植物在环境污染治理中的应用_彭清涛

环境保护1998.2植物在环境污染治理中的应用ApplicationofPlantsinEnvironmentalPollutionTreatment彭清涛(国防科工委环境监测中心站北京100101)摘要本文介绍了植物在环境污染治理中的应用,包括植物治理污染土壤和污染水体的研究概况及进展,并对植物治理环境污染新技术的研究及应用前景作了展望。关键词植物环境污染治理一、植物在土壤污染治理中的应用由于工农业生产的不断发展,土壤中各种有毒有害物质的积累正在不断地加剧,其中最为严重的是重金属的积累。而利用植物治理重金属的污染技术由于其投资小、易于管理等优点已逐渐得以推广应用。利用植物清洁土壤中的重金属,主要由三部分内容组成:(1)植物萃取技术:利用金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属萃取出来,富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位;(2)根际过滤技术:利用超积累植物或耐重金属植物从污水中吸收、沉淀和富集有毒金属;(3)植物固化技术:利用超积累植物或耐重金属植物降低重金属的活性,从而减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。由于植物的生长代谢等生理机制使得某些植物具有很强的忍耐重金属及积累重金属的能力,于是人们的注意力也逐渐转向对这些超积累植物的研究。Mingnzzi和Vergnano在意大利的富镍风化土壤中找到了一种叫布氏香介的植物,它的叶片中Ni的含量达到1%,这便是最初发现的超积累植物。此后,又发现了半卡马菊、多花鼠鞭草、塞贝山榄等Ni的超积累植物,促使重金属Ni超积累植物的研究迅速发展起来。Brooks等[1]发现,在已鉴别的168种植物中,有45种Ni超积累植物属于庭介属。同时也有许多科学家在Ni超积累植物的汁液中鉴定出含Ni的化合物———Ni柠檬酸盐,并认为Ni超积累植物是通过柠檬酸盐与重金属的耦合作用来解除Ni对超积累植物叶面的毒害。罐装实验表明,正常植物叶面忍耐Ni的含量范围为5×10-6～300×10-6,而Ni超积累植物的叶面Ni含量高达19000×10-6时仍保持旺盛的长势。同时,人们也相继发现了其他类型的金属超积累植物。柳属的某些植物种能大量富集Cd,芥菜的一些栽培变种有很强的在根部富集Pb同时将Pb转移到枝干的能力。历经数年调查,发现自然界中有许多种植物能吸收Pb,其中包括谷类和豆类庄稼。英国赫特福德郡阿拉伯作物研究所的研究人员发现某些种类的植物,如高山萤属类等,可吸收高浓度的Cu、Co、Mn、Pb、Se、Cd和Zn。进一步的研究表明,向植物的根系通直流电能提高金属的活动性,增加金属和植物接触的机会。Huang等[2]以铅为例进行了这方面的研究。以石墨为电极,向植物根系的生长介质中通0.2～0.5mA的电流能使蒿属植物根系中的Pb、Fe、Cu的浓度增加1倍,对于豚草属植物,直流电能使根上部分Pb的浓度增加1倍。除了重金属,植物还可以净化土壤中的其他污染物。英国Onken人在经砷处理过的土壤中种植水稻,结果表明,水稻对砷具有较强的吸收率,并且水稻吸收砷的速率随其生长速度的增加而增加。随着研究的深入,人们发现选用根深叶茂、主干粗壮、生长快的植物易于提高重金属的去除效率;也认识到对土壤环境参数进行合理的调控,可以增加植物去除重金属的能力。近年来,国外在此项技术的开发与推广方面已作了不少的工作。如英国已开发出多种耐重金属污染的草本植物用于净化污染土壤中的重金属和其他污染物,并已将这些开发出来的草本植物推向商业化进程。国内目前这方面的基础研究也做了不少,但应用研究开展得较少且未走向商品化进程。二、植物在污水治理中的应用同治理污染土壤一样,利用植物治理污水近些年来得到了较快发展。用植物处理污水的优点是:(1)处理污水中的—24—污染防治技术TechnologyofPollutionControlDOI:10.14026/j.cnki.0253-9705.1998.02.009环境保护1998.2N、P及其他污染物比活性污泥法简单;(2)处理水消耗的能量少;(3)可以有效利用植物资源。国内的学者在这方面作了大量的研究工作。1.利用藻类净化污水水藻可以提供一种较为经济的污水处理方法。用充满水藻的水池来处理污水已有100多年的历史。然而只是在过去10年里,先进的水藻装置才开始向工业国通常采用的活性污泥法提出挑战。在传统的污水处理厂中,要用设备和动力将注入的污水同加压空气和富含细菌的污泥混合,而在水藻污水处理装置中,这些设备和动力都不予采用,因而后者的建设运行费用大约只要前者的一半。通常情况下,传统的污水处理厂所产生的大量污泥需填埋,而水藻污水处理厂所产生的要少得多,其主要产物是大量的死水藻,死水藻干燥后可作为很好的肥料和鱼饲料添加剂。再者由于这类植物在净化污水时能产生大量的氧,所以也就不会发出