau等2000，吴畏等2019）。董春香等（2019）在研究除草剂阿特拉津的生物降解时，发现微生物对阿特拉津的矿化作用与土壤有机碳成分直接相关。四、植物修复有机污染物的研究与应用

1、影响植物修复的因素

环境条件包括土壤水分、pH、有机质含量、孔隙度等,这些因素会间接决定土壤微生物的数量、种类和生物活性。Brown等（1994）指出pH的变化显著影响耐重金属植物对重金属的吸收,在不同pH值处理的被Zn、Cr污染的土壤盆栽试验中,天蓝遏蓝菜（T·

careulescens）吸收的Zn、Cr量大小值随土壤pH值下降而增加。

污染物性质在低pH值下重金属呈吸附态进入土壤溶液,会增加植物对重金属的生物获取量。有机化合物的亲水性大小是影响它能否被植物吸收的因素之一,亲水性越大,进入土壤溶液的机会越小,被植物吸收量越少。通常多环芳烃（PAHs）环的数目越多越难被植物降解。吴龙华等（2019）指出在土壤中加入EDTA会增加金属的活性和可溶性,但EDTA活化土壤重金属存在污染地下水的风险,这一点必须加以考虑。

植物种类

Paterson等（1990）发现有88种植物能有效吸收和富集70余种有机污染物;Bellin和O′Connor（1990）发现有些植物对重金属的耐受性特别高,其体内重金属含量是同类土壤上其他植物的100倍或1000倍。如果能找到或驯化出这种植物(超富集植物),植物修复效率将大幅提高。遏蓝菜属植物Thlaspirotundifoliumspp.cepaeifolium是已知的唯一能富集Pb的植物。不同植物甚至同一种植物的亚种或变种所产生的分泌物和酶的种类、数量、功效是不同的,这对植物修复的功效产生一定的影响。经基因工程改造的植物能显著提高修复的功效。如改造的拟南芥菜和烟草在能杀死未改造种的Hg2+浓度下存活,并把有毒的Hg2+变为低度的单质Hg挥发掉。根系分布许多植物根系分布很窄,穿透的深度受土壤条件和土壤结构的影响。Blaylock等（2019）用芥菜型油菜（Brassicajuncea）提取土壤中的Pb污染物时,其深度最多只能达到15cm,而Pb的移动范围在15～45cm。但在有些情况下,根的深度可达110cm,并扩展到高浓度的污染物的土壤中。修复过程发生时植物根系必须和污染物接触,所以根系的分布深度直接影响着被修复土壤或地下水的深度。多数能富集重金属污染物的植物根系分布在土壤表层,这对植物修复的效果会产生影响。污染物浓度和滞留时间柳树(Salixnigra)能降解除草剂Bentazon,但当除草剂的浓度太高时,会对植物产生毒害,使植物无法生长或引起植物生长的衰退。Conger等（2019）指出浓度在1000～2000mg·kg时,Bentazon对6种植物产生毒害。土壤中存留几年的污染物的生物获取量比新鲜污染物要少的多,降低植物的修复功效（Bruce2019）。2、植物促进农药的降解研究

植物以多种方式协助微生物转化氯代有机化合物，其根际在生物降解中起着重要的作用并可以加速许多农药以及三氯乙烯的降解。首先，植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，并有着独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物；其次，植物根际分泌物刺激了细菌的转化作用。植物可向土壤环境中释放大量分泌物（糖类、醇类和酸类等），其数量约占年光合作用产量的10％～20％；另外，植物为微生物提供适宜的生存场所，并可为好氧菌提供好氧环境使好氧转化作用能够正常进行。植物微生物界面相互作用以加速降解的研究是当今世界的活跃领域，也是氯代有机合物土壤修复技术的一个良好发展方向。

Sandman等（1984）研究证明许多植物根际区的农药降解速度快，降解率与根际区微生物数量的增加呈正相关，而且发现多种微生物联合的群落比单一种的群落对化合物的降解有更广泛的适应范围。但并非所有植物对化学物质都有降解能力。这之间的关系有很强的选择性，主要原因是不同植物种分泌不同的物质，而不同微生物对根系分泌物有所选择。另外，植物对化学物质的适应或敏感程度也不相同。Sandmann等（1984）指出使用2,4-D除草剂后，降解2,4-D这种除草剂的细菌群落数量在甘蔗根际有增加，但在非洲三叶草根际不增加。2,4-D对除去双子叶杂草有效而不伤害甘蔗，这表明甘蔗根际微生物群落有保护植物免受化学物质伤害作用的可能性（农药--刺激植物产生分泌物--促进微生物繁殖）。4、其它方面的研究除了除草剂、杀虫剂等有机化合物在植物根际生物降解的研究外，近年来对非农用化合物的降解研究也不断有报道，其趋势几乎与农用化合物降解研究相匹配。例如：从被石油污染的水稻田里分离的根际微生物证明了石油残存物可被加速分解。有研究发现在有石油污染的水稻田土壤中分离出的芽孢杆菌（Bacillussp.）仅在有水稻根系分泌物存在的情况下才能在石油残留物中生长。这表明水稻根系促进了特定的微生物消除石油残留物。

除了可清除氯化物、PAHs、石油外，植物修复技术还成功地应用于其它化合物污染的修复。利用生物修复技术较传统的焚化脱污法显然具有价廉、适应性强、操作简单、避免了挖出土体而耗时费力且破坏自然景观与土层构造、加重环境负担的优点。如据Best等（2019）报道，对受美国依阿华陆军弹药厂爆炸物所污染的地表水进行水生植物和湿地植物修复的筛选与应用研究中发现，杂属植物（MyriophyllumaquaticumVell.Verdc）的效果甚佳。Roxanne等（2019）研究了受TNT污染地表水的植物修复技术，在所用浓度为1,5,10mg／kg的土壤条件下，与对照相比利用植物的降解、移除量可达到100％。另据Peterson等（2019）报道，在全美的原军事基地中，大约有82万m3

的土壤遭受了爆炸物污染，主要污染物是TNT及其降解的中间产物，利用植物－柳稷进行了降解和修复是一有效途径。Burken等（2019）报道了用14C技术研究杂交杨对残留在土壤中莠去净的净化效果，认为通过杨树截干（平茬）可清除大部分所应用的莠去净且对树木生长没有任何副作用。五、植物修复作用进一步研究的重点

由于植物、微生物、有毒害物质的相互作用是很复杂的，有毒物质在根际降解的机理很难阐明。因此研究植物在污染土壤修复中的作用，需考虑以下几个方面的问题：(1)植物根系的结构和年龄对有毒物降解的影响；(2)植物根系的转化动态，包括根在分解过程中有毒物质释放的可能性；(3)根系释放的非生物物质的溶解性；(4)根际微生物群落在腐殖化过程中的作用。

关于植物修复污染土壤技术今后需要特别注意研究的领域为：

(1)植物种的特殊性，例如植物根的形态、植物生理、微生物群落与植物相结合的生态、生理学的特性，根系分泌物在选择微生物群落中的作用。在根际微生物作用下腐殖化过程对表层土壤中的有毒物质和生物利用的影响；

(2)根际其他因子的动态，如菌根和根瘤的存在和土壤的养分条件、土壤通气性、以及土壤中许多化学过程也同样重要。根系从土壤溶液中对有机化合物的吸收很大程度上依赖于化合物的物理化学性质、环境条件和植物的特性。对植物根系和它们与根际微生物群落相互作用的机理有了深入了解，才能对污染土壤的生物修复中植被管理和植物种的成功选择有更大的把握；(3)植物修复研究中需要考虑的另一个重要方面是土壤基质中有害物质通过代谢从土壤中转移到植物组织，这种转移是否为有毒害物质的累积过程。有害化学物质如果未被生物降解而直接被植物吸收累积存在于植物体内，则对当地的野生动物和人们成为另一种潜在的威胁。植物修复的评价植物修复是一项对环境友好的绿色的、低技术要求的修复方法,容易为社会接受,与传统的修复技术相比,成本要低得多。如把Pb从土壤中清除的预期成本只有传统修复技术的50%～70%;既可应用于土壤、地表水,也可是用于地下水;在修复土壤时,对土壤肥力和土壤结构没有破坏,还能增加土壤有机质含量和土壤肥力,同时能减少土壤侵蚀的发生;永久解决被修复基质中的污染问题,而不是将污染物从一个基质搬运到另一个基质,甚至还有可能回收一些重金属,而且适用的污染物广泛。

植物修复也存在缺点:要求植株具有高生物量,对污染物的耐性要高,否则当污染物浓度太高时,植物不能生长。它受植物根系分布的限制,处于根系分布之外的污染物很难被清除。由于根系或地上部分生长慢,清除污染物要求的时间太长,某些生物量低和生长慢的超富集植物在修复金属污染物时要10～20年的时间。Salt等（2019）发现,用天蓝遏蓝菜（Thlaspicaerulescens）在野外试验去除重金属污染地段要13～14年的时间。Gre