植物修復(fù)技術(shù)及其在污水處理中的運(yùn)用

植物修復(fù)技術(shù)是指基于技術(shù)人員對(duì)某些植物特性的了解，并利用植物的這些特性以對(duì)水環(huán)境中的污染物進(jìn)行吸收與分解，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)水環(huán)境目的的一種治理技術(shù)。植物修復(fù)技術(shù)是近些年來(lái)用于處理污水的新興技術(shù)，其作用機(jī)理在于充分發(fā)揮植物及其根際土著微生物的代謝活動(dòng)，以吸收、積累、降解或轉(zhuǎn)化環(huán)境中的污染物。相比于傳統(tǒng)的水環(huán)境修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)技術(shù)具成本低、效果好、與環(huán)境美學(xué)相符等優(yōu)勢(shì)，

1  植物修復(fù)技術(shù)的類型與原理

1.1  植物提取

植物修復(fù)技術(shù)當(dāng)中植物提取的原理在于利用植物的根系對(duì)污染物進(jìn)行吸收，通過(guò)植物內(nèi)部的運(yùn)行將污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使污染物自植物根部轉(zhuǎn)移至地上，而植物體內(nèi)的污染物則可通過(guò)植物地上部的收獲而去除。植物提取是當(dāng)前研究最多、也最具發(fā)展前景的植物修復(fù)技術(shù)。植物提取可應(yīng)用于修復(fù)水體中的無(wú)機(jī)物，并清除水體中的污染物，其優(yōu)勢(shì)在于成本較低，可實(shí)現(xiàn)原位修復(fù)，所提取出來(lái)的重金屬可經(jīng)焚燒后再提取。

植物提取主要是利用一些對(duì)重金屬具強(qiáng)忍耐與富集能力的植物而實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的提取，如楊樹、柳樹及其他具強(qiáng)重金屬富集能力的植物。樹木的生物學(xué)產(chǎn)量較高，且具一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)還對(duì)自然環(huán)境起綠化與美化的作用。利用樹木采取植物提取的方式實(shí)施污水處理可實(shí)現(xiàn)原位修復(fù)，但污染物會(huì)在一定程度上影響植物的生長(zhǎng)，因此，樹木僅能用于處理重金屬及其他污染物濃度較低的污染水體，而無(wú)法應(yīng)用于處理污染物含量較高的水體。據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，浮萍于重金屬濃度較低的水體中可正常生長(zhǎng)，同時(shí)還能于15天內(nèi)將水體中的Pb、Zn等重金屬進(jìn)行有效清除，清除率分別達(dá)80%和55%。

1.2  植物固定

植物固定是現(xiàn)用于處理污染土壤、污水及沉積物的常用修復(fù)方法，其原理在于利用植物來(lái)對(duì)環(huán)境的化學(xué)、生物及物理?xiàng)l件進(jìn)行改變，從而抑制環(huán)境中的污染物產(chǎn)生，并使其能夠沉淀或被束縛在腐殖質(zhì)上，減少其移動(dòng)及生物有效性，進(jìn)而減少其給生物及環(huán)境所帶來(lái)的危害。植物固定可保護(hù)環(huán)境不受侵蝕，減少滲漏以避免污染物移動(dòng)。將植物固定技術(shù)應(yīng)用于污水處理當(dāng)中可利用植物根部的積累、沉淀與根表面的吸持作用而使污染物固定，防止其移動(dòng)而擴(kuò)大污染范圍。

1.3  植物揮發(fā)

植物修復(fù)技術(shù)當(dāng)中植物揮發(fā)的原理在于利用植物的生理活動(dòng)，通過(guò)植物吸收作用以使重金屬能轉(zhuǎn)化成一種可揮發(fā)的形態(tài)，從而自土壤或植物表面逸出，進(jìn)入大氣環(huán)境當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)處理水體中污染物的目的。植物揮發(fā)最初是應(yīng)用于對(duì)環(huán)境中的Hg進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)植物的吸收作用使二價(jià)汞能轉(zhuǎn)化為氣態(tài)汞，從而使得汞的毒性大大降低。但植物揮發(fā)僅適用于處理本身具揮發(fā)性的污染物，且其要求經(jīng)植物吸收轉(zhuǎn)化后物質(zhì)的毒性應(yīng)低于轉(zhuǎn)化前，因此，植物揮發(fā)的應(yīng)用范圍非常有限，且污染物在被轉(zhuǎn)移至大氣或是土壤中后仍存在一定隱患，不利人類與生物的生長(zhǎng)與發(fā)展。植物揮發(fā)所使用的植物主要有煙草、印度芥菜、低芥酸油菜及部分特殊樹木。

1.4  根際過(guò)濾

植物修復(fù)技術(shù)當(dāng)中根際過(guò)濾的原理在于利用于植物根系的吸持作用，以將環(huán)境中的金屬或有機(jī)污染物進(jìn)行吸收、濃集與沉淀，以去除環(huán)境中的污染物。根際過(guò)濾在污水處理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)于處理工業(yè)及農(nóng)業(yè)廢水。另，植物的根系還可吸附鉛、鉻等，因此，其還可應(yīng)用于處理放射性污染物與疏水性有機(jī)污染物。

根際過(guò)濾可實(shí)現(xiàn)原位修復(fù)與異位修復(fù)，因媒介主要為水，所以，根際過(guò)濾方法多應(yīng)用于水體、淺水湖與濕地系統(tǒng)的植物修復(fù)，所使用的植物也主要為水生植物。另有向日葵、印度芥菜、煙草、黑麥、菠菜等也會(huì)成為根際過(guò)濾的選擇性植物。據(jù)相關(guān)研究表明，印度芥菜可有效去除水體中的Pb。

1.5  植物轉(zhuǎn)化

植物轉(zhuǎn)化也叫植物降解，其原理在于利用植物的新陳代謝作用吸收并分解污染物，或是利用植物所分泌出來(lái)的化合物對(duì)污染物進(jìn)行分解，以去除污染物。植物轉(zhuǎn)化適宜清除疏水性適中的污染物，若污染物的疏水性較強(qiáng)，污染物則會(huì)緊密結(jié)合于植物的根系表面與土壤當(dāng)中，致污染物無(wú)法發(fā)生轉(zhuǎn)移，此時(shí)就需結(jié)合植物固定與植物揮發(fā)等技術(shù)，采取綜合方法以實(shí)現(xiàn)治理的目的。

據(jù)相關(guān)研究報(bào)道，油菜、向日葵、亞麻、芥菜、浮萍等可用于修復(fù)核污染的137Cs與134Cs，另有相關(guān)試驗(yàn)表明，利用浮萍實(shí)施植物修復(fù)，在7天內(nèi)，受核污染水體中的鈾物質(zhì)明顯減少。此外，植物還具固定作用，可將放射物進(jìn)行固定，避免放射物進(jìn)入地下水或食物鏈當(dāng)中，有效縮小了放射物的污染范圍。

2  植物修復(fù)技術(shù)在污水處理中的運(yùn)用

2.1  去除水體中的氮磷

去除水體中的氮與磷是一項(xiàng)復(fù)雜而又繁瑣的工程。在自然情況下，氮可利用氨揮發(fā)、硝態(tài)氮反硝化作用、水本顆粒吸附等方式進(jìn)行去除；磷僅能利用顆粒吸附沉降或是微生物吸收的方式進(jìn)行去除，但這些去除方法并沒(méi)有真正將水體中的氮與磷去除，而僅是轉(zhuǎn)換了其形態(tài)，氮與磷實(shí)質(zhì)仍存在于水體當(dāng)中。當(dāng)前人們?nèi)晕囱邪l(fā)出一種簡(jiǎn)單的、可徹底去除水體中氮與磷的方法，利用化學(xué)與物理工藝雖可將其去除，但其耗資較大，經(jīng)濟(jì)效益較低。植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用則為水體中氮與磷的去除提供了一條既經(jīng)濟(jì)又便于管理，同時(shí)去除效率較高的道路。美人蕉、香根草、蕹菜、細(xì)葉萼距花等可于水體中良好生長(zhǎng)，同時(shí)還能有效去除水體中的氮與磷，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

2.2  清除水體中的重金屬

水生植物對(duì)多數(shù)重金屬均具強(qiáng)吸收與積累能力，如Zn、Cr、Pb、Cd、Co、Ni、Cu等，其中沉水植物及浮水植物可種植于低污染區(qū)，一方面吸收重金屬，另一方面對(duì)水體所含重金屬量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。相關(guān)研究表明，Cd具強(qiáng)植物毒害作用，高濃度的Cd會(huì)嚴(yán)重抑制植物的生長(zhǎng)，影響植物的重金屬積累量，如劍蘭、臺(tái)灣、水韭、尖葉皇冠等可有效吸收Cd，但若Cd的濃度不斷加大，植物的生長(zhǎng)則會(huì)受到抑制，其吸收能力也會(huì)明顯下降。通常地，水生植物的根部重金屬含量要明顯高于莖部及葉部，個(gè)別可能會(huì)存在根部、莖部及葉部重金屬含量相當(dāng)?shù)那闆r，分析其原因，水生植物吸收重金屬通常是通過(guò)根部來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而部分植物可能因生長(zhǎng)條件的問(wèn)題而使得整株植物均能平衡吸收水體中的重金屬。如苦草，其是整株植物均可沒(méi)入水中，因此，苦草的根、莖、葉均可吸收重金屬，根部、莖部及葉部的重金屬含量也相當(dāng)。

木本植物多應(yīng)用于處理人工濕地污水當(dāng)中，其處理量大，修復(fù)效果較佳，且不易受讓氣候條件影響，也不存在二次污染，可廣泛應(yīng)用于人工濕地的污水處理當(dāng)中。陸生植物有著發(fā)達(dá)的根系，在陸生植物尚幼小時(shí)即將其種植于水體當(dāng)中，待其根系逐步發(fā)展，其就可發(fā)揮良好的重金屬清除作用。

2.3  清除水體中的有毒有機(jī)污染物

多環(huán)芳得烴化合物是水體中的主要有機(jī)毒性物質(zhì)。據(jù)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)表明，浮萍、紫萍、水葫蘆、水花生、細(xì)葉滿江紅等水生植物均會(huì)受到萘的傷害，且萘的濃度越高，水生植物所受到的傷害程度也越深。上述5種水生植物當(dāng)中，水葫蘆受萘的傷害程度最輕，可作為污水處理植物修復(fù)的首選植物。浮萍的敏感性極強(qiáng)，可用于檢測(cè)水生植物萘的毒性。另，水生植物還可用于消除雙酚、酞酸酯、火箭改動(dòng)機(jī)所使用的燃料庚基等的毒性。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，浮萍可于8天內(nèi)將90%的酚進(jìn)行代謝，使其成為毒性較小的產(chǎn)物。在治療含多環(huán)芳烴污水的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，利用喬、灌、草等植物形成復(fù)雜群落結(jié)構(gòu)的植物修復(fù)效果較單用某種植物的群落結(jié)構(gòu)的效果更佳，可將污水當(dāng)中90%以上的多環(huán)芳香烴化合物。

3  結(jié)語(yǔ)

總而言之，植物本身是自然環(huán)境的重要組成部分，發(fā)揮著保護(hù)環(huán)境的重要作用。在污水處理的過(guò)程當(dāng)中利用植物修復(fù)技術(shù)的成本較低，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，具良好的經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益。但現(xiàn)已知的多數(shù)超富集植物的生長(zhǎng)較為緩慢、生物量較小，植物根系的分布、氣候、土質(zhì)等也限制了植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。因此，在未來(lái)的發(fā)展當(dāng)中，相關(guān)研究人員應(yīng)不斷深入探索，以尋求更多、更好的植物修復(fù)技術(shù)。

本文來(lái)源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://12-baidu.cn/w/qk/21223.html