植物修復(fù)技術(shù)于重金屬污染場地的應(yīng)用

王藝潔(蘭州交通大學(xué)博文學(xué)院，甘肅 蘭州 730101)

0 引言

對重金屬污染場地進(jìn)行修復(fù)，是環(huán)境保護(hù)工作中的一大難題，也是提高我國生態(tài)環(huán)境的重要方向。重金屬污染通常是指由重金屬或其他化合物造成的污染，主要集中在土壤、大氣和水中。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，不僅阻礙動植物的健康生長，甚至?xí)斐扇梭w的中毒死亡。而利用植物修復(fù)技術(shù)，可以對重金屬起到良好的防治作用，發(fā)揮出凈化土壤的效果。為社會和諧有序的發(fā)展，奠定良好堅實的基礎(chǔ)。

1 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢

對于重金屬污染場地的處理方法，主要有掩埋、化學(xué)分離和植物修復(fù)三種。其中，開挖和掩埋相結(jié)合的處理方案，花費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本和人力資源相對較大。而且，這種方法只能夠?qū)⑽廴就寥擂D(zhuǎn)移到其他位置，并不能達(dá)到實質(zhì)性修復(fù)的效果。而采用化學(xué)分離雖然能夠?qū)ξ廴就寥溃m然能夠起到一定程度的修復(fù)效果，但需要花費(fèi)大量的經(jīng)濟(jì)成本，僅適用于小面積的污染土壤修復(fù)中。與前兩種處理方法相比，植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢極為明顯[1]。采用植物修復(fù)技術(shù)，不僅整體的操作流程簡便，而且花費(fèi)的經(jīng)濟(jì)成本相對較低。最重要的是通過植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著改善污染場地的整體狀況。使污染土壤中的重金屬含量降至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而達(dá)到實質(zhì)性的修復(fù)效果。

2 植物修復(fù)技術(shù)的主要內(nèi)容

2.1 植物萃取

植物修復(fù)技術(shù)的原理，主要依靠于植物萃取、植物揮發(fā)、植物穩(wěn)定和根系過濾四種功效。植物萃取是指通過栽培植物的方式，使植物的根系吸收污染土壤中的重金屬物質(zhì)，并通過植物內(nèi)部的輸送系統(tǒng)，將重金屬物質(zhì)運(yùn)至植物的上部。然后相關(guān)人員通過收割植物上部的方式，將土壤中的重金屬統(tǒng)一搜集[2]。同時結(jié)合科學(xué)規(guī)范的方法，將植物中的重金屬物質(zhì)進(jìn)行有效處理，從而達(dá)到凈化土壤的效果。在使用這種修復(fù)方法時，應(yīng)選用生長快、抗病蟲害強(qiáng)和富集能力強(qiáng)的植物，令植物萃取的效果發(fā)揮到最佳[3]。

2.2 植物揮發(fā)

植物揮發(fā)修復(fù)，是指利用植物根系將污染物吸收到體內(nèi)后，通過蒸騰作用，將重金屬或化合物轉(zhuǎn)化成氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中，使污染場地得到有效的凈化。在應(yīng)用植物揮發(fā)時，需要著重考慮栽培植物的種類和當(dāng)?shù)氐募竟?jié)氣候，使植物的蒸騰作用發(fā)揮出最佳的效果。為污染場地的修復(fù)工作，提供良好有利的幫助[4]。

2.3 植物穩(wěn)定

植物穩(wěn)定修復(fù)法，又被稱為原位改良法，主要是通過植物和土壤的共同作用，將土壤中的重金屬物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒或毒性較低的形態(tài)，從而達(dá)到修復(fù)污染場地的效果。相比于植物萃取和植物揮發(fā)，采用植物穩(wěn)定修復(fù)法，并未真正將土壤中的重金屬物質(zhì)去除掉，只是發(fā)揮出了固定污染物和降低重金屬含量的作用[5]。植物穩(wěn)定法適用于重金屬含量較高的土壤中，通過植物根部對重金屬的吸收、沉淀和固化，能夠達(dá)到良好的凈化土壤的效果。

2.4 根系過濾

根系過濾主要是利用植物根部的吸收作用，將污水中的重金屬物質(zhì)，進(jìn)行吸收、沉淀和富集的一種修復(fù)技術(shù)。使用根系過濾修復(fù)法時，應(yīng)優(yōu)先選用較大的根系生物量，最好是須根植物，令根系過濾的效果得到更好的提升。根系過濾修復(fù)法，既可以用于處理污水中的重金屬，還能夠起到土壤修復(fù)的作用。而將該種方法應(yīng)用于河流兩側(cè)，同時還能起到保持水土的效果。使各個地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，得到較大的改善[6]。

3 植物修復(fù)技術(shù)在重金屬污染場地的具體應(yīng)用

3.1 準(zhǔn)備階段

為了使植物修復(fù)技術(shù)在重金屬污染場地處理中，發(fā)揮出更大的作用，工作人員應(yīng)先對污染參數(shù)、土壤參數(shù)和植物參數(shù)，進(jìn)行全面完整的搜集與匯總。并將統(tǒng)計完成的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，使植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，變得更加科學(xué)化和規(guī)范化。污染參數(shù)的搜集與整理，主要利用先進(jìn)的儀器設(shè)備，對污染場地的土壤進(jìn)行科學(xué)采集。并針對污染物的種類、污染面積、污染深度、累積時長和重金屬含量五個方面，進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄與分析。為植物種類的篩選與栽培，提供重要的數(shù)據(jù)參考[7]。而土壤參數(shù)的搜集，對植物的選擇與栽培，起著至關(guān)重要的作用。土壤參數(shù)主要包括pH值、含水量、透氣性和肥力，每一項參數(shù)都與植物的生長進(jìn)度，有著密不可分的關(guān)系。在搜集土壤參數(shù)的同時，應(yīng)對當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，進(jìn)行全方面搜集與匯總。為植物的后續(xù)生長，提供良好的保障。在搜集植物參數(shù)的過程中，不僅要考慮植物本身的生長速度、生長量大小、根系長度和常綠期，還要分析植物在污染場地修復(fù)中的相關(guān)信息。比如，對重金屬污染的抵抗性，就是植物參數(shù)搜集過程中的重要數(shù)據(jù)[8]。通過采用實驗對照組的方法，能夠?qū)χ参锏姆N類進(jìn)行嚴(yán)格篩選，確保植物修復(fù)技術(shù)的穩(wěn)定可靠。在信息搜集的整個過程中，一旦某項數(shù)據(jù)搜集不全面或出現(xiàn)錯誤，不僅會大大降低植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用效果，延長污染場地的修復(fù)期限。更會導(dǎo)致植物的大面積死亡，造成巨額的經(jīng)濟(jì)損失。所以，工作人員在搜集數(shù)據(jù)的過程中，應(yīng)保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，全面完整地開展數(shù)據(jù)搜集。為植物栽培和養(yǎng)護(hù)工作的開展，做足良好的鋪墊。在植物修復(fù)技術(shù)的準(zhǔn)備階段，除了要做好數(shù)據(jù)信息的搜集工作，更要對樹苗的培育質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，使樹苗栽植后的成活率顯著提升[9]。同時在污染場地周圍，建立一系列的配套設(shè)施，為后續(xù)灌溉和排水工作的開展，提供良好的助力。相關(guān)配套設(shè)施的建立，不僅能夠提高植物修復(fù)技術(shù)的自動化水平，減少勞務(wù)成本的經(jīng)濟(jì)開支。還可以使灌溉質(zhì)量和排水效果達(dá)到最佳，為植物的生長營造良好的環(huán)境。

3.2 現(xiàn)場管理

在植物的栽培作業(yè)前，工作人員應(yīng)先對污染場地進(jìn)行翻耕，使土壤中的重金屬物質(zhì)分布均勻化。并根據(jù)污染場地的整體面積，詳細(xì)計算植物的種植密度，使每棵植物都能夠得到良好的生長。在植物的生長過程中，工作人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r，結(jié)合土壤的干旱程度，參考植物的生長特點(diǎn)，進(jìn)行嚴(yán)格的水分控制。既要確保土壤中的含水量適中，促進(jìn)植物的健康有序生長[10]。又要保障水源分配到植物根部，使灌溉工作達(dá)到良好效果。當(dāng)發(fā)現(xiàn)土壤中養(yǎng)分不足時，工作人員應(yīng)根據(jù)植物的實際情況，開展科學(xué)合理的施肥工作。使土壤中的養(yǎng)分能夠滿足植物的生長需求，令植物修護(hù)技術(shù)可以發(fā)揮出實質(zhì)性的作用。同時通過除草作業(yè)的開展，減少土壤中其他植物的營養(yǎng)競爭，為植物生長提供充足的養(yǎng)分供給。在施肥作業(yè)時，應(yīng)著重注意對肥料種類的選擇，并嚴(yán)格控制肥料的使用量，避免因肥料使用過多而導(dǎo)致適得其反的效果。利用人工與機(jī)械設(shè)備相結(jié)合，對植物生長過程中的凋零物及時搜集，能夠避免重金屬物質(zhì)對土壤的二次污染，使種植場所保持清潔干凈的整體環(huán)境。雖然植物修復(fù)技術(shù)的效果較好，但總體的時間一般在3至8年。所以，工作人員在這個過程中，應(yīng)利用先進(jìn)的儀器設(shè)備，對污染場地的各項數(shù)據(jù)，展開周期性的檢測工作。定期評估場地的修復(fù)程度，并通過文字記錄和電腦存檔的方式加以管理。在周期性檢測的過程中，除了對污染場地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，還要對植物的生長狀況進(jìn)行檢測。一旦發(fā)現(xiàn)任何問題，應(yīng)在第一時間內(nèi)采取有效措施予以處理，確保每棵植物的健康有序生長。

除此之外，通過應(yīng)急管理工作的開展，可以對各種突發(fā)情況，實現(xiàn)有效的預(yù)防與控制，為植物營造良好健康的生長環(huán)境。應(yīng)急管理工作，主要針對病蟲害防治、惡劣天氣應(yīng)對和重金屬參數(shù)異常三個方面。為了提高植物的病蟲害防治能力，應(yīng)結(jié)合物理方法、化學(xué)方法和生物方法，對病蟲害問題實現(xiàn)有效的預(yù)防與控制。降低病蟲害問題的發(fā)生概率，保障植物的健康生長。當(dāng)惡劣天氣來臨時，工作人員應(yīng)先做好緊急處理的準(zhǔn)備，并通過應(yīng)急物資的使用，減少惡劣天氣對植物的影響。當(dāng)重金屬濃度出現(xiàn)急劇上升或污染面積擴(kuò)大時，工作人員應(yīng)及時查找問題根源。并通過相對應(yīng)的措施予以清除，確保植物修復(fù)技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用。

3.3 退場管理

當(dāng)達(dá)到植物修復(fù)技術(shù)的預(yù)計期限時，工作人員應(yīng)對污染場地的各項參數(shù)，進(jìn)行全面完整的評估工作。用真實有效的數(shù)據(jù)信息，展示植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用效果。并根據(jù)數(shù)據(jù)信息的具體情況，簡要表明對人體和動植物的危害程度，使評估結(jié)果變得更加清晰明了。當(dāng)場地的評估結(jié)果達(dá)到動植物的生長標(biāo)準(zhǔn)時，可以在修復(fù)完畢的土壤上種植重金屬低積累的蔬菜或水果。等到瓜果成熟后，再進(jìn)行各項參數(shù)的檢測與評估，確保瓜果的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍。而那些用于土壤修復(fù)的植物，通常會采用焚燒、存儲和水熱反應(yīng)斧等方法進(jìn)行有效處理，避免重金屬物質(zhì)的二次污染。

4 結(jié)語

通過對植物修復(fù)技術(shù)原理和優(yōu)勢的深入了解，可以發(fā)現(xiàn)在修復(fù)污染場地的過程中，不僅能夠依靠于植物的根部吸收土壤中的重金屬物質(zhì)，還可以利用沉淀、蒸騰和固化等作用相結(jié)合，達(dá)到凈化土壤的良好效果。通過準(zhǔn)備階段、現(xiàn)場管理和退場管理三個階段的工作開展，可以使植物修復(fù)技術(shù)在污染場地中，達(dá)到良好的應(yīng)用效果。