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Aeview of phytoremediation as a treatment technique for cleaning contaminated environmental media

环境污染治理领域中的植物修复技术


植物修复是利用植物的吸收和代谢功能将环境介质中的污染物进行分解、富集和稳定的过程。由于污染物的理化特性和环境行为不同,加之植物新陈代谢的各异,污染物植物修复的作用机理也不尽相同。与其它修复方法相比,植物修复技术投入低、效果好和纯自然,并对土壤功能的维护和土壤生物恢复有积极的作用。本文综述了近年来国外有关植物修复技术在污染治理领域中的研究进展,详细论述了推广应用污染物植物修复过程中应注意的几个技术关键;并就植物修复技术中存在的问题进行了讨论。总之,污染物植物修复技术的发展目前还不完善,就其更为详细具体的作用机理和商业推广的研究还需要做大量的工作。

Phytoremediation has a strong potential as a natural, solar-energy driven remediation approach for the treatment of sites, groundwater and wastewater contaminated with various chemicals. The basic mechanism of phytoremediation is the use of green plants natural abilities to remove, contain, inactivate, or degrade constituents of contaminated media. It is inexpensive, effective and green. A special advantage of phytoremediation compared to other treatment methods is that soil functioning is maintained and life in soils is reactivated. In this paper, heavy emphasis is placed on the discussion of relevant processes and existing uncertainties in phytoremediation. This article also intends to give an overview of current development, and an insight into methods and application. A number of external and internal factors are involved in the field application and its basic mechanisms are still under development, so the reality of phytoremediation as an in-situ technique is very different to evaluate. In conclusion, full understanding of phytoremediation would require a more comprehensive study than as it was done in this report.


全 文 : 万方数据
3期 于晓章,等:环境污染治理领域中的植物修复技术 257
的类型和土壤中有机物的含量都能限制污染物的生物
可利用性[9】;土壤中水分的含量会直接影响植物和微
生物的生长以及它们有氧代谢所需氧气的供应量【lo】;
温度不仅直接影响植物和微生物的生长而且也是它们
新陈代谢的限制性因子【l】】;太阳的光照强度和土壤的
风化在一定程度上会加速土壤表层和水中污染物的挥
发、水解或光解【l2’13J。
2植物修复技术在美国和欧洲的发展趋势
大量的研究经费使得美国和欧洲成为目前世界
上两个最大的应用植物修复技术的市场,但他们在研
究方向上却有着本质的区别,欧洲的植物修复技术研
究主要集中在基础理论方面,而在美国应用性和可操
作性则是研究工作的重点[141。从某种程度上讲,这种
差异反映了美国和欧洲在对新技术的认识以及在风险
投资方面的不同观点。表l列举了近年来美国和欧洲
在污染物植物修复技术方面的野外推广项目,不论是
数量还是修复的污染物种类欧洲都远不及美国,从中
就不难发现为什么在美国会有一个更大,更为成熟的
植物修复技术的商业推广市场[15,16】。
表1美国和欧洲植物修复技术的项目执行情况
7rablePhytoremediationneldprojectsjn heUnitedstates
苎望坚基望婴E竺
项目种类 美国 欧洲
Pmiects UnitedStatesEurope
石油产品Petroleum 43 4
重金属Heavymetals 33 10
氯代溶剂Chorinatedsolvents 27 4
其它有机物Othero曙allics 18 O
营养物Nutrients 18 0
废弃物Waste 15 0
杀虫剂Pesticides 14 l
放射性物质Radionucleidsl3 0
其它无机物Omerino唱anics 0 2
其它others 13 0
总计Total 194 21
注Note:美国的资料来自美国环境保护署2000年的统计数据
Pmjectslistedin山eUSEPAreport,2000;欧洲的数据来自2002年的执行情
况EuroI煳nphytorememdiationfieldprojects,2002.
污染物植物修复技术的研究最早出现在美国伊
亚华大学的Schnoor实验室和华盛顿大学Gordon的
研究小组[171。其早期的研究成果向投资人展示了植物
修复在污染治理领域中潜在的商业推广价值,但是当
时的美国植物修复技术研究工作主要是由美国环境保
护署资助完成的。随着对这项技术作用机理的进一步
认识和一些相关项目的推广应用,一些公司如:
Ecolo骶e,Ph)吨okinetics,和VerdantTecllIlologya11
AppliedNaturalSciences旋即加入了研究的行列【16J。
但是重要的研究项目还是来自于地方和联邦政府的资
助,其中基础理论方面的研究工作主要是由美国环境
保护署、美国农业部、美国能源部和国防部执行完成
的,这主要是因为环境污染具有很强的行业性和区域
性特征,这些部门能根据各自领域中出现的不同问题,
进行有目的的攻关和研究。由于植物修复技术包容了
多学科的知识,这又使得各学科和各部门之间的合作
成为可能。例如:美国环境保护署资助的落基山大草
原和落基山有毒物质研究中心(theGreatPlains瓜ocky
MountainHaZardousS bstanceResearchCeIlter.
HRSC)就是由来自堪萨斯州立大学等13所不同大学
研究人员共同组的(h却://wⅥ九vengg.ksu.edu/HSRC)。
近年来美国环境保护署在全美极力推广这种低投入和
纯自然的修复技术。1998年全美植物修复在市场中的
销售份额为1650~2950万美元,2005年估计将达到
2.14~3.7亿美元¨⋯。
欧洲的植物修复技术的研究资金主要来源于欧
洲委员会,而这些偏重于基础理论的研究工作在一定
程度上限制了其商业的推广和应用。值得一提的是近
年来由于一些中小企业和投资人的介入,使得欧洲的
植物修复技术的研究工作正朝着应用性方向研究过
渡。但是这些资助的项目主要是针对重金属污染,而
在欧洲有机物对土壤和地下水的污染却是一个日益严
峻的问题[16】。目前这一现状已引起欧洲各国政府的重
视,一些重点资助的针对有机物污染的研究项目也已
启动。但与美国相比,欧洲在植物修复技术领域中商
业投资还非常有限。
3植物修复过程中的支撑技术
3.1污染物在植物根区的降解
植物修复的主体是植物本身,但愈来愈多的试研
究表明植物修复是通过植物、细菌和霉菌的共同作用,
经过若干物理、化学和生物的过程来完成的【l91。由于
土壤中生物的协同作用,使得某些植物在一些重度污
染土壤中仍能生长良好,并能使污染在一定程度上得
到缓解。如海湾战争中石油的泄漏造成科威特大量的
土壤污染(石油含量多达10%),而在污染土壤中生
长的菊科植物(&,lecfo幽“c“s)的根区周围却没有检
测到石油的成分,这主要是因为植物和生长在其根区
周围的节杆菌(彳,.f7I,D6口c胞,.)对烷烃和芳香烃的协同
降解作用【2训。
3.2植物对污染物的吸收
植物对污染物的吸收很大程度上取决于污染物的
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环境污染治理领域中的植物修复技术
作者: 于晓章
作者单位: 湖南农业大学环境科学系,长沙,410128
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2004,23(3)
被引用次数: 3次

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