1、污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論摘要：系統(tǒng)介紹了國(guó)內(nèi)外污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論的一些成果，并就污染土壤生態(tài) 修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)和重金屬污染土壤、有機(jī)物污染土壤的生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論現(xiàn)狀進(jìn) 行了爭(zhēng)論，最終指出了污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論的前景。關(guān)鍵詞：污染土壤；重金屬污染；有機(jī)污染；生態(tài)修復(fù)土壤作為環(huán)境系統(tǒng)的核心介質(zhì)，是溝通大氣和水體的樞紐，也是生物體和人 類(lèi)社會(huì)的基本載體。大氣和水體的污染，最終反映并集中于土壤的污染。只要土 壤污染得不到有效解決，大氣和水體的污染永久也解決不了。在我們國(guó)家，土壤污染已成為繼水污染、大氣污染、噪聲污染和固體廢物污 染后倍受社會(huì)廣泛關(guān)注的污染問(wèn)題之一。近年來(lái)，土壤污染的生態(tài)修復(fù)技術(shù)爭(zhēng)論 在國(guó)內(nèi)外已成

2、為非?；钴S的爭(zhēng)論熱點(diǎn)。在污染土壤的修復(fù)技術(shù)爭(zhēng)論中，與傳統(tǒng)的 物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)相比，生態(tài)修復(fù)所具有的高效、無(wú)二次污染與操作簡(jiǎn)便等特 點(diǎn)，使其成為最具生命力的污染土壤修復(fù)技術(shù)之一。1,11污染土壤生態(tài)修復(fù)基本原理生態(tài)修復(fù)（ecological remediation）是指在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，以廣義的生物修 復(fù)（包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和酶學(xué)修復(fù)）為基礎(chǔ)，結(jié)合各種物理 修復(fù)、化學(xué)修復(fù)以及工程技術(shù)措施，通過(guò)優(yōu)化組合和技術(shù)再造，使之到達(dá)最正確效 果和最低耗費(fèi)的一種綜合的修復(fù)污染環(huán)境的方法。也就是說(shuō)，生態(tài)修復(fù)是依據(jù)生 態(tài)學(xué)原理，采用特異生物（如修復(fù)植物或?qū)Ｐ越到馕⑸锏龋?duì)環(huán)境污染物的代 謝過(guò)

3、程，并借助物理修復(fù)與化學(xué)修復(fù)以及工程技術(shù)的某些措施加以強(qiáng)化或條件優(yōu) 化，使污染環(huán)境得以修復(fù)的綜合性環(huán)境污染治理技術(shù)。目前，盡管污染土壤的物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)以及工程修復(fù)技術(shù)已取得肯定進(jìn) 展并消失了一些有用技術(shù)，但這些修復(fù)方法往往會(huì)破壞污染土壤的理化性質(zhì)，甚 至?xí)斐蓪?duì)環(huán)境的二次污染，對(duì)于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤基本上難 以應(yīng)用。重金屬等無(wú)機(jī)污染的植物修復(fù)和有機(jī)污染的生物修復(fù)雖克服了這些缺點(diǎn), 但由于這些技術(shù)本身所固有的一些應(yīng)用條件的限制，在修復(fù)實(shí)踐中也難以推廣， 大多只是處于試驗(yàn)階段甚或是基礎(chǔ)爭(zhēng)論階段。在這種狀況下，采用生態(tài)系統(tǒng)的自 我修復(fù)力量，從生態(tài)學(xué)原理的高度解決污染環(huán)境特殊是污染土

4、壤的修復(fù)問(wèn)題，對(duì) 于實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧進(jìn)展具有重要意義。與傳統(tǒng)的物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)相比，污染土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性基本保持不變，一般不破壞植物生長(zhǎng)所需要的土 壤環(huán)境；在肯定的條件下可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的礦化；處理形式多樣，可依據(jù)條 件分別采納原位和異位修復(fù)方式；處理本錢(qián)通常低于物理和化學(xué)方法；應(yīng)用范圍 廣泛，可處理不同類(lèi)型、不同程度的污染土壤。由此可見(jiàn)，土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù) 在污染土壤修復(fù)技術(shù)爭(zhēng)論中具有寬闊的進(jìn)展前景。污染土壤生態(tài)修復(fù)的最基本的修復(fù)方式是以植物修復(fù)為主體的植物修復(fù)-化 學(xué)強(qiáng)化或生物化學(xué)強(qiáng)化、植物修復(fù)-物理化學(xué)強(qiáng)化、植物修復(fù).酶學(xué)強(qiáng)化或它們之 間的

5、聯(lián)合修復(fù)和以微生物修復(fù)為主體的微生物修復(fù)-化學(xué)強(qiáng)化或生物化學(xué)強(qiáng)化、 微生物修復(fù)物理化學(xué)強(qiáng)化、微生物修復(fù)-酶學(xué)強(qiáng)化或它們之間的聯(lián)合修復(fù)，前者 的修復(fù)對(duì)象主要是鎘、伸、鋅等重金屬污染土壤，其修復(fù)方法最主要的方面是采 用超積累植物對(duì)重金屬的超量提取作用從污染土壤中去除重金屬；后者的修復(fù)對(duì) 象主要是石油、多環(huán)芳燒、有機(jī)染料和農(nóng)藥等有機(jī)污染土壤，其主要機(jī)理為特異 降解微生物在采用植物根際環(huán)境進(jìn)行生命活動(dòng)的同時(shí)將根際圈中的有機(jī)污染物 降解或轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)。目前，這兩大領(lǐng)域已成為國(guó)際環(huán)境科學(xué)與工程爭(zhēng)論的熱 點(diǎn)問(wèn)題。隨著輸入到環(huán)境中污染物的種類(lèi)和數(shù)量的增加，環(huán)境污染不僅在程度上不斷 “升級(jí)”，而且在“內(nèi)涵”上

6、日益簡(jiǎn)單化，復(fù)合污染成為其最主要的和普遍的環(huán) 境污染形式。有鑒于此，迫切需要進(jìn)展生態(tài)修復(fù)的理論和技術(shù)，使當(dāng)前簡(jiǎn)單的復(fù) 合污染得到最為有效的修復(fù)和治理。由于，只有實(shí)施生態(tài)修復(fù)，才能克服現(xiàn)有的 各種污染環(huán)境修復(fù)技術(shù)存在的這樣或那樣的缺陷和問(wèn)題，才能取得該技術(shù)領(lǐng)域及 其實(shí)踐上的重大突破。在技術(shù)再造的意義上，污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)代表了 21世 紀(jì)環(huán)境工程技術(shù)進(jìn)展的方向。2重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論重金屬污染土壤的生態(tài)修復(fù)是以植物修復(fù)為核心綻開(kāi)的，主要內(nèi)容包括修復(fù) 植物篩選與合理搭配、修復(fù)機(jī)理和根際圈效應(yīng)以及修復(fù)強(qiáng)化措施與應(yīng)用。有關(guān)超 積累植物的篩選，其一是更加注意實(shí)際的應(yīng)用和更有針對(duì)性，從以往集中對(duì)N

7、i、 Cu、Zn和Mn的超積累植物的篩選，強(qiáng)調(diào)的是科學(xué)問(wèn)題的解決，近年來(lái)鑒于土 壤污染的重金屬主要是Cd、Pb和As的問(wèn)題較大，已經(jīng)轉(zhuǎn)移到對(duì)這些重金屬超 積累植物的篩選，如Ma等首次報(bào)道了 As超積累植物。與此相應(yīng)，是超積累植 物標(biāo)準(zhǔn)的衡量問(wèn)題，在臨界含量標(biāo)準(zhǔn)和轉(zhuǎn)移特征標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我們還建議了耐 性特征標(biāo)準(zhǔn)和富集系數(shù)特征標(biāo)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，完整的檢驗(yàn)超積累植物，應(yīng)具有4 個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn):（1）臨界含量特征標(biāo)準(zhǔn)，即植物莖或葉中重金屬含量要大于肯定的臨 界值，目前廣泛采納的參考值是,Zn、Mn為lOOOOmg kg1, Pb、Cu、Ni、Co、 As 均為 lOOOmg kg1, Cd 為 1 OOmg

8、 kg1, Au 為 Img kg-1 ； （2）轉(zhuǎn)移特征標(biāo)準(zhǔn), 即植物地上部（主要是指莖或葉）重金屬含量大于其根部重金屬含量；（3）耐性特征 標(biāo)準(zhǔn)，即植物對(duì)重金屬具有較強(qiáng)的耐性，其中對(duì)于人為掌握試驗(yàn)條件下的植物來(lái) 說(shuō)，是指與比照相比，植物地上部生物量（莖、葉、籽實(shí)局部的干重之和）沒(méi)有下 降，至少當(dāng)土壤中重金屬濃度高到足以使植物地上部重金屬含量到達(dá)超積累植物 應(yīng)到達(dá)的臨界含量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)地上部生物量沒(méi)有下降，而對(duì)于在自然污染狀態(tài)下生長(zhǎng) 的植物來(lái)說(shuō)，是指植物的生長(zhǎng)從長(zhǎng)相來(lái)看沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的毒害病癥，這是由于 在重金屬污染區(qū)很難在相同土壤質(zhì)地上找到未受污染的土壤，因而很難以地上部 生物量是否下降作為評(píng)價(jià)

9、植物對(duì)重金屬耐性強(qiáng)弱的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；（4）富集系數(shù)特征 標(biāo)準(zhǔn)，即植物地上部富集系數(shù)大于1.0（莖、葉、籽實(shí)局部的平均數(shù)），至少當(dāng)土 壤中重金屬濃度與超積累植物應(yīng)到達(dá)的臨界含量標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)時(shí)植物地上部富集系 數(shù)大于l.Oo其二，是從注意單一污染的修復(fù)到復(fù)合污染修復(fù)的進(jìn)展，包括對(duì)一 些已經(jīng)覺(jué)察的單一重金屬超積累植物，檢驗(yàn)、開(kāi)掘其是否具有對(duì)多個(gè)重金屬污染 的修復(fù)作用，由于土壤污染往往呈現(xiàn)多個(gè)污染物的共存。與此同時(shí)，為了解決土 壤復(fù)合污染的問(wèn)題，還爭(zhēng)論采納多個(gè)單一污染超積累植物的合理搭配和使用的問(wèn) 題。141隨著植物生理生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)以及各種微觀技術(shù)的進(jìn)展，植物超積累機(jī) 理的爭(zhēng)論不斷深化。有關(guān)爭(zhēng)論內(nèi)容包括

10、了植物根際重金屬向植物體內(nèi)運(yùn)輸機(jī)制、 植物對(duì)重金屬的解毒與貯存以及相關(guān)重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等。有的爭(zhēng)論覺(jué)察，植物根 系分泌的某些有機(jī)物特殊是有機(jī)酸能通過(guò)螯合作用或酸化根際環(huán)境促進(jìn)土壤重 金屬的溶解和根系的汲取，但這一機(jī)制是否是超積累植物特有根際機(jī)理還不清晰。 超積累植物對(duì)重金屬汲取的較強(qiáng)選擇性機(jī)理，可能在于植物體內(nèi)某些專(zhuān)一性運(yùn)輸 蛋白的特殊作用。重金屬進(jìn)入根系后，通過(guò)共質(zhì)體途徑運(yùn)輸，而后進(jìn)入液泡。超 積累植物地上部重金屬含量之所以能夠高于其根部含量，可能的機(jī)理在于其液泡 膜上存在一些區(qū)分于非超積累植物的特殊運(yùn)輸體，這些運(yùn)輸體把液泡中重金屬裝 載到木質(zhì)部導(dǎo)管以利于向地上部運(yùn)輸，從而可以在地上部積累大量

11、的重金屬。有 的爭(zhēng)論還說(shuō)明，超積累植物對(duì)重金屬有較強(qiáng)的耐性，一方面在于其葉片中存在區(qū) 室化分布，將重金屬主要分布在質(zhì)外體和液泡中，以此來(lái)阻擋重金屬對(duì)細(xì)胞內(nèi)溶 物的損害。另一方面可能在于某些抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)等對(duì)自由基 的去除，以及某些有機(jī)化合物如組氨酸、植物絡(luò)合素(PCs)等對(duì)這些重金屬的螯 合解毒作用，同時(shí)這些螯合作用也可能促進(jìn)了植物對(duì)重金屬的超量積累。超積累 植物對(duì)重金屬的富集可能與一些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有關(guān)，這方面的爭(zhēng)論如Zn轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基 因ZNT1等的克隆和篩選，合成組氨酸的酶蛋白基因THG1、THB1、THD1等的 克隆和篩選，與超積累及耐性相關(guān)的一些功能基因在細(xì)菌、真菌、植物和

12、動(dòng)物的 覺(jué)察、分別和鑒定等。此外，轉(zhuǎn)基因植物在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用也有一 些新的覺(jué)察。Banue-los等在田間試驗(yàn)條件下，爭(zhēng)論了轉(zhuǎn)基因植物印度芥Brassica juncea (L.) Czern.對(duì)Se富集力量，結(jié)果說(shuō)明，與野生型印度芥菜相比,轉(zhuǎn)基因 型印度芥菜的富集力量幾乎提高了近1倍。其他的如轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)Hg富集、轉(zhuǎn) 基因卡諾拉(Brassica napus)對(duì)Ni的富集等。141重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)的強(qiáng)化措施主要從提高污染土壤中重金屬生物有 效性、促進(jìn)植物對(duì)重金屬汲取以及提高植物生物量這幾個(gè)方面綻開(kāi)的。有關(guān)爭(zhēng)論 已經(jīng)廣泛研討了施加各種添加劑對(duì)修復(fù)效果及其對(duì)環(huán)境的影響，如EDT

13、A、EDDS、 有機(jī)酸等，這些爭(zhēng)論都不同程度地說(shuō)明白添加劑對(duì)修復(fù)效果確有提高，但其環(huán)境 平安性也越來(lái)越受到關(guān)注。因此，開(kāi)發(fā)出環(huán)境友好添加劑是今后的爭(zhēng)論方向。為 了避開(kāi)發(fā)生類(lèi)似的副作用，魏樹(shù)和等從超積累植物對(duì)重金屬的富集特點(diǎn)入手，提 出了在花期收獲修復(fù)植物然后再準(zhǔn)時(shí)移栽下一茬修復(fù)植物的作法，從而在同一生 長(zhǎng)季內(nèi)充分提高修復(fù)效率。結(jié)果說(shuō)明，這種方法的修復(fù)效率是只移栽一茬植物修 復(fù)效率的1.43倍和1.75倍；同時(shí)，他們還對(duì)提高修復(fù)效率的各種可能方法進(jìn)行 了研討，認(rèn)為與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)相結(jié)合，將是生態(tài)修復(fù)成熟應(yīng)用于修復(fù)實(shí)踐的 捷徑。植物與微生物聯(lián)合修復(fù)，尤其是菌根在植物修復(fù)中的應(yīng)用正成為國(guó)際熱點(diǎn) 問(wèn)

14、題，這方面的報(bào)道許多，如叢枝菌根真菌促進(jìn)植物對(duì)Zn、Cd、Pb或As的富 集等。盡管有一些植物不具有超積累植物的基本特征，但也可以用于重金屬污染土 壤的生態(tài)修復(fù)。如這種植物的根部重金屬含量大于甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地上部重金屬含 量，但與其他植物相比，其地上部生物量較大，其地上部對(duì)重金屬的含量也比擬 高，因而其對(duì)重金屬的肯定富集量也比擬高，對(duì)污染土壤的修復(fù)潛力也很大，這 一類(lèi)植物近年來(lái)也受到了關(guān)注。3有機(jī)污染土壤的生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論有機(jī)污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論主要是圍繞微生物修復(fù)綻開(kāi)的，內(nèi)容包括高效降 解微生物篩選和合理搭配、生物修復(fù)的化學(xué)強(qiáng)化和生物化學(xué)強(qiáng)化、生物修復(fù)的物 理強(qiáng)化和物理化學(xué)強(qiáng)化、生物修復(fù)的電化學(xué)強(qiáng)

15、化、生物修復(fù)的酶學(xué)強(qiáng)化以及植物 與微生物的聯(lián)合修復(fù)等。高效降解微生物的篩選方法主要有2種，一是從有機(jī)物 污染場(chǎng)地（如污染土壤或地下水等）分別、鑒定；二是從一些微生物中篩選對(duì) 有機(jī)污染物降解效率較高的菌種。而植物與微生物的聯(lián)合修復(fù)那么基本采納了從一 些常見(jiàn)植物中檢測(cè)有機(jī)污染物降解率的方法。由此可見(jiàn)，有機(jī)污染土壤的生態(tài)修 復(fù)還處于基礎(chǔ)階段。事實(shí)上，由于植物的根系對(duì)有機(jī)污染物的生態(tài)修復(fù)作用（植 物汲取降解，以及采用植物根系生長(zhǎng)使土壤產(chǎn)生的斷裂或裂痕，可以加快有機(jī)污 染物的揮發(fā)），根際圈大量微生物的生命活動(dòng)如氮代謝、發(fā)酵、共代謝及脫氯作 用等對(duì)有機(jī)污染物降解、轉(zhuǎn)化作用，以及電化學(xué)的促進(jìn)作用，使得根際圈

16、構(gòu)成了 污染土壤中極為獨(dú)特的“生態(tài)修復(fù)單元”。因此，以植物根際圈作為修復(fù)單元的 微生物修復(fù)將成為當(dāng)前有機(jī)污染土壤修復(fù)爭(zhēng)論的重要方向。而對(duì)有機(jī)污染物降解 效率較高植物與高效降解菌的聯(lián)合修復(fù)作用可能是提高有機(jī)污染生態(tài)修復(fù)效率 的重要途徑。3污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論前景綜上所述，無(wú)論是重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論還是有機(jī)物污染土壤的生態(tài) 修復(fù)爭(zhēng)論，雖然有較多的報(bào)道，但目前仍處于基礎(chǔ)性爭(zhēng)論階段，仍有一些修復(fù)機(jī) 理不完全清晰，修復(fù)的實(shí)踐應(yīng)用和操作方法還不夠成熟。因此，污染土壤的生態(tài) 修復(fù)機(jī)理爭(zhēng)論將是污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論的一個(gè)重點(diǎn)。從生態(tài)學(xué)的角度看，污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論的核心內(nèi)容仍舊是超積累植物和 高效降解微生物的篩選及合理搭配、修復(fù)機(jī)理的探究和基于植物與微生物聯(lián)合修 復(fù)的根際圈效應(yīng)、以廣義生物修復(fù)為核心的聯(lián)合修復(fù)以及修復(fù)強(qiáng)化措施的爭(zhēng)論。 生態(tài)修復(fù)的實(shí)際應(yīng)用不行避開(kāi)地要采用分子生物學(xué)方法和農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，因此環(huán) 境科學(xué)與生物學(xué)、農(nóng)學(xué)的交叉、融合必將成為污染土壤生態(tài)修復(fù)的一種重要爭(zhēng)論 方法網(wǎng)。從這種意義看，生態(tài)修復(fù)將成為解決污染土壤的根本手段。如何綜合運(yùn) 用環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)和農(nóng)學(xué)等多學(xué)科原理，爭(zhēng)論既有用又造價(jià)低廉的污染土壤生 態(tài)修復(fù)有用技術(shù)，將是污染土壤生態(tài)修復(fù)爭(zhēng)論的另一個(gè)重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1劉洋，江爽，q曉麗.生態(tài)修復(fù)亟待走出五大逆境J .環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì). 202