关于土壤环境污染原因和植物修复技术的研究

朱大庆

（江西省环境保护科学研究院，南昌 330029）

土壤环境污染作为当下主要的环境污染之一，对于我国农业发展造成了严重影响。对于土壤环境污染治理来说，植物修复技术具有成本低、综合治理效益好等优点，具有广阔的应用前景，因此本文对土壤环境污染及植物修复技术进行了研究。

1 土壤环境污染带来的影响

当土壤环境受到污染时，土壤中的重金属含量会显著增加，这些重金属无法被土壤中的微生物降解，经食物链作用会最终在人体内富集，对人体健康造成严重影响。例如，土壤中重金属汞化物常常转化为甲基汞被蔬菜的根系吸收，其无法被植物转化，人在食用含汞的蔬菜后，这些有害汞物质随之进入人体，引起蓄积性中毒，进而引发神经性疾病，如手、足出现麻痹等，严重的甚至会使人产生痉挛，导致死亡[1]。

此外，土壤环境被污染会影响蔬菜等农作物生长。例如，重金属铬离子会在土壤中积累，对于农作物生长具有很大的抑制作用。重金属离子还能够与农作物体内细胞原生质蛋白质相结合，使得细胞死亡，并最终导致农作物死亡。若土壤环境污染严重，还会在风力、水力作用下造成大气污染与水体污染，进而引发各种环境污染问题，危害人们的生命健康。

2 土壤环境污染原因分析

2.1 过量施用化肥

在我国农业发展进程中，化肥的施用是其中一项重大的变革，它有效保证了农作物生长过程中养分的供应，促进了我国农业实现更进一步的发展。但同时也存在化肥施用过量问题，从当下土壤环境污染原因分析来看，化肥施用过量是其主要原因之一。我国农田施用的化肥以氮肥、磷肥为主，磷肥生产原材料为磷矿石，磷矿石除了主要含磷元素之外，还含有很多有害元素，如砷、氟、镉等。在化肥制造过程中难免存在一些重金属元素，尤其是过量使用磷肥，将导致土壤环境污染。氮肥的过量施用会除了会导致土壤结构被破坏、土壤板结、肥水能力下降之外，还会在土壤中形成一种硝态氮，其被人体吸收后会还原成亚硝酸盐，引起人体中毒缺氧，严重的可直接导致死亡。

2.2 滥用农药

我国作为农业大国，在农药生产和消费方面名列前茅，存在严重的滥用农药问题。农民在使用农药时多是直接向土壤或者农作物表面进行喷洒处理，最终导致土壤受到严重污染。相关研究表明，农药施用过程中只有很少一部分被农作物吸收，其中大部分被土壤吸纳，吸纳方式一般包括两种，一种是直接吸纳，如剧毒除草剂施用或者用农药进行拌种，使得农药直接进入土壤中。另一种是间接吸纳。例如，施用于农作物表面的农药除了一部分直接被土壤吸纳，还有一部分附着于农作物表面，经风吹雨打落入土壤中；含有农药的动植物经土壤分解后将农药带入土壤中；有一些农药是以气体形式存在，经过雨水淋湿及溶解也会进入土壤中造成土壤污染。

2.3 污水灌溉

污水中含有一定的氮、磷、钾等营养成分，具有丰富的水肥资源，因此科学合理地采用污水灌溉对于农作物生长具有一定积极意义，不仅有利于增产，还有利于降低水体污染负荷。我国当下有超过330万hm2的污水灌溉农田面积。如果污水灌溉方式不当，如利用未经过处理或者未达到排放标准的工业污水进行农田灌溉，就会导致农作物减产、土壤结构恶化、传染疾病，对生态环境平衡造成严重影响，未经处理的工业废水中含有大量的重金属物质，如镉、砷、铅等，这些重金属物质会随着污水被土壤吸收，造成严重的土壤环境污染。

3 植物修复技术现代研究

3.1 植物修复技术简介

简单来说，植物修复技术就是利用一些植物自身具备的可耐受特性或者超积累某些化合物的特性，对受污染损害的土壤进行修复治理，针对土壤中的有机或者无机污染物可以利用植物与共生微生物以各种方式将其从土壤中去除，去除方式有提取、转移、吸收、分解、转化或者固定等，主要修复目标是被重金属、放射物质、有机物污染的土壤，最终达到净化土壤环境的目的，它是一种极具发展潜力的治理环境污染的绿色技术[2]。该技术具有成本低、综合治理效益好等优点，但植物修复技术起步发展时间较晚，在修复机理、修复工艺方面还不够成熟，缺乏完善的理论体系支撑，基于此，在基础理论研究及实践应用方面还有很多工作要做，任重而道远。

3.2 植物修复技术主要修复途径

当前，植物修复技术主要是利用植物的提取、挥发、固定、转化等途径进行土壤的修复与治理，其中植物提取技术主要围绕专性植物——以超累积植物为核心，利用超累积植物根系将土壤中的重金属等污染物质进行吸收处理，并将吸收的重金属等污染物进一步转移至植物的茎叶中，最后完成超累积植物的收割即可达到土壤治理的目的。连续在受污染的土壤中种植超累积植物，可以有效提升被污染土壤治理效果，将土壤中重金属含量降低至可接受水平。

植物挥发技术主要是利用一些植物根系分泌的一些特殊物质，该物质可以使得土壤中重金属物质进一步转化为气体挥发的形态，从而从土壤中脱离，或通过根系中特殊物质将土壤中的重金属物质加以吸收并进一步转化为气态物质释放到环境中，从而起到良好的土壤污染物质净化效果[3]。

植物固定技术则是主要利用对于重金属耐性较强的植物结合其根系微生物分泌作用，使得土壤中的重金属实现沉淀，降低重金属的有效性与移动性，从而将重金属固定起来，有效阻止重金属进入食物链，避免其对人体健康造成影响。

3.3 植物修复技术的局限性

除了上述绿色植物修复技术本身发展存在的局限性之外，它还存在以下局限性：一是当前发现的超累积植物能够累积的重金属元素较为单一，而当下土壤环境污染中存在的重金属种类繁多，因此难以达到实际的综合治理效果；二是当前发现的超累积植物多是野生植物，人们对其生长特性知之甚少，无法进行大规模的人工种植培育；三是超累积植物一般都生长较为缓慢，生物量较低，并且对土壤重金属污染物提取效率低下，难以达到预期的土壤净化效果；四是超累积植物一般根系都比较浅，对于蕴藏在土壤深层中的重金属物质无能为力，只能吸收土壤表层物质；五是除了人工规模培育方面存在一定问题之外，在特定区域内进行人工大规模培养是否会导致物种入侵，影响周边整体生态平衡，也是当下亟待解决的重要问题。

4 植物修复技术未来展望

与发达国家相比，我国的植物修复技术起步较晚，仍属于新兴产业。在未来植物修复技术发展中，人们可以从以下几个方面开展研究工作：一是对于超累积植物、重金属耐受性较强的植物来说，仍需要深入研究其对重金属作用的机理，然后结合基因工程技术、分子生物技术培育出能够同时对多种类型的重金属物质进行累积富集的超累积植物，使得相应的植物修复能力更加强大，易于人工种植，生物量多，根系发达且能够有效深入地下，有效提升绿色植物修复技术的效果；二是灵活结合不同途径作用的绿色植物，合理进行种植，有效提升土壤净化效果；三是进一步强化对累积富集之后植物的后续处理工作，避免造成二次污染。

5 结语

过量使用化肥，滥用农药、污水灌溉是造成土壤重金属污染的重要原因，严重威胁生态环境，而植物修复技术是新兴高效、绿色廉价的土壤修复途径，具有良好的经济效益和环境效益。因此，本文首先分析了土壤环境污染的影响及原因，然后介绍了植物修复技术的作用路径和局限性，最后对其未来发展进行展望。

1 邵新宇.关于土壤环境污染原因及植物修复技术探讨[J].科学时代，2013，（23）：23.

2 苗欣宇，周启星.污染土壤植物修复效率影响因素研究进展[J].生态学杂志，2015，34（3）：870-877.

3 姜凡琦.关于土壤环境污染原因及植物修复技术的现代研究[J].科学与信息化，2017，（5）：23.