植物修复技术在皮革制造污染土壤修复中的应用

2020-10-23李卓琼

皮革制作与环保科技 2020年6期

李卓琼

（延边大学地理海洋科学学院 133002）

0 引言

植物修复技术是利用植物固定、吸收、降解、挥发的机能去除或分解转化污染物质，从而使土壤系统的功能得到一定恢复和改善，这种修复技术属于一种非破坏、低成本的土壤资源保护以及对原位置污染区域而实施的修复方式以达到环保恢复效果的技术。所利用的生物学方式能从降解性方面提出有效的治理措施，因此，具备了现实可用的价值且具有重要的环保意义。

1 皮革制造导致土壤中重金属污染及危害

当前世界工业产业化结构皮革生产作为重要的组成部分，于我国国内也占据着轻工业的重要支柱性地位且已形成了集生产加工销售为一体的生产链模式，但其生产过程对环境所造成的污染凸显已严重破坏了生态平衡。例如皮革厂周边土壤重金属污染严重，其中Hg和Cd两类重金属元素普遍超出标准值。皮革厂废水中含有重金属，重金属不能被微生物分解，废水流入土壤中会在土壤中富集，因此治理难度较大。由于微生物不能降解重金属，且重金属进入土壤后难以去除，面对不同的环境条件其表现出的状态也各有不同，重金属的毒性及活性也有所差异。从化学性方面来说，重金属基于土壤更容易生成氢氧化物，以及带有硫元素的化合物、特别还存在某些氟化物，这些物质不易被吸收也不易被迁移。人类和动物通过进食的方式，使重金属物质进入食物链，当重金属物质进入人体后，很难排出，当积累到一定量时，超过人体可以接受的极限，就会引起一些慢性疾病或潜在的长远危害，如重金属能够影响人体内蛋白质和酶的活性，最终对人的正常代谢产生阻碍造成负担，严重情况下重金属还会侵入到人体的神经系统中，或导致人的免疫功能下降，慢性重金属中毒会随即发生。癌症等重病也是重金属污染的最大危害性之一，可见，它对人的生命健康有着极大的威胁。

由于工业化进程的加快，越来越多的皮革生产企业会排放大量的污水和废弃物，如果处理不当，排放的这些废物中会含有大量的重金属。由于重金属会和土壤中的一些有机质形成螯合物，这种螯合物易溶于水，植物以及微生物可以对这种物质进行吸收和利用。

2 污染土壤的植物修复技术及其基本原理

从植物上做出优化改善以阻碍重金属的污染是当今具有环保理念的做法之一，这种理念要求借助植物对土壤无机物或有机物的吸收来达到的修复方式。当植物对土壤中的上述物质进行吸收、固定以及相应的存储后，同时伴随一定的分解作用、光合作用等，会达到最终的土壤土质修复效果。根据上述修复方式的论述，重要的一个环节涉及到如何对植物品种进行选择，以提升其吸收土壤内物质的有效性，进而让土壤的生态系统功能修复表现得更为突出，考虑到不同植物的吸收能力各有不同，有的植物却可以对多种污染物有效。应用植物修复技术时，尤其要掌握植物的特性，分析土壤污染物的类型，对症治理才能更加的有效治理污染土壤。为此，在提出土壤修复之前对植物进行选择尤为关键，此项工作需结合植物的特有特征以及土壤污染情况加以判定，土壤中污染物浓度在很低的情况下也可以大量吸收和积累污染物；对污染物有较高的耐受性的植物、促进分解或富集能力强的植物；对多种污染物同时具有较好的修复能力的植物。花卉植物不仅可以用于对土壤污染物的修复，也可以带给人们带来利益。

从原理角度分析植物对土壤的修复表现，涉及到了植物所特有的光合作用的应用，植物会对分散在土壤中的污染物进行吸取及提炼，使其进行转移。即将这些污染物质加以输送转移到植物的根或茎叶位置，由此减少污染物在土壤中的浓度，实施流程如下图1所示可看到整个过程的作用原理，包括了植物对污染物的萃取、污染物的固定挥发以及生物降解等多个环节。

2.1 植物固定

所谓的植物固定是利用存在于植物根际的物质对土壤中污染物的一种转化，这些植物根系内的物质具有一定的特殊性可实现对污染物质性质的转化使其转化为无害物质。这种方法适合重金属污染程度较低的土壤。如印度芥菜和香根草，印度芥菜可以用来治理土壤污染，使铅从有效态向残渣态转化，减少了土壤中铅对植物的有效性，降低了对土壤的危害。

2.2 植物挥发

植物挥发可以将植物体内的重金属转化为气态物质从而消除土壤中的污染物。有机物如三氯甲烷和无机物如砷汞等。这项技术比较常用于修复被汞污染的土地，缺点是由于植物挥发重金属会随挥发转移到大气中，所以可能会造成大气污染。

2.3 植物萃取

植物萃取方法价格很低，不会造成土地资源浪费，环境损害较小，二次污染修复效果好，还能使土壤更加的具有肥力，使环境更美化，空气更加洁净。植物萃取就是对农业生产中，中轻度重金属污染农田的一种有效办法。

3 植物修复的优缺点

3.1 植物修复技术的优点

对比其它修复性技术，植物修复方式呈现出的优势诸多，如基于此操作可对重金属的清除更为彻底、达到改良土壤的效果更佳，且成本低见效快，过程中还可对重金属实现回收避免二次污染。同时，此项修复技术操作的安全性更高，它不会破坏土壤的正常结构以及相应的理化性质，可有效的防止雨淋带来的再次污染；应用面积大，由于操作简单价格便宜，因而可以广泛的使用这一技术。可以用于修复的植物种类多，在不同的土壤环境中都适用。

3.2 植物修复技术的缺点

分析植物修复技术在实际应用中的局限性，从植物选择性方面来说其可选的范围更窄，一些具被了较强富集力的植物且常为野生植物，它们的生长环境特殊，生长周期也较长，为此特定的生长环境也铸就了植株的个性化特征，如矮小、生长缓慢，生物量低等。最终也阻碍了这些植物对重金属的吸收高效性推展，需要十年甚至十几年修复周期的表现便难以推进。植物挥发在修复土壤过程中还会释放重金属到大气中造成一定污染。植物修复可以对浅层土壤进行修复，对修复深层次的土壤技术受限。植物器官腐烂掉回土壤或被动物食用都可能会导致重金属再次回到土壤中。

4 植物修复技术修复重金属污染土壤所面临的问题与解决方案

虽然生物修复技术从环保以及技术性角度来说具有一定的优势，但在今天的应用中依然暴露出了诸多现实性问题，仍处于试验阶段的植物修复技术应用并未获得大范围内的推广应用，它的修复能力也值得待观察验证。另一方面单纯的一种植物很难对深层土壤中的高浓度重金属进行修复，目前试验来看，对中轻度的农田污染较为适用。植物修复技术不仅对深层次土壤难修复，并且一种植物很难对多种重金属同时富集，大部分的野生植物只能富集一种重金属，富集时间较长，短时间内无法对土壤进行有效的修复。后期对富集的植物处理也存在很多需要解决的问题点，如面对无法食用的超富集植物来说，对其处理或涉及到焚烧或可实施填埋，但这样便又会对土壤造成二次污染。

为最大化避免上述问题的发生，这里提出了一种植物修复技术的二次优化措施，即针对土壤进行合理的施肥以从理化性质上对土壤加以改善。这种优化或能提升植物的生物量也能最大化的改变土壤中的重金属存态，与此同时，还需关注如何选择合适的植物执行此项操作，即选择具有富集能力强的植物。为达到修复的效果，还可考虑从环境角度做出调整如执行根际微环境改造，让植物与周围相邻植物内的微生物互通作用进而促进对重金属的吸收性能，加强其向着易被吸收的方向发展。

5 植物修复技术展望

植物修复技术是一项处于发展迅速，应用前景好的一项新技术。现在欧美日等多国国家有很多公司都在参与土壤修复这一业务。这一技术以太阳能为能源，成本低，且更适用于农业，在农业领域中针对轻度污染的修复效果更佳。分析当前所应用的植物修复技术以及社会性需求，植物修复的发展方向以及实施的重点或关系到如何几方面：筛选，培养超富集植物；创建更多植物修复实验基地，加强实践性环节；建立较完善的修复体系，提高植物的修复效率。