植物修復技術及其在污水處理中的運用

植物修復技術是指基于技術人員對某些植物特性的了解，并利用植物的這些特性以對水環境中的污染物進行吸收與分解，從而實現保護水環境目的的一種治理技術。植物修復技術是近些年來用于處理污水的新興技術，其作用機理在于充分發揮植物及其根際土著微生物的代謝活動，以吸收、積累、降解或轉化環境中的污染物。相比于傳統的水環境修復技術，植物修復技術具成本低、效果好、與環境美學相符等優勢，

1  植物修復技術的類型與原理

1.1  植物提取

植物修復技術當中植物提取的原理在于利用植物的根系對污染物進行吸收，通過植物內部的運行將污染物進行轉移，使污染物自植物根部轉移至地上，而植物體內的污染物則可通過植物地上部的收獲而去除。植物提取是當前研究最多、也最具發展前景的植物修復技術。植物提取可應用于修復水體中的無機物，并清除水體中的污染物，其優勢在于成本較低，可實現原位修復，所提取出來的重金屬可經焚燒后再提取。

植物提取主要是利用一些對重金屬具強忍耐與富集能力的植物而實現對重金屬的提取，如楊樹、柳樹及其他具強重金屬富集能力的植物。樹木的生物學產量較高，且具一定經濟價值，同時還對自然環境起綠化與美化的作用。利用樹木采取植物提取的方式實施污水處理可實現原位修復，但污染物會在一定程度上影響植物的生長，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，而無法應用于處理污染物含量較高的水體。據相關試驗結果表明，浮萍于重金屬濃度較低的水體中可正常生長，同時還能于15天內將水體中的Pb、Zn等重金屬進行有效清除，清除率分別達80%和55%。

1.2  植物固定

植物固定是現用于處理污染土壤、污水及沉積物的常用修復方法，其原理在于利用植物來對環境的化學、生物及物理條件進行改變，從而抑制環境中的污染物產生，并使其能夠沉淀或被束縛在腐殖質上，減少其移動及生物有效性，進而減少其給生物及環境所帶來的危害。植物固定可保護環境不受侵蝕，減少滲漏以避免污染物移動。將植物固定技術應用于污水處理當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，防止其移動而擴大污染范圍。

1.3  植物揮發

植物修復技術當中植物揮發的原理在于利用植物的生理活動，通過植物吸收作用以使重金屬能轉化成一種可揮發的形態，從而自土壤或植物表面逸出，進入大氣環境當中，從而實現處理水體中污染物的目的。植物揮發最初是應用于對環境中的Hg進行修復，通過植物的吸收作用使二價汞能轉化為氣態汞，從而使得汞的毒性大大降低。但植物揮發僅適用于處理本身具揮發性的污染物，且其要求經植物吸收轉化后物質的毒性應低于轉化前，因此，植物揮發的應用范圍非常有限，且污染物在被轉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與發展。植物揮發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  根際過濾

植物修復技術當中根際過濾的原理在于利用于植物根系的吸持作用，以將環境中的金屬或有機污染物進行吸收、濃集與沉淀，以去除環境中的污染物。根際過濾在污水處理中的應用主要體現于處理工業及農業廢水。另，植物的根系還可吸附鉛、鉻等，因此，其還可應用于處理放射性污染物與疏水性有機污染物。

根際過濾可實現原位修復與異位修復，因媒介主要為水，所以，根際過濾方法多應用于水體、淺水湖與濕地系統的植物修復，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、菠菜等也會成為根際過濾的選擇性植物。據相關研究表明，印度芥菜可有效去除水體中的Pb。

1.5  植物轉化

植物轉化也叫植物降解，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的化合物對污染物進行分解，以去除污染物。植物轉化適宜清除疏水性適中的污染物，若污染物的疏水性較強，污染物則會緊密結合于植物的根系表面與土壤當中，致污染物無法發生轉移，此時就需結合植物固定與植物揮發等技術，采取綜合方法以實現治理的目的。

據相關研究報道，油菜、向日葵、亞麻、芥菜、浮萍等可用于修復核污染的137Cs與134Cs，另有相關試驗表明，利用浮萍實施植物修復，在7天內，受核污染水體中的鈾物質明顯減少。此外，植物還具固定作用，可將放射物進行固定，避免放射物進入地下水或食物鏈當中，有效縮小了放射物的污染范圍。

2  植物修復技術在污水處理中的運用

2.1  去除水體中的氮磷

去除水體中的氮與磷是一項復雜而又繁瑣的工程。在自然情況下，氮可利用氨揮發、硝態氮反硝化作用、水本顆粒吸附等方式進行去除；磷僅能利用顆粒吸附沉降或是微生物吸收的方式進行去除，但這些去除方法并沒有真正將水體中的氮與磷去除，而僅是轉換了其形態，氮與磷實質仍存在于水體當中。當前人們仍未研發出一種簡單的、可徹底去除水體中氮與磷的方法，利用化學與物理工藝雖可將其去除，但其耗資較大，經濟效益較低。植物修復技術的應用則為水體中氮與磷的去除提供了一條既經濟又便于管理，同時去除效率較高的道路。美人蕉、香根草、蕹菜、細葉萼距花等可于水體中良好生長，同時還能有效去除水體中的氮與磷，達到凈化水質的效果。

2.2  清除水體中的重金屬

水生植物對多數重金屬均具強吸收與積累能力，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，一方面吸收重金屬，另一方面對水體所含重金屬量進行監測。相關研究表明，Cd具強植物毒害作用，高濃度的Cd會嚴重抑制植物的生長，影響植物的重金屬積累量，如劍蘭、臺灣、水韭、尖葉皇冠等可有效吸收Cd，但若Cd的濃度不斷加大，植物的生長則會受到抑制，其吸收能力也會明顯下降。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，個別可能會存在根部、莖部及葉部重金屬含量相當的情況，分析其原因，水生植物吸收重金屬通常是通過根部來實現的，而部分植物可能因生長條件的問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。

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

2.3  清除水體中的有毒有機污染物

多環芳得烴化合物是水體中的主要有機毒性物質。據實踐實驗表明，浮萍、紫萍、水葫蘆、水花生、細葉滿江紅等水生植物均會受到萘的傷害，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種水生植物當中，水葫蘆受萘的傷害程度最輕，可作為污水處理植物修復的首選植物。浮萍的敏感性極強，可用于檢測水生植物萘的毒性。另，水生植物還可用于消除雙酚、酞酸酯、火箭改動機所使用的燃料庚基等的毒性。據實驗表明，浮萍可于8天內將90%的酚進行代謝，使其成為毒性較小的產物。在治療含多環芳烴污水的實驗當中，利用喬、灌、草等植物形成復雜群落結構的植物修復效果較單用某種植物的群落結構的效果更佳，可將污水當中90%以上的多環芳香烴化合物。

3  結語

總而言之，植物本身是自然環境的重要組成部分，發揮著保護環境的重要作用。在污水處理的過程當中利用植物修復技術的成本較低，且不會產生二次污染，具良好的經濟效益及生態效益。但現已知的多數超富集植物的生長較為緩慢、生物量較小，植物根系的分布、氣候、土質等也限制了植物修復技術的應用。因此，在未來的發展當中，相關研究人員應不斷深入探索，以尋求更多、更好的植物修復技術。

本文來源：《企業科技與發展》：http://www.007hgw.com/w/qk/21223.html