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1、第21卷第1期广东工业大学学报Vol.21No.12004年3月JournalofGuangdongUniversityofTechnologyMarch2004受污染土壤环境的植物修复技术何章莉,潘伟斌(华南理工大学造纸与环境工程学院,广东广州510640)摘要:植物修复技术是近年来发展迅速的一种非常有前途的污染治理技术.本文介绍了用植物去除土壤中有机污染物和重金属的植物修复技术,并对植物修复技术的未来做了展望.关键词:植物修复;污染土壤;有机污染物;重金属中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:100727162(2004)0120056207随着世界社会经济的发展和人口的
2、增加,土壤作为人类赖以生存的自然资源,已受到严重污染.近年来,污染土壤的修复受到国内外的普遍关注.植物修复作为土壤修复的有效途径之一,更是备受重视.污染土壤的植物修复是利用植物及其土壤中共存的微生物体系消除土壤中的污染物.它是包括植物对污染物的吸收与富集、根系分泌物以及土壤微生物对污染物的降解等因素综合作用[1]的结果.1有机物污染土壤的植物修复1.1植物对土壤中PAHs的去除研究表明,如果在污染土壤中种植植物,植物根系以及植物本身可以对PAHs的吸附、降解起到复杂的促进作用.Wetzal等人的研究着重于根际菌群对芘和蒽的降解.对比实验表明虽然[2]苜蓿不能提高土壤中PAHs降解
3、效果,但是却能提高其降解速度.Liste等人选用大田农作物、园艺农作物和树苗3类共9种不同的植物进行研究,结果表明它们均可促进芘的降解.种植植[3]物8个月的土壤中芘消失了74%,而未种植植物的土壤中芘最多只消失了40%.萘是PAHs中水溶性最好,最易被植物挥发和降解的化合物.Schwab等人利用紫花苜蓿和牛毛草研究植物[4]根系对萘的吸附降解情况,发现通过植物挥发可去除土壤中32%～45%的萘.PAHs在植物体内发生的主要转化反应就是羟基化作用.微粒体单氧化酶可使单环和多环[5]芳烃转化为羟基化合物.这一过程已被苯、萘和苯并(a)芘在植物体内的氧化所证实.植物体[6]内PAHs
4、降解除了羟基化作用外,还有脱氨反应、脱硫反应、N-氧化反应、S-氧化反应等.1.2对土壤中残留农药的去除植物对土壤中农药的修复有三种途径:植物直接吸收并在植物组织中积累非植物毒性的代谢物;植物释放酶到土壤中,促进土壤的生物化学反应;根际—微生物的联合代谢作用.1.2.1植物直接吸收和降解土壤中的农药收稿日期:2002209229基金项目:广州市科技计划项目(2001-J011-01)作者简介:何章莉(19792),女,硕士研究生,主要研究方向为生态与环境修复.第1期何章莉,等:受污染土壤环境的植物修复技术57植物从土壤中直接吸收农药,将其分解,并通过同化作用使其成为植物体的组成部
5、分;或通过代谢、矿化作用使其转化为CO2和H2O;还可以通过植物的挥发作用达到去除土壤中农药的目的,也可将原来的化学品转化为对植物无毒的代谢物,如木质素等,储藏于植物细胞的不同[7]点.环境中大多数含氯溶剂都是通过这一途径转化的.Kruger等人研究发现,在用植物修复多种农药污染的土壤时,地肤(Kochia)可明显地吸收多年沉积的阿特拉津,降低土壤中生物可获取的阿特拉津,且阿特拉津的降解不受土壤中存在的其它农药如杀虫剂异丙甲草胺、氯乐灵影[8]响.植物的吸收效率、蒸腾速率以及污染物在土壤中的浓度都决定了植物对农药的吸收效果.1.2.2植物释放酶降解土壤中的农药植物释放到根区土壤中
6、的酶系统可以直接降解农药.研究发现,某些能降解污染物的酶来源于植物而不是微生物.人们利用植物根中的硝基还原酶对含硝基有机污染物进行降解,还发[9]现植物中的脱卤素酶和漆酶,可被用来降解含氯有机物.与植物酶有关的有机物降解非常快,致使化学污染物从土壤中的解吸和质量转移成为限制步骤.植物酶对各种杀虫剂等外来有机物在植物细胞中的降解起到很重要的作用.由于游离在土壤中的酶会在不利环境(如低pH、高金属浓度等)下被钝化或失效,而植物根系旺盛的代谢作用释放的一些物质如糖类、醇类和酸类等可以中和土壤中的pH,吸着或螯合重金属,使酶被保护在植物体内或吸附在植物表面,不受到损伤.因此农药的植物修复
7、还需要靠整个植物体系来实现.1.2.3根际—微生物的联合代谢作用由于植物根际能为微生物提供营养物质和微氧环境,因此植物根际微生物种类和活性明显[10]比非根际微生物多和强.这些微生物可以增强环境中的农药等有机物的降解.Henner等研究表明,根际微生物可以加速许多农药以及三氯乙烯的降解.杀虫剂DDT及其代谢物是典型的持久性有机污染物,已有不少植物用于杀虫剂的吸收和代谢的研究,但多数强调根际微生物的代[8]谢.实际上,无菌的根系其本身是可以吸收和代谢有机氯化合物.此外,菌根表面菌丝
