治理土壤污染的新途径

　治理土壤污染的新途径

　　中国科协在北京中国科技会堂举办以“污染环境的植物修复”为主题的“青年科学家论坛”学术研讨活动。出席论坛活动的青年科学家代表广泛涉及到环境科学、环境工程、生态学、地理学、植物学、分子生物学、微生物学、地质学、土壤学、植物营养学、农学等20多个专业领域。在污染环境的植物修复研究领域有广泛的代表性。论坛由中国科学院地理科学与资源研究所研究员陈同斌、中山大学教授杨中艺和中国科学院土壤研究所研究员骆永明主持。本次论坛围绕污染环境植物修复主题分别就：植物修复的发展概况、污染土壤的植物修复、污染水体的植物修复、植物修复的配套技术等专题进行讨论。

　　重金属在土壤中的自然净化过程十分漫长，一般需要上千年时间，因此其污染具有隐蔽性、不可逆性和长期性等特点。针对土壤污染的治理曾是国际性的难题。植物修复是一种主要利用植物去除和消减污染物的环境治理技术。譬如：在污染土壤中种植对重金属具有特殊耐性和富集能力的“超富集植物”，则可以迅速将大量的污染物吸收和富集到植物体中并运输到植物上部，通过收获植物，焚烧后回收重金属，从而降低土壤或水体中重金属的含量，实现治理目标。

　　与传统的化学修复、物理和工程修复等技术手段相比，它具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染、具有潜在或显在经济效益等优点。由于植物修复更适应环境保护的要求，因此越来越受到世界各国政府、科技界和企业界的高度重视和青睐。自从20世纪80年代问世以来，植物修复已经成为国际学术界研究的热点问题，并且开始进入产业化初期阶段。目前，植物修复技术的市场以每年翻一番的速度迅速发展。

　　■污染土壤的植物修复

　　美国、英国、德国、荷兰等国家已经把治理土壤污染问题摆在与大气污染和水污染问题同等重要的位置，而且已从政府角度制定了相关的修复工程计划。但是，目前我国对土壤污染的严重性和治理工作的紧迫性未引起足够的重视。典型地区的调查结果表明，我国的土壤污染问题已经相当严重，并且对水环境质量和农产品质量构成明显的威胁。无论是从投资成本还是管理等多方面考虑，采用植物修复技术都是一条非常适合我国国情的土壤污染治理途径。

　　我国有广袤的国土、丰富的植物资源、复杂多样的地理地质条件，因而可能蕴藏着大量超富集植物，为我国开展有关研究提供了良好的基础。在超富集植物研究方面，我国已开展了超富集植物的筛选、超富集机理及利用超富集植物修复重金属污染土壤的前期研究。如中国科学院地理科学与资源研究所陈同斌研究员等人在中国境内首先发现砷的超富集植物。从总体来看，到目前为止我国对超富集植物种类研究较少，与我国丰富的植物多样性不相适应。

　　除超富集植物外，对于一些生物量非常大、对污染物吸收能力也较强，但是还达不到“超富集植物”标准的耐性植物也应该予以适当关注。但是，此类植物的生物量较大，其收获后的处理处置问题存在一定的难度。

　　石油、农药等有机污染物对土壤的污染也是一类非常严重的污染问题。利用特殊的植物也能够降解、吸收部分有机污染物，同时也可以通过植物增加根际有益微生物的数量和活性，起到促进微生物对有机污染物的降解作用。最新的研究发现，某些有机污染物在土壤中具有被“捕集（Sequestration）”的倾向，并随着时间的推移变得比较稳定。这些被“捕集”的有机污染物的稳定性、释放行为、环境风险及其影响因素等问题，都可能会影响到植物修复的修复效率。

　　■污染水体的植物修复

　　作为污染水体修复的一种手段，植物修复也已经引起国内外学术界的重视。试验证明，植物修复对于　N和　P的去除有明显的效果，可以用于富营养化湖泊、河道、生活污水等的处理。但是，应该注意筛选高效植物品种，进一步提高植物修复的效率，并解决其植物收获、处理或利用问题。 　　利用大型藻类等海洋植物控制因海水养殖、陆源污染等所造成的海水富营养化具有重要的作用。厦门大学焦念志教授等人研究和开发出一种新的技术，通过人工种植具有多种用途的龙须菜来吸收海水养殖业所产生的氮磷污染物，并且正在朝产业化应用方向发展。

　　■提高植物修复效率的配套技术

　　植物根际存在大量的根际微生物。在植物修复中，根际微生物与植物可以形成联合（共）修复体系。微生物的存在能够降解有机污染物或改变污染物的存在形态，提高污染物的生物有效性，利于植物对污染物质的吸收，或者使有机污染物的植物毒性减小。根际微生物在提高重金属等污染物的植物有效性方面的作用与功能也是一个值得研究的问题。目前，对于这类与植物修复有关的理论和技术问题仍缺乏深入的研究。 　　施用化学添加剂等化学手段可以活化土壤重金属，提高土壤重金属的植物有效性，因此能够提高植物修复的效果，但是对于其是生态风险问题应该仔细评价和深入研究。

　　■分子生物学在植物修复中的应用

　　分子生物学在污染环境植物修复研究和应用领域扮演着非常重要的角色。采用分子生物学手段将有助于植物修复的机理研究，并有可能通过改良遗传特性来提高植物对污染物的耐性、富集能力或提高超富集植物的生长速度或生物量。今后，应该加强分子生物学与环境科学研究领域之间的交流与合作；在加强转基因超富集植物研究的同时，也要高度重视对转基因植物环境释放的生态安全性评价。

　　代表们一致认为，我国的植物修复研究虽然仍处于起步阶段，但是已经取得的成果表明，我国科学家有能力开发出一批适合我国国情的植物修复技术，建立有自主知识产权的植物修复技术，并在全球植物修复领域取得一席之地。