植物修復(fù)技術(shù)在皮革制造污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用

李卓瓊

（延邊大學(xué)地理海洋科學(xué)學(xué)院 133002）

0 引言

植物修復(fù)技術(shù)是利用植物固定、吸收、降解、揮發(fā)的機(jī)能去除或分解轉(zhuǎn)化污染物質(zhì)，從而使土壤系統(tǒng)的功能得到一定恢復(fù)和改善，這種修復(fù)技術(shù)屬于一種非破壞、低成本的土壤資源保護(hù)以及對(duì)原位置污染區(qū)域而實(shí)施的修復(fù)方式以達(dá)到環(huán)?；謴?fù)效果的技術(shù)。所利用的生物學(xué)方式能從降解性方面提出有效的治理措施，因此，具備了現(xiàn)實(shí)可用的價(jià)值且具有重要的環(huán)保意義。

1 皮革制造導(dǎo)致土壤中重金屬污染及危害

當(dāng)前世界工業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)皮革生產(chǎn)作為重要的組成部分，于我國國內(nèi)也占據(jù)著輕工業(yè)的重要支柱性地位且已形成了集生產(chǎn)加工銷售為一體的生產(chǎn)鏈模式，但其生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境所造成的污染凸顯已嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡。例如皮革廠周邊土壤重金屬污染嚴(yán)重，其中Hg和Cd兩類重金屬元素普遍超出標(biāo)準(zhǔn)值。皮革廠廢水中含有重金屬，重金屬不能被微生物分解，廢水流入土壤中會(huì)在土壤中富集，因此治理難度較大。由于微生物不能降解重金屬，且重金屬進(jìn)入土壤后難以去除，面對(duì)不同的環(huán)境條件其表現(xiàn)出的狀態(tài)也各有不同，重金屬的毒性及活性也有所差異。從化學(xué)性方面來說，重金屬基于土壤更容易生成氫氧化物，以及帶有硫元素的化合物、特別還存在某些氟化物，這些物質(zhì)不易被吸收也不易被遷移。人類和動(dòng)物通過進(jìn)食的方式，使重金屬物質(zhì)進(jìn)入食物鏈，當(dāng)重金屬物質(zhì)進(jìn)入人體后，很難排出，當(dāng)積累到一定量時(shí)，超過人體可以接受的極限，就會(huì)引起一些慢性疾病或潛在的長(zhǎng)遠(yuǎn)危害，如重金屬能夠影響人體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶的活性，最終對(duì)人的正常代謝產(chǎn)生阻礙造成負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重情況下重金屬還會(huì)侵入到人體的神經(jīng)系統(tǒng)中，或?qū)е氯说拿庖吖δ芟陆?，慢性重金屬中毒?huì)隨即發(fā)生。癌癥等重病也是重金屬污染的最大危害性之一，可見，它對(duì)人的生命健康有著極大的威脅。

由于工業(yè)化進(jìn)程的加快，越來越多的皮革生產(chǎn)企業(yè)會(huì)排放大量的污水和廢棄物，如果處理不當(dāng)，排放的這些廢物中會(huì)含有大量的重金屬。由于重金屬會(huì)和土壤中的一些有機(jī)質(zhì)形成螯合物，這種螯合物易溶于水，植物以及微生物可以對(duì)這種物質(zhì)進(jìn)行吸收和利用。

2 污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)及其基本原理

從植物上做出優(yōu)化改善以阻礙重金屬的污染是當(dāng)今具有環(huán)保理念的做法之一，這種理念要求借助植物對(duì)土壤無機(jī)物或有機(jī)物的吸收來達(dá)到的修復(fù)方式。當(dāng)植物對(duì)土壤中的上述物質(zhì)進(jìn)行吸收、固定以及相應(yīng)的存儲(chǔ)后，同時(shí)伴隨一定的分解作用、光合作用等，會(huì)達(dá)到最終的土壤土質(zhì)修復(fù)效果。根據(jù)上述修復(fù)方式的論述，重要的一個(gè)環(huán)節(jié)涉及到如何對(duì)植物品種進(jìn)行選擇，以提升其吸收土壤內(nèi)物質(zhì)的有效性，進(jìn)而讓土壤的生態(tài)系統(tǒng)功能修復(fù)表現(xiàn)得更為突出，考慮到不同植物的吸收能力各有不同，有的植物卻可以對(duì)多種污染物有效。應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)時(shí)，尤其要掌握植物的特性，分析土壤污染物的類型，對(duì)癥治理才能更加的有效治理污染土壤。為此，在提出土壤修復(fù)之前對(duì)植物進(jìn)行選擇尤為關(guān)鍵，此項(xiàng)工作需結(jié)合植物的特有特征以及土壤污染情況加以判定，土壤中污染物濃度在很低的情況下也可以大量吸收和積累污染物；對(duì)污染物有較高的耐受性的植物、促進(jìn)分解或富集能力強(qiáng)的植物；對(duì)多種污染物同時(shí)具有較好的修復(fù)能力的植物?；ɑ苤参锊粌H可以用于對(duì)土壤污染物的修復(fù)，也可以帶給人們帶來利益。

從原理角度分析植物對(duì)土壤的修復(fù)表現(xiàn)，涉及到了植物所特有的光合作用的應(yīng)用，植物會(huì)對(duì)分散在土壤中的污染物進(jìn)行吸取及提煉，使其進(jìn)行轉(zhuǎn)移。即將這些污染物質(zhì)加以輸送轉(zhuǎn)移到植物的根或莖葉位置，由此減少污染物在土壤中的濃度，實(shí)施流程如下圖1所示可看到整個(gè)過程的作用原理，包括了植物對(duì)污染物的萃取、污染物的固定揮發(fā)以及生物降解等多個(gè)環(huán)節(jié)。

2.1 植物固定

所謂的植物固定是利用存在于植物根際的物質(zhì)對(duì)土壤中污染物的一種轉(zhuǎn)化，這些植物根系內(nèi)的物質(zhì)具有一定的特殊性可實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物質(zhì)性質(zhì)的轉(zhuǎn)化使其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。這種方法適合重金屬污染程度較低的土壤。如印度芥菜和香根草，印度芥菜可以用來治理土壤污染，使鉛從有效態(tài)向殘?jiān)鼞B(tài)轉(zhuǎn)化，減少了土壤中鉛對(duì)植物的有效性，降低了對(duì)土壤的危害。

2.2 植物揮發(fā)

植物揮發(fā)可以將植物體內(nèi)的重金屬轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)從而消除土壤中的污染物。有機(jī)物如三氯甲烷和無機(jī)物如砷汞等。這項(xiàng)技術(shù)比較常用于修復(fù)被汞污染的土地，缺點(diǎn)是由于植物揮發(fā)重金屬會(huì)隨揮發(fā)轉(zhuǎn)移到大氣中，所以可能會(huì)造成大氣污染。

2.3 植物萃取

植物萃取方法價(jià)格很低，不會(huì)造成土地資源浪費(fèi)，環(huán)境損害較小，二次污染修復(fù)效果好，還能使土壤更加的具有肥力，使環(huán)境更美化，空氣更加潔凈。植物萃取就是對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，中輕度重金屬污染農(nóng)田的一種有效辦法。

3 植物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)比其它修復(fù)性技術(shù)，植物修復(fù)方式呈現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)諸多，如基于此操作可對(duì)重金屬的清除更為徹底、達(dá)到改良土壤的效果更佳，且成本低見效快，過程中還可對(duì)重金屬實(shí)現(xiàn)回收避免二次污染。同時(shí)，此項(xiàng)修復(fù)技術(shù)操作的安全性更高，它不會(huì)破壞土壤的正常結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的理化性質(zhì)，可有效的防止雨淋帶來的再次污染；應(yīng)用面積大，由于操作簡(jiǎn)單價(jià)格便宜，因而可以廣泛的使用這一技術(shù)?？梢杂糜谛迯?fù)的植物種類多，在不同的土壤環(huán)境中都適用。

3.2 植物修復(fù)技術(shù)的缺點(diǎn)

分析植物修復(fù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的局限性，從植物選擇性方面來說其可選的范圍更窄，一些具被了較強(qiáng)富集力的植物且常為野生植物，它們的生長(zhǎng)環(huán)境特殊，生長(zhǎng)周期也較長(zhǎng)，為此特定的生長(zhǎng)環(huán)境也鑄就了植株的個(gè)性化特征，如矮小、生長(zhǎng)緩慢，生物量低等。最終也阻礙了這些植物對(duì)重金屬的吸收高效性推展，需要十年甚至十幾年修復(fù)周期的表現(xiàn)便難以推進(jìn)。植物揮發(fā)在修復(fù)土壤過程中還會(huì)釋放重金屬到大氣中造成一定污染。植物修復(fù)可以對(duì)淺層土壤進(jìn)行修復(fù)，對(duì)修復(fù)深層次的土壤技術(shù)受限。植物器官腐爛掉回土壤或被動(dòng)物食用都可能會(huì)導(dǎo)致重金屬再次回到土壤中。

4 植物修復(fù)技術(shù)修復(fù)重金屬污染土壤所面臨的問題與解決方案

雖然生物修復(fù)技術(shù)從環(huán)保以及技術(shù)性角度來說具有一定的優(yōu)勢(shì)，但在今天的應(yīng)用中依然暴露出了諸多現(xiàn)實(shí)性問題，仍處于試驗(yàn)階段的植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用并未獲得大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用，它的修復(fù)能力也值得待觀察驗(yàn)證。另一方面單純的一種植物很難對(duì)深層土壤中的高濃度重金屬進(jìn)行修復(fù)，目前試驗(yàn)來看，對(duì)中輕度的農(nóng)田污染較為適用。植物修復(fù)技術(shù)不僅對(duì)深層次土壤難修復(fù)，并且一種植物很難對(duì)多種重金屬同時(shí)富集，大部分的野生植物只能富集一種重金屬，富集時(shí)間較長(zhǎng)，短時(shí)間內(nèi)無法對(duì)土壤進(jìn)行有效的修復(fù)。后期對(duì)富集的植物處理也存在很多需要解決的問題點(diǎn)，如面對(duì)無法食用的超富集植物來說，對(duì)其處理或涉及到焚燒或可實(shí)施填埋，但這樣便又會(huì)對(duì)土壤造成二次污染。

為最大化避免上述問題的發(fā)生，這里提出了一種植物修復(fù)技術(shù)的二次優(yōu)化措施，即針對(duì)土壤進(jìn)行合理的施肥以從理化性質(zhì)上對(duì)土壤加以改善。這種優(yōu)化或能提升植物的生物量也能最大化的改變土壤中的重金屬存態(tài)，與此同時(shí)，還需關(guān)注如何選擇合適的植物執(zhí)行此項(xiàng)操作，即選擇具有富集能力強(qiáng)的植物。為達(dá)到修復(fù)的效果，還可考慮從環(huán)境角度做出調(diào)整如執(zhí)行根際微環(huán)境改造，讓植物與周圍相鄰植物內(nèi)的微生物互通作用進(jìn)而促進(jìn)對(duì)重金屬的吸收性能，加強(qiáng)其向著易被吸收的方向發(fā)展。

5 植物修復(fù)技術(shù)展望

植物修復(fù)技術(shù)是一項(xiàng)處于發(fā)展迅速，應(yīng)用前景好的一項(xiàng)新技術(shù)?，F(xiàn)在歐美日等多國國家有很多公司都在參與土壤修復(fù)這一業(yè)務(wù)。這一技術(shù)以太陽能為能源，成本低，且更適用于農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中針對(duì)輕度污染的修復(fù)效果更佳。分析當(dāng)前所應(yīng)用的植物修復(fù)技術(shù)以及社會(huì)性需求，植物修復(fù)的發(fā)展方向以及實(shí)施的重點(diǎn)或關(guān)系到如何幾方面：篩選，培養(yǎng)超富集植物；創(chuàng)建更多植物修復(fù)實(shí)驗(yàn)基地，加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)；建立較完善的修復(fù)體系，提高植物的修復(fù)效率。

6 結(jié)語

植物修復(fù)技術(shù)已經(jīng)向前邁出一小步。雖然植物修復(fù)技術(shù)還有很多方面需要我們不斷的進(jìn)行深入研究，很多方面還需要我們不斷的實(shí)施改進(jìn)和完善，但是其低成本，綠色，安全等多優(yōu)點(diǎn)的特點(diǎn)會(huì)使其在將來迅速發(fā)展，并在皮革制造導(dǎo)致的土壤污染治理中開拓出更廣闊的應(yīng)用前景。