土壤生物修复研究进展
污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状房晓宇,卢滇楠,刘铮(清华大学化学工程系,北京 100084)摘要:人类生产和生活中对于污染物的不当处理会导致土壤污染,威胁生态安全、粮食安全和可持续发展。
土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。
伴随现代生物技术的发展,土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。
本文从污染物质的转化与利用角度,概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。
重点综述了生物修复菌株的筛选、土壤微生态分析、生物修复过程强化三方面的最新进展,介绍了生物修复技术在加油站、废弃化工厂的生物修复及秸秆还田中的工程实施案例,分析了土壤生物修复技术应用中存在的问题,如土壤修复效果评估和降解菌剂性能强化等,讨论了土壤生物修复技术的研究方向和应用前景。
关键词:污染土壤;土壤生物修复;废弃秸秆中图分类号:TQ033 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)12-6498-09Recent advancements and applications of soil bioremediation techniquesFANG Xiaoyu ,LU Diannan ,LIU Zheng(Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Soil contamination is often caused by the inappropriate treatment of industrial wastes andmunicipal sewage threatening the safety of environment, food and ecology as well as the sustainability of society. Bioremediation refers to the application of microorganisms to dissociate organic compounds, detoxifying heavy metal ions or reducing their bioavailability. The advancement of biotechnology has empowered technical innovation of bioremediation methods and their applications in the treatment ofcontaminated farmland and wasted plant site. This review starts with a brief introduction to bioremediationtechniques and their applications to three major types of soil contaminants. The applicability of these methods was discussed from the viewpoint of contaminates transformation and utilization. The technical advancement in the selection and screening of degradation microorganisms, molecular biology methods for assessing microbiological ecology as well as novel bioaugmentation principles were detailed. The applications of bioremediation techniques in the treatment of gas stations, abandoned plants and straw mulching were described. The problems in the development of soil bioremediation techniques such as the assessment of soil remediation outcome, formation of high performance degrading microbial consortia wereoutlined, as well as the prospects of soil remediation techniques.Keywords: contaminated soil; soil bioremediation; straw综述与专论DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0046收稿日期:2023-01-10;修改稿日期:2023-02-20。
土壤污染修复技术研究报告
土壤污染修复技术研究报告一、引言土壤是我们赖以生存的重要资源之一,然而,由于人类活动和工业化进程的加速发展,土壤污染问题日益严重。
土壤污染不仅危害农田生产,还对生态环境和人类健康造成潜在威胁。
为了解决土壤污染问题,研究和开发土壤污染修复技术成为当今社会亟需解决的问题之一。
二、传统土壤污染修复技术1.物理方法物理方法主要包括土壤挖掘和土壤覆盖。
土壤挖掘适用于污染程度较深的场地,通过将受污染土壤挖掘出来,然后进行处理或填埋。
土壤覆盖是通过在受污染土壤表面铺设覆盖层,以隔离和阻止进一步扩散污染物。
2.化学方法化学方法包括土壤流动萃取、化学稳定化、化学氧化还原等。
土壤流动萃取是利用溶剂或萃取剂将污染物从土壤中提取出来,达到降低土壤污染程度的目的。
化学稳定化是通过添加化学物质改变土壤中污染物的性质,使其变为难挥发或不溶于水的物质。
化学氧化还原则是通过氧化还原反应来降解土壤中的有机污染物。
3.生物方法生物方法是利用微生物或植物对土壤进行修复。
微生物方法包括生物吸附、生物分解和生物转化等。
植物方法则是通过植物的生物吸引力、生物降解和生物转化能力来修复土壤污染。
三、新兴土壤污染修复技术随着科技的不断进步和环境污染问题的加剧,新兴的土壤污染修复技术不断涌现。
1.电动力法电动力法是利用电场对土壤中的污染物进行修复的一种技术。
通过引入电流和电场,可以改变土壤中污染物的分布和迁移规律,加速污染物的去除和降解过程,提高修复效率。
2.化学修复剂化学修复剂是指能够与土壤中的污染物发生特定反应,将其转化为无害或难溶解的物质的化学物质。
例如,添加氧化剂可以将有机污染物氧化为无害的二氧化碳和水;添加还原剂则可以还原土壤中的重金属离子,使其转化为难溶性沉淀物。
3.生物电子修复技术生物电子修复技术是将微生物与电子技术相结合,通过利用微生物的代谢活性来促进土壤中污染物的降解和合成。
该技术具备低成本、高效率和环境友好的特点。
四、案例分析1.电动力法在某工业区土壤污染修复中的应用案例分析该工业区土壤受到重金属污染,经过电动力法修复,污染物的浓度得到明显降低,达到国家标准要求,修复效果显著。
污染场地土壤修复技术研究现状与发展趋势
污染场地土壤修复技术研究现状与发展趋势摘要:当前土壤污染已经成为环保领域关注的主要问题。
在工业飞速发展的今天,废物的大量排放给土壤带来巨大冲击。
如何有效地有效地控制污染土壤一直以来都是农业科技领域研究的主要问题。
对其土壤污染技术展开分析的前提下,对土壤污染技术发展方向完成了展望。
关键词:污染土壤;修补技术;研究动态;发展趋向引言土壤中含有较多的有毒,有害物,这种物质不但导致环境污染,并且对人们安全与健康有很大威胁。
所以对污染土壤的处理刻不容缓。
进入21新世纪,我国科技创新最快速,土壤治理技术也变得越来越完善。
当前,污染土地修复工作正在紧锣密鼓展开,整治效果日益明显。
1 污染场地土壤修复技术1.1土壤污染修复技术的研究状况如今,我国土壤污染十分严重,尤其在部分经济高速发展区域,现代化农业得到快速发展,农田土壤农药残留量较高,重金属含量较高,给农业生产安全产生较大威胁。
因此影响了人们的生命。
生活在石油开采区里的人备受重金属污染影响,非常容易得罕见的症状。
此外,一些生态湿地因废弃物滞留量多,给本地生物安全产生极不良影响。
一些工业废料直接排放进一步加重了土壤污染水平,但也会造成土壤污染种类提升,造成土壤污染比较严重。
污染物由初始土壤层延伸到栽种,水产品养殖,给粮食作物及食品卫生安全带来一些不良影响,并严重危害人们生命安全。
这一局势给政府提出更为严格的要求:防治污染应一直被称之为社会经济发展中的一个优先事宜[1]。
1.2 土壤污染趋势分析土壤污染是当前面临的严重环境问题之一。
其主要来源包括农业生产、工业排放、城市垃圾等。
土壤污染物种类繁多,影响也各不相同。
根据污染物的不同性质,可将土壤污染物分为物理污染、化学污染和生物污染三大类。
物理污染主要包括垃圾填埋、采矿废弃物、土地开垦等活动导致的土壤变质、土壤结构破坏和土地沙化等问题。
这些问题主要导致土壤流失和失去肥力,降低土地的生产能力和生态功能。
化学污染是土壤污染中比较普遍的一种,其污染物种类主要包括重金属、有机污染物、农药、化肥等。
土壤污染的微生物修复
引言概述:土壤污染是当前全球面临的一项重大环境问题,由于人类活动以及工业化进程的加速推进,土壤中的污染物质不断增加,对生态系统和人类健康产生了严重影响。
传统的土壤修复方法主要依赖于物理化学处理,以去除或稀释污染物质。
这些方法存在成本高、效率低等问题。
近年来,发展起来的一种新兴技术——土壤微生物修复技术,开始受到广泛关注。
本文将重点探讨土壤污染的微生物修复技术,探讨其原理、应用和前景。
正文内容:1.微生物修复技术的基本原理1.1微生物降解机制1.2微生物促进污染物转化的作用1.3微生物修复技术的优势2.微生物修复技术的应用范围2.1石油污染土壤的修复2.1.1原位微生物增殖技术2.1.2微生物代谢产物的应用2.2有机污染物修复2.2.1微生物吸附技术2.2.2微生物降解技术2.3重金属污染土壤的修复2.3.1微生物吸附技术2.3.2微生物沉淀技术3.微生物修复技术的关键因素3.1适宜的微生物菌株选择3.2适宜的环境条件3.3适宜的修复流程和操作方式4.微生物修复技术的挑战与进展4.1微生物菌株选择与改良4.2修复效率与速度的提升4.3创新修复技术的研究5.微生物修复技术的前景与应用前景5.1可持续发展与环境友好5.2经济效益与社会效益5.3与其他修复技术的结合应用总结:土壤污染的微生物修复技术作为一种新兴的治理方法,具有许多优势和应用前景。
通过降解和转化污染物质,微生物修复技术可以有效地恢复土壤的生态系统功能,并减轻对人类健康产生的影响。
微生物修复技术仍面临一些挑战,例如微生物菌株选择与改良、修复效率与速度提升等。
未来,通过不断的研究和创新,微生物修复技术有望在土壤污染治理领域发挥更大的作用,为实现可持续发展和环境友好目标做出贡献。
农田土壤重金属污染修复技术最新研究进展
农田土壤重金属污染修复技术最新研究进展农田土壤重金属污染修复技术是解决农田土壤中重金属污染问题的重要手段。
随着农业生产和工业化进程的加快,农田土壤重金属污染问题日益突出,给农田生产和人类健康带来了严重威胁。
研究和发展一种高效、经济、环境友好的农田土壤重金属污染修复技术至关重要。
本文将介绍农田土壤重金属污染修复技术的最新研究进展。
一、物理修复技术物理修复技术主要包括土壤剥离、堆积覆盖和土壤修复机械处理等方法。
研究发现,土壤剥离能有效地去除表层污染土壤,减少植物吸收重金属的机会。
堆积覆盖则是将清洁土壤覆盖在受污染土壤上,起到隔离和稳定重金属的作用。
土壤修复机械处理则是利用机械设备将受污染土壤进行翻耕、破碎等处理,增加土壤通气性和改善土壤结构。
这些物理修复技术已得到广泛应用,并取得了一定的治理效果。
生物修复技术是利用植物、微生物等生物资源,修复农田土壤中的重金属污染。
植物修复技术是通过选择适应重金属污染环境的植物,生长于受污染土壤中,通过吸收、累积和转运重金属,并固定在植物体内,起到修复土壤的效果。
微生物修复技术则是通过利用土壤中存在的微生物,将其应用于土壤重金属污染的修复中。
这些生物修复技术具有低成本、环境友好等优势,并已被广泛应用于农田土壤重金属污染修复中。
化学修复技术是利用化学物质对农田土壤中的重金属进行修复。
常用的化学修复技术包括添加固化剂、络合剂、还原剂等方法。
添加固化剂可促进土壤中重金属的固化,并形成难溶化合物。
络合剂则是通过与重金属形成络合物,降低重金属的毒性。
还原剂则是将重金属从高价态还原为低价态,减少重金属的毒性。
这些化学修复技术虽然具有一定效果,但其成本较高,对环境影响较大,并不是最理想的修复技术。
农田土壤重金属污染修复技术的研究已取得了一定的进展,物理修复技术、生物修复技术和化学修复技术均在不同程度上应用于农田土壤重金属污染的修复中。
目前仍存在一些问题需要解决,如如何提高修复效率、降低修复成本、减少环境污染等。
土壤污染修复技术研究进展
土壤污染修复技术研究进展土壤是地球上一个至关重要的自然资源,它为植物提供营养物质,储存水分,维持生物多样性,并且在水循环和碳循环中具有关键作用。
然而,随着人类活动的快速发展,土壤遭受到了严重的污染。
土壤污染对生态系统的健康和人类健康造成了严重的威胁。
因此,研究和开发土壤污染修复技术成为人们的迫切需求。
土壤污染修复技术是通过一系列方法和工程措施来清除或减少土壤中污染物的浓度和毒性,从而恢复土壤的健康和生产力。
现代土壤污染修复技术可以分为物理方法、化学方法和生物方法三大类。
物理方法是通过物理处理来清除土壤中的污染物。
常用的物理方法包括渗透抽提、原位热处理和原位气体提取。
渗透抽提是通过水或其他溶剂将污染物从土壤中抽出。
原位热处理利用热能将污染物挥发或破坏。
原位气体提取则是利用气体将污染物抽取并气化。
物理方法能够快速清除土壤中的污染物,但对土壤结构和生物活性有一定的影响。
化学方法通过添加化学物质来清除土壤中的污染物。
化学方法通常包括氧化还原、酸化碱化和配位沉淀等处理。
氧化还原反应是通过加入氧化剂或还原剂来改变污染物的化学性质,从而实现清除的目的。
酸化碱化则是通过改变土壤的pH值来改变污染物的溶解度,促进其去除。
配位沉淀利用添加配位剂使得污染物生成稳定的沉淀,并将其从土壤中分离出来。
化学方法特别适用于重金属和有机污染物的修复,但需要谨慎使用,以免引入新的环境问题。
生物方法是利用土壤中的微生物和植物来清除污染物。
生物方法包括生物降解、生物吸附和植物修复等。
生物降解是通过土壤中的微生物将污染物转化为无害物质。
生物吸附则是利用微生物表面的活性物质吸附污染物。
植物修复则是通过植物的吸收、转运和降解作用来清除土壤中的污染物。
生物方法具有环境友好、成本低廉等优点,但由于受到环境因素的限制,修复效果不稳定。
除了这三大类方法之外,还有一些新兴的土壤污染修复技术获得了广泛的关注和研究。
其中包括电化学修复技术、超声波修复技术和纳米材料修复技术等。
生态修复技术的最新进展有哪些
生态修复技术的最新进展有哪些生态修复是指对受损的生态系统进行恢复和重建,使其重新具备自我维持和发展的能力。
随着人类活动对生态环境的影响日益加剧,生态修复技术的发展变得越来越重要。
近年来,生态修复技术在不断创新和改进,取得了许多令人瞩目的进展。
一、植物修复技术的新突破植物修复是利用植物的吸收、转化和固定作用来清除环境中的污染物。
在过去,常见的植物修复主要集中在重金属污染土壤的治理上。
如今,这一技术有了更广泛的应用和更深层次的发展。
1、超积累植物的选育科学家们通过基因工程和杂交育种等手段,培育出了具有更强污染物吸收能力的超积累植物品种。
这些新品种能够更高效地吸收土壤中的重金属、有机物等污染物,大大提高了植物修复的效率。
2、植物与微生物的协同作用研究发现,某些植物根系周围的微生物能够促进植物对污染物的吸收和转化。
通过引入特定的微生物群落,与植物形成共生关系,可以显著增强植物修复的效果。
例如,一些根瘤菌能够帮助植物固定氮元素,提高植物的生长速度和抗逆性,从而更好地进行污染物的吸收和代谢。
3、水生植物修复技术在水体生态修复方面,水生植物的作用愈发受到重视。
一些浮水植物、沉水植物如睡莲、狐尾藻等,不仅能够吸收水中的营养物质和污染物,还能为水生生物提供栖息地,改善水体生态系统的结构和功能。
二、微生物修复技术的创新微生物在生态系统的物质循环和能量流动中起着关键作用,其在生态修复中的应用也不断推陈出新。
1、基因编辑微生物利用基因编辑技术,对一些具有降解污染物能力的微生物进行基因改造,使其能够更快速、更有效地分解特定的污染物。
例如,通过基因编辑使某些细菌能够高效降解石油等有机污染物。
2、微生物群落的优化配置不再仅仅依赖单一的微生物种类进行修复,而是注重构建多样化、功能互补的微生物群落。
这样的群落能够适应复杂的污染环境,共同完成污染物的降解和转化。
3、微生物与植物联合修复将微生物修复与植物修复相结合,形成协同作用。
微生物可以帮助植物更好地吸收养分和应对污染物胁迫,植物则为微生物提供生存场所和营养物质,提高了整体的修复效果。
生态环境修复技术的研究进展与应用
生态环境修复技术的研究进展与应用随着人类活动的不断增加和城市化进程的不断推进,生态环境受到了越来越大的威胁。
大规模的工业化和城市化不仅导致了空气和水质污染严重,还给生物多样性和生态系统带来了极大的损害。
为了解决这些问题,越来越多的科学家和工程技术人员致力于探索生态环境修复技术。
本文将介绍生态环境修复技术的研究进展和应用。
一、土壤污染修复技术土壤污染是生态环境中最常见的问题之一。
在农业、工业和民生活动中产生的大量有毒有害废弃物和污染物以及农药和化肥的使用,将很容易导致土壤污染。
为了解决这一问题,科学家们提出了各种各样的土壤污染修复技术,如化学修复、生物修复、热解修复、电化学修复等。
其中,生物修复技术是一种重要的土壤污染修复技术。
这种技术利用某些微生物、植物或其代谢产物来分解、转化和去除污染物。
生物修复技术可以减少土壤污染物物质的残留量和毒性,改善土壤的环境质量和植物的生长环境,使受污染的土壤逐步恢复到原来的生态环境。
二、水污染修复技术水资源也是生态环境中必不可少的一部分。
然而,人们的过度开采和排放污水会给水资源带来重大威胁。
目前,全球水污染是一项严重的环境问题,而水污染的类型和程度也越来越严重。
在水污染修复技术领域,最常用的技术是生物修复技术和物理化学修复技术。
生物修复技术是一种利用生物工程方法去除污染的技术。
它可以利用生物体进行水中有机物、无机物质的能量转换或通量转换,有效地去除水体中的污染物质。
而在物理化学修复技术领域,光催化技术又是一个常用的方法。
光催化技术是一种利用半导体材料光催化氧化过程令 contaminant转化成低毒的物质。
它具有高效、节省能源、环境友好等特点。
在造纸厂废水处理、印染废水处理、饮用水处理等领域得到了广泛应用。
三、空气污染修复技术空气污染修复技术是另一个生态环境修复的重要领域。
在现代社会中,空气污染已经成为影响全球公共健康的一个重要问题。
大量的燃烧排放、工业排放、交通运输排放等活动导致了空气污染。
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展污染土壤生物修复技术指的是利用生物学原理和方法修复受到污染的土壤,通过生物活动改变有机污染物和无机污染物的化学形态和生物毒性,从而实现土壤的恢复和修复。
这种修复技术相对于传统的物理和化学修复技术来说,具有效果持久、成本低、对环境影响小等优势。
污染土壤生物修复技术的研究内容主要包括以下几个方面:1. 土壤微生物群落研究:研究土壤中的微生物种类、数量和分布情况,了解不同污染物对土壤微生物群落的影响,寻找潜在的微生物修复剂。
2. 微生物代谢途径研究:研究土壤中微生物菌株对污染物的降解途径和代谢产物,探究微生物在修复过程中的作用机制。
3. 生物修复剂的筛选和改良:通过对不同土壤样品中的微生物进行分离和鉴定,筛选出具有高效降解能力的微生物菌株,并通过基因工程技术或者改良培养条件来提高修复剂的降解效率。
4. 降解途径的生物改良:通过导入外源基因或者改变土壤环境因素,改变微生物代谢途径和降解途径,提高对目标污染物的降解效率。
5. 人工修复技术的研究:通过植物种植、土壤堆肥等人工方式修复受污染的土壤,研究植物对污染物的吸收和富集作用,以及与土壤微生物相互作用对修复效果的影响。
进展方面,污染土壤生物修复技术在过去几十年取得了显著的进展。
以下是几个重要的研究成果:1. 微生物菌株的筛选与改造:研究者通过筛选分离出了一系列具有高效降解能力的微生物菌株,如石油降解菌、重金属还原菌等。
并通过基因工程技术和重组DNA技术改造菌株,使其在降解过程中能够产生更多有效的降解酶,提高降解效率。
2. 核酸测序技术的应用:随着核酸测序技术的进步,研究者能够快速地获取土壤微生物群落的信息,对土壤微生物多样性和功能基因进行深入研究。
这种技术的应用,为修复剂的筛选和改良提供了更加准确和高效的手段。
3. 植物修复技术的研究:研究者发现一些植物对于一些有机污染物和重金属具有较强的吸收和富集能力,如铁芥、拟南芥等。
土壤中低等动物在重金属污染土壤修复中的研究进展
土壤中低等动物在重金属污染土壤修复中的研究进展土壤中的低等动物在重金属污染土壤修复中扮演着非常重要的角色,它们可以通过自身的代谢活动、生物多样性和土壤结构的改善来促进土壤的修复。
本文将从低等动物在重金属污染土壤修复中的作用、研究进展以及未来的发展方向等方面进行探讨。
一、低等动物在重金属污染土壤修复中的作用1. 代谢活动土壤中的低等动物如蚯蚓、螨类、蠕虫等可以通过它们的代谢活动促进土壤中重金属的迁移转化,从而减轻土壤的重金属污染程度。
蚯蚓可以通过其摄食和排泄过程改变土壤中的重金属形态,使得部分重金属得以还原或者沉淀,从而减少其在土壤中的有效性和毒性。
2. 生物多样性低等动物的存在可以促进土壤中的生物多样性,增加土壤中的微生物和植物等生物种类,从而构建更加复杂的土壤生态系统。
这些生物的相互作用可以促进土壤中重金属的迁移和转化,有利于重金属污染土壤的修复。
二、研究进展1. 重金属的生物富集与转运规律近年来,关于重金属在土壤中的生物富集与转运规律的研究逐渐受到关注。
一些研究表明,土壤中的低等动物对重金属的吸收和富集具有一定的选择性,不同种类的低等动物对于不同重金属的吸收能力存在差异。
低等动物的生活习性以及生境的差异也会影响其对重金属的吸收和转运规律。
对于不同类型的重金属污染土壤修复,需要充分考虑低等动物在其中的作用和适用性。
2. 低等动物与微生物协同修复研究表明,土壤中的低等动物与微生物之间存在着密切的相互作用关系,它们共同参与了土壤中的重金属的迁移和转化过程。
一些学者提出了低等动物与微生物协同修复的观点,即通过引入适宜的低等动物和微生物,协同促进土壤中重金属的修复和植被的恢复。
这一研究方向为进一步深入探讨土壤中低等动物在重金属污染土壤修复中的作用提供了新的思路。
3. 低等动物修复技术的发展随着对于土壤中低等动物在重金属污染土壤修复中作用的深入研究,一些新的低等动物修复技术也逐渐得到了应用。
一些研究人员探索了利用转基因技术改良低等动物的修复能力,使其具有更强的重金属抗性和代谢能力,从而提高其在重金属污染土壤修复中的效果。
微生物修复土壤污染的研究及应用前景
微生物修复土壤污染的研究及应用前景近年来,随着经济的快速发展和城市化进程加速,土地污染问题逐渐凸显。
而微生物修复技术作为一种环保新技术,正在受到越来越多的关注和研究。
本文将从微生物修复技术的概念、应用前景、研究进展三个方面进行探讨。
一、微生物修复技术的概念微生物修复技术,简称“微生物治理”,是指利用微生物在土壤中进行代谢过程,将土壤中的有害物质分解成对生态环境无害的物质,达到减轻或消除土壤污染的目的。
与传统的土壤修复技术相比,微生物修复技术具有许多独特的优势。
首先,它对环境的损害非常小,不会对土壤原有的质量和结构造成影响;其次,微生物在土壤中生长繁殖速度快,数量可以快速增加,能够形成一种自我修复的生态系统;此外,微生物修复技术的修复效果稳定,并具有较长的持续修复时间。
目前,微生物治理已经成功应用于矿区金属污染、石油污染、农药残留等各类土壤污染的修复中。
二、微生物修复技术的应用前景随着工业化进程的加速和人类经济活动的不断扩大,土壤污染已经成为一个全球性的环境问题。
而微生物修复技术作为一种环保新技术,其应用前景非常广阔。
首先,在城市化的进程中,微生物修复技术有望成为解决城市污染问题的重要手段。
越来越多的城市出现了垃圾填埋场、污水处理厂等生活垃圾、工业废水等废弃物,这些都会对当地环境造成严重污染。
而微生物修复技术可以通过将这些废弃物中的有害物质分解成无害物质,将城市的废弃物转化为环保资源。
其次,在农业生产中,微生物修复技术有望成为解决农药、化肥残留问题的重要手段。
政府一直以来在鼓励农业生产过程中减少农药、化肥的使用,而微生物修复技术可以对这些有害的残留物进行分解,保障农产品的质量安全。
三、微生物修复技术的研究进展目前,微生物修复技术的研究越来越深入,涉及的范围也越来越广泛。
在微生物修复技术中,微生物的筛选和培养是至关重要的一环。
在微生物筛选和培养方面,研究人员近年来开发出了许多新的方法,比如注重微生物生态环境的筛选方法、基于分子生物学的筛选方法、利用纳米材料的培养方法等。
重金属污染土壤修复有哪些新进展
重金属污染土壤修复有哪些新进展土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一,然而,随着工业化和城市化进程的加速,重金属污染已成为土壤面临的严峻问题。
重金属在土壤中具有难降解、易积累、毒性大等特点,对生态环境和人类健康构成了严重威胁。
因此,重金属污染土壤的修复工作至关重要。
近年来,在科研人员的不懈努力下,重金属污染土壤修复领域取得了一系列新的进展。
一、植物修复技术的优化植物修复是一种利用植物吸收、转化或固定土壤中的重金属,从而降低土壤重金属含量的技术。
近年来,研究人员通过筛选和培育超富集植物,提高了植物修复的效率。
一些超富集植物如蜈蚣草、东南景天等,对特定重金属具有超强的吸收能力。
科研人员通过对这些植物的基因改良和杂交育种,培育出了生长速度更快、生物量更大、富集能力更强的新品种。
此外,通过间作、套种等种植方式,将不同的植物组合在一起,形成协同修复作用,也能有效提高植物修复的效果。
同时,为了提高植物对重金属的吸收和转运效率,研究人员还采用了一些辅助措施。
例如,施加微生物菌剂可以改善土壤微生物群落结构,促进植物根系生长和养分吸收,从而增强植物对重金属的耐受性和富集能力。
二、微生物修复技术的突破微生物在土壤生态系统中扮演着重要角色,它们对重金属的转化和固定具有独特的作用。
一些微生物如细菌、真菌等能够通过吸附、沉淀、氧化还原等过程将重金属离子转化为低毒性或无毒形态。
例如,某些细菌可以产生铁载体,与重金属离子结合形成稳定的复合物,降低重金属的生物有效性。
近年来,基因工程技术在微生物修复领域得到了应用。
通过基因编辑和重组,将编码重金属抗性和解毒相关基因导入微生物中,使其具有更强的重金属修复能力。
此外,微生物与植物联合修复技术也成为研究热点。
微生物可以促进植物生长、增强植物对重金属的吸收,植物则为微生物提供生存场所和营养物质,二者协同作用,提高了修复效果。
三、化学修复技术的创新化学修复技术主要包括化学淋洗、化学固定等方法。
污染土壤修复技术研究现状与趋势
污染土壤修复技术研究现状与趋势一、本文概述随着工业化、城市化的快速发展,我国面临的土壤污染问题日益严峻,污染土壤修复技术的研发和应用已成为环境保护领域的重要课题。
本文旨在全面综述国内外污染土壤修复技术的研究现状与发展趋势,以期为相关领域的研究者、政策制定者和从业人员提供参考和借鉴。
本文首先回顾了污染土壤修复技术的起源和发展历程,阐述了土壤污染的定义、分类及其危害。
在此基础上,重点介绍了目前国内外在污染土壤修复领域的主要研究内容和成果,包括物理修复技术、化学修复技术、生物修复技术、联合修复技术等,同时分析了各种技术的优缺点及适用范围。
本文还探讨了污染土壤修复技术的发展趋势,包括技术创新、多学科交叉融合、智能化和绿色化等方向。
结合我国土壤污染现状及政策导向,对污染土壤修复技术的发展前景进行了展望,提出了相应的建议和思考。
通过本文的综述和分析,期望能够为推动污染土壤修复技术的进步和发展,以及我国土壤环境保护工作的深入开展提供有益的参考和启示。
二、污染土壤修复技术研究现状污染土壤修复技术一直是环境科学与工程领域的研究热点。
随着工业化和城市化的快速发展,土壤污染问题日益严重,对生态安全和人类健康构成了严重威胁。
因此,针对不同类型的污染土壤,研究者们已经开发出多种修复技术,并在实际应用中取得了一定的效果。
目前,污染土壤修复技术主要分为物理修复、化学修复和生物修复三大类。
物理修复技术主要包括换土法、电热修复和土壤淋洗等。
这些方法通常适用于重金属和放射性物质污染的土壤。
化学修复技术则包括化学淋洗、化学氧化和化学还原等,这些方法对于有机物和重金属污染的土壤具有较好的修复效果。
生物修复技术则利用微生物、植物和动物等生物体的代谢活动来降解或转化污染物,包括生物降解、植物修复和微生物修复等。
近年来,随着科学技术的不断进步,污染土壤修复技术也在不断创新和发展。
例如,纳米技术在土壤修复中的应用逐渐受到关注,纳米材料具有独特的物理化学性质,可以提高污染物的去除效率和修复效果。
土壤污染的修复技术与效果评价研究
土壤污染的修复技术与效果评价研究1. 引言土壤是地球上重要的自然资源之一,对于农业生产和生态环境的保护都起着至关重要的作用。
然而,在工业化和城市化的快速发展过程中,很多工业和农业活动导致了土壤污染的问题。
土壤污染对人类健康和生态环境造成了巨大的威胁。
因此,土壤污染的修复技术与效果评价研究变得迫切。
2. 土壤污染的修复技术2.1. 生物修复技术生物修复技术是利用微生物或植物的生物活性去除或还原土壤中的有毒物质。
其中,最常用的技术包括植物修复(phytoremediation),微生物修复(bioremediation)和“植物—微生物”联合修复技术。
植物修复是指利用具有植物耐受性和累积能力的植物来修复土壤污染。
如遗传工程的植物,它们可以通过吸收并富集土壤中的有害物质,并将其转移到植物的地上部分,从而减少土壤中的有害物质含量。
微生物修复是利用微生物的降解能力,将有毒物质转化成较为无害的物质。
微生物通过降解、代谢或吸附有害物质,逐渐降低土壤的污染程度。
“植物—微生物”联合修复技术是利用植物和微生物共同协作,提高土壤修复效能。
植物通过根系分泌物提供微生物所需的养分,而微生物则以降解有害物质的能力促进植物的生长。
2.2. 物理修复技术物理修复技术是通过物理手段去除或隔离土壤中的有毒物质。
该技术主要包括土壤挖掘、土壤分离、电动修复、气体蒸汽抽取等方法。
土壤挖掘是将受污染的土壤挖掘出来,转运到其他地方进行处理或填埋。
这种方法适用于污染源较小且深度有限的情况。
土壤分离是通过筛分或离心等方法将土壤中的有毒物质与土壤分开,从而去除有毒物质。
电动修复是通过电流和电场的作用,将有毒物质移动到土壤中其他区域的技术。
这种方法适用于污染区域较小的情况。
气体蒸汽抽取是利用高温蒸汽或空气中的气体抽取有毒物质,从而达到修复土壤的目的。
2.3. 化学修复技术化学修复技术是通过添加化学物质改变土壤中有毒物质的性质,使其转化为较为无害的物质或减少其迁移能力。
土壤生态学的研究现状与发展趋势
土壤生态学的研究现状与发展趋势随着全球环境变化和人类活动的加剧,土地资源面临着巨大的挑战,如何保持土地功能和提高土地利用效率越来越受到广泛关注。
而土壤作为土地资源的重要组成部分,其生态功能对于生态系统的平衡和健康起着至关重要的作用。
因此,研究土壤生态学变得越来越重要。
本文将讨论当前土壤生态学的研究现状和未来发展趋势。
1. 土壤生态学的研究现状土壤生态学是一门涉及多学科的科学,包括生态学、土壤学、微生物学、植物学、地理学等多个学科的知识。
在当前的土壤生态学研究中,主要有以下几个方面的研究内容:1.1 土壤微生物群落研究土壤微生物是土壤中最重要的生物资源之一,对土壤营养循环和有机物分解具有重要的作用。
因此,研究土壤微生物群落结构和功能,有助于理解土壤生态系统的生态学过程。
目前,研究人员采用了多种现代分子生物学技术,如PCR-DGGE、FISH、PLFA等,来分析土壤微生物群落的多样性和构成。
同时,结合土壤化学性质和环境因素分析土壤微生物和土壤水文机制,是当前土壤微生物研究的热点。
1.2 土壤养分循环研究土壤养分循环对于维持土壤肥力和健康至关重要。
目前,研究人员主要通过模拟实验和野外实践探讨土壤有机质、氮、磷等养分的运移、贮存和循环过程。
同时,从微观角度研究土壤微生物与养分循环的关系,推动了土壤生态系统的可持续发展。
1.3 土壤-植物互作研究土壤和植物之间的相互作用是土壤生态学的重要研究内容之一。
土壤中的水分、养分和微生物活动对于植物的生长和发育起着重要的影响。
而植物通过其根系的分泌物和死亡根系来调节土壤生态环境,并影响了土壤微生物的群落和功能。
此外,研究人员还通过对不同植物对土壤环境的影响研究来研究植物演化和适应性等问题。
近年来,在技术手段的快速发展下,全基因组测序等新技术在土壤-植物互作研究中得到广泛应用。
1.4 土壤污染与修复随着人类活动的不断扩大和工业化进程的加速,土壤污染已成为全球性问题。
而土壤污染不仅严重损害土壤生态系统的功能,也直接威胁到人类身体健康。
生物修复技术在土壤污染治理上的应用
生物修复技术在土壤污染治理上的应用随着工业化和城市化的加剧,土壤污染问题日益严重,给环境和人类健康造成了极大的威胁。
为了有效治理土壤污染,生物修复技术逐渐成为了一个备受关注的领域。
生物修复技术利用生物体的新陈代谢作用,改变土壤中的化学物质的毒性、迁移性、可溶性和生物有效性,从而修复受污染的土壤。
本文将重点讨论生物修复技术在土壤污染治理上的应用及其相关研究进展。
一、生物修复技术的原理及分类生物修复技术是指利用微生物、植物或动物对受污染的土壤进行修复的技术。
生物修复技术的原理是通过生物体的新陈代谢作用降解、转化或吸附土壤中的有害污染物,将其转化为无害或低毒的物质,达到修复土壤的目的。
根据生物修复技术所使用的生物体种类和功能特点的不同,可以将其分为生物降解、植物修复和微生物修复等多种类型。
1. 生物降解:生物降解是指利用微生物将有机物降解为无害或低毒的物质。
这种方法的主要原理是通过微生物的代谢活动,分解有机物的化学键,将其转化为二氧化碳、水等无害物质。
生物降解技术通常适用于有机物类污染物的修复,如石油类、芳香烃类和氯代烃类等。
生物修复技术在土壤污染治理中具有独特优势,被广泛应用于有机物类、重金属类和放射性核素等多种类型的土壤污染物的治理。
下面将针对不同类型的土壤污染物,介绍生物修复技术的应用情况。
1. 有机物类污染物有机物类污染物是指土壤中含有的石油类、芳香烃类、氯代烃类等有机物质。
这些有机物质对土壤和地下水造成严重污染,对环境和人类健康构成威胁。
生物降解技术是目前治理有机物类污染的主要手段之一。
通过筛选适合的细菌、真菌或酵母等微生物,可以降解有机物类污染物,将其转化为无害或低毒的物质。
也可以利用植物吸收和富集有机物类污染物,达到修复土壤的目的。
2. 重金属类污染物重金属类污染物是指土壤中含有的铅、镉、汞、铬、镍等重金属元素。
这些重金属元素对土壤和植物生长造成严重影响,且容易积累到食物链中,对人类健康造成威胁。
重金属污染土壤的植物微生物联合修复研究进展
重金属污染土壤的植物微生物联合修复研究进展一、本文概述随着工业化进程的加快,重金属污染问题日益严重,尤其是在土壤中的累积,对生态环境和人类健康造成了严重威胁。
重金属污染土壤修复已成为环境保护领域的研究热点。
在众多修复技术中,植物微生物联合修复技术因其环境友好、成本低廉和可持续性强的特点,受到了广泛关注。
本文旨在对重金属污染土壤的植物微生物联合修复技术的研究进展进行综述,以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。
本文将介绍重金属污染土壤的来源、特点及其对生态环境和人体健康的影响,阐述重金属污染土壤修复的重要性和紧迫性。
本文将重点介绍植物微生物联合修复技术的原理、机制及优势,包括植物提取、植物稳定和微生物降解等作用方式。
在此基础上,本文将综述近年来植物微生物联合修复技术在重金属污染土壤修复中的应用实例和效果,分析其在不同土壤类型和重金属种类下的适用性。
本文将探讨植物微生物联合修复技术面临的挑战和未来的发展方向,以期为该领域的研究提供新的思路和方法。
二、重金属污染土壤的来源与影响重金属污染土壤的来源多种多样,主要包括工业废水排放、矿山开采、农药和化肥的滥用、城市污泥和垃圾的不当处理等。
这些活动将重金属如铅、汞、铬、镉等释放到环境中,通过水、空气和生物链等途径进入土壤,导致土壤重金属含量超标。
重金属在土壤中不易降解,且易被植物吸收,从而通过食物链危害人类健康。
重金属污染土壤对生态环境和人体健康产生了深远影响。
重金属污染会降低土壤质量,破坏土壤结构,影响土壤微生物的活动,从而影响到土壤的生物地球化学循环。
重金属污染会影响植物的生长和发育,抑制植物对营养元素的吸收,甚至导致植物死亡。
重金属还可以通过食物链进入人体,对人体健康产生危害,如引发肾脏、肝脏、神经系统等疾病。
因此,研究和开发有效的重金属污染土壤修复技术,对于保护生态环境和人类健康具有重要意义。
植物微生物联合修复技术作为一种新兴的修复方法,具有修复效果好、环境友好、成本低等优点,已成为当前重金属污染土壤修复研究的热点和前沿领域。
土壤污染及其生物修复研究进展
摘
要: 近年来 , 随着社会 的发展和 工农 业生产活动 的加 大 , 污染土壤 的面积正在 不断 扩大 , 受 污染程度 也在 日益加
深。综述 了农 业土壤 、 林业土壤 污染的现状 , 对不同土壤 污染应采用的修复措施 , 针 并对 生物修 复技术进行 了展 望。
关键词 : 土壤 ; 染 ; 物修 复 污 生
上改变 土壤被 污染 的格 局。 近 年来 , 进行 了许 多保护 土壤 和对 已污染 的土 壤 人们
的一 类化 学物质 。 随着 农业 的发展 , 药 的应用 也越 来 越 农 广 泛 , 药直 接进入 环 境 , 农 导致 现 有耕 地 受 到 不 同程 度 的 污染 。 由于土壤 中农药 的化学 性质 比较稳定 、 易被 分 不
解, 以及 农药 的三性 ( 癌性 、 畸性 和 致 突变 性 ) 随食 致 致 会
护效应 。通过定位试验休闲处理与其它处理作 比较, 从
土壤 有机 质含量 的 动态 变 化 、 能态 的 动态 变 化 、 壤 全 磷 土 含量 的动 态变化 、 土壤 酶活性及 生物 化学作 用强 度 等方 面 都反 映 了生 长作 物 的农 田生 态 系 统对 土 壤 肥力 性 状 有 良
的耕作方式 、 工业交通及其基本建设工程等使有些植物对 土壤产生一定污染作用, 使土壤理化性质恶化 、 肥力下降 等…。土壤一旦被污染 , 不可能马上恢复。研究表 明 , ]1
c 受 污染 的 土 壤 要 花 上 5 0 m 0 a甚 至 更 长 的 时 间 才 能 恢
复, 而损失 的时 间仅为 1。 a
生 态平 衡遭 到破坏 。研究 表 明 , 土壤 中 的重 金属 污 染物
及其母 质 在水力 、 力 、 风 冻融 、 力 等外 营 力 作 用下 , 重 被破 坏、 剥蚀 、 运 和 沉 积 , 成 了土 壤 的 污 染 退 化 。 与 此 同 搬 造 时, 人类 的活 动如破 坏 森林 、 坡 开 荒 、 度放 牧 、 合 理 陡 过 不
微生物对土壤重金属污染的生物修复研究
微生物对土壤重金属污染的生物修复研究重金属污染是当下全球面临的一大环境问题,严重影响土壤生态系统的稳定性和可持续性发展。
传统的土壤修复方法存在着成本高、效果慢等问题。
而微生物修复技术因其高效、可持续的特点,逐渐成为解决土壤重金属污染的热门研究方向。
本文将介绍微生物对土壤重金属污染的生物修复研究进展,包括微生物筛选、应用方式和作用机制。
一、微生物筛选微生物在重金属污染土壤修复中起到关键作用,因此必须进行适当的微生物筛选。
一般而言,优良的微生物菌株需满足以下条件:对重金属抗性强、降解能力强、生长速度快、生态环境兼容等。
常见的微生物菌株有细菌、真菌和藻类等。
细菌如铜绿假单胞菌、硫酸盐还原菌等,真菌如木霉菌、拟青霉菌等,藻类如链状蓝绿藻等均被广泛应用于土壤修复研究中。
二、应用方式微生物修复技术可采用多种应用方式,包括原位修复和外源修复。
原位修复是指将微生物菌株直接施加于污染土壤,通过微生物自身的代谢活性降解土壤中的污染物。
外源修复是将微生物菌株培养繁殖后制成菌剂,然后施加在土壤中进行修复。
两种应用方式各有优劣,选择合适的应用方式需要根据具体情况进行判断。
三、作用机制微生物修复土壤重金属污染的作用机制主要包括化学转化、生物吸附和生物浸提等。
微生物通过酵素的产生和分泌,能够将重金属离子转化为络合物、沉淀物或相对稳定的化合物,从而减少其对土壤环境和生物体的毒性。
微生物菌株表面的菌体、胞外多聚物等物质具有吸附重金属的能力,通过吸附作用,降低土壤中重金属的有效性。
此外,微生物菌株能够通过根系吸收和迁移重金属,达到了生物浸提的效果。
以铜绿假单胞菌为例,它具有铜离子还原酶和铜螯合酶,能够将土壤中的污染物铜离子还原成氢氧化铜或铜螯合物,进而沉淀或吸附在土壤中。
此外,该菌株菌体表面的胞外多聚物具有显著的吸附能力,能够吸附土壤中的重金属离子,使其形成不溶性沉淀物。
通过这些作用机制,铜绿假单胞菌能够有效修复铜污染的土壤。
综上所述,微生物对土壤重金属污染的生物修复研究已取得了显著的进展。
污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状陈江
污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状陈江发布时间:2023-06-21T09:30:12.007Z 来源:《中国建设信息化》2023年7期作者:陈江[导读] 随着人们生活水平的提高,环境污染越来越严重,为了防止对人体造成危害,就要加大土地资源的保护。
土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。
伴随现代生物技术的发展,土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。
本文从污染物质的转化与利用角度,概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。
湖南净源环境工程有限公司摘要:随着人们生活水平的提高,环境污染越来越严重,为了防止对人体造成危害,就要加大土地资源的保护。
土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。
伴随现代生物技术的发展,土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。
本文从污染物质的转化与利用角度,概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。
关键词:污染土壤;土壤生物修复;应用引言由于人们在过去的很长一段时间内对自然资源有限性的认识程度不够,未对自然资源和环境保护形成重视,向环境中随意排放污染物,在破坏生态平衡的同时对社会经济发展形成了阻碍。
因此,如何进行环境保护,维持生态平衡是目前亟待解决的热点问题。
土壤在生态环境中有着不可或缺的作用,是农作物生长的根基,若土壤遭到污染,会对农作物造成危害,在人体摄入后不利于身体健康。
除此之外,土壤污染还会引起大气和水环境的二次污染,使生态环境进一步恶化。
土壤中的有机污染物是通过人类活动将有机物带入土壤中,其含量远大于土壤的净化和容纳能力,大部分有机污染物降解难度大,持续时间久,因此,对土壤中的有机污染物进行生物处理已迫在眉睫。
1重金属污染的成因分析1.1重金属元素的大气沉降空气中重金属的来源是化工、建筑、交通运输、矿产开采、冶炼等行业。
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生物修复污染土壤技术研究进展1土壤污染和生物修复概述土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,其厚度一般在2 m左右。
土壤不但为植物生长提供机械支撑能力,并能为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。
近年来,由于人口急剧增长,工业迅猛发展,固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒,有害废水不断向土壤中渗透,大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中,导致了土壤污染。
凡是妨碍土壤正常功能,降低作物产量和质量,还通过粮食、蔬菜,水果等间接影响人体健康的物质,都叫做土壤污染物。
人为活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化,并进而造成农作物中某些指标超过国家标准的现象,称为土壤污染。
土壤重污染对人体以及动植物危害的严重性以及其循环过程中不能被降解的特殊性无疑给科学家们提出了巨大的挑战。
传统的修复技术,包括物理修复和化学修复,虽然在局部小范围的修复中应用效果明显,但其治理成本高,破坏土壤理化性质,存在二次污染风险,而且对于污染面积巨大且程度较轻的土壤难以实施应用。
近年来,应用生物(包括植物和微生物)来修复重污染土壤的研究已经引起了各国科学家的广泛关注。
生物修复方法对土壤生态环境不会有影响.是保证土壤生态健康和农业叮持续发展的重要措施[1]。
1.1 微生物修复微生物修复是研究得最早、最深入、应用最为广泛的一种生物修复方法。
它利用自然环境中的土著微生物或特效外源微生物的代谢活动,在人为优化的环境条件下加速对环境中污染物的转化、降解与去除[2]。
1.2植物修复植物修复技术是一种新兴的绿色生物技术.能在不破坏土壤生态环境.保持土壤结构和微生物活性的情况下.通过植物的根系直接将大量的重金属元素吸收.通过收获植物地上部分来修复被污染的土壤。
植物修复的机理通常包括植物萃取作用、植物挥发作用和根系过滤作用,目前主要是植物萃取作用。
植物修复技术被认为具有物理、化学修复方法所无法比拟的费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水的二次污染、能起到美化环境的作用、易于为社会所接受等优点。
是一项很有发展前途的修复技术。
1.3植物一微生物联合修复植物修复是近年来发展起来的一项主要用于清除环境中有毒污染物的绿色修复技术,它主要利用植物修复由有机毒物和无机废物造成的污染土壤。
其机理是利用土壤一植物一微生物组成的复合体系来共同降解污染物汹,通过利用植物的特殊功能,与根际微生物协同作用对污染土壤进行修复。
植物修复具有利用太阳能作驱动力,能量消耗和费用大大减少,对环境破坏极小,可适用于大面积的污染治理,易于为民众接受等优点。
植物生长过程中,植物生活周期对其周围物理、化学和生物过程均可产生深远影响。
2 生物修复在几种土壤污染中的应用2.1重金属污染土壤生植物修复土壤重金属污染主要是由于Zn、ca、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As等8种重金属元素引起的土壤污染。
土壤莺金属污染具有隐蔽性、不可逆性和不可降解等特点.其治理一直是国际性的难点和重点研究问题。
目前常用的控制和治理已被重金属污染的土壤的方法有淋滤法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物还原法、络合物浸提法等化学方法。
物理方法见效缓慢,化学方法快但易带来二次污染[3]。
植物修复是近年来兴起的一种污染土壤修复技术,由于其环境友好、经济以及适用于大面积、低浓度污染土壤的原位修复,而受到广泛的关注并成为环境科学领域研究的热点。
超富集植物对土壤中重金属的去除潜力,主要受3个方面的影响,即植物本身对目标重金属富集的能力(植物体内重金属含量)、植物生物量的大小以及土壤中重金属生物有效性的高低。
其中,前2个因素的乘积反映了植物对目标重金属的修复潜力,二者乘积越大则表示植物的去除能力越强,也就更有利于重金属污染土壤的修复。
但是,目前发现的重金属超富集植物仅有400 多种,不足被子植物的0.2%。
而且大部分超富集植物生物量小、生长缓慢,还无法满足重金属污染土壤修复的需求。
因此,人们将目光转向生物量高、生长迅速、易于田间管理且对重金属有较高耐性的作物,但是这类植物对重金属的富集潜力十分有限,且存在很大的健康风险,不是理想的发展方向,以至人们考虑采取一些强化措施来提高现有超富集植物的提取修复潜力。
总的来看,重金属污染土壤植物提取修复的强化途径主要有2种:一是提高超富集植物的生物量;二是提高植物体内的重金属含量。
螯合剂能够有效活化土壤中的重金属,进而促进植物对重金属的富集,因此被广泛用于强化植物对土壤中重金属的提取修复[4]。
2.2螯合剂的作用机理[4]土壤通过矿物质的表面吸附作用、腐殖质的络合作用和沉淀反应固定进入其中的外源金属污染物。
不同金属在土壤中的生物有效性存在很大差异同一金属的生物有效性还与其在土壤中的赋存形态有关。
当螯合剂投加到土壤中后,其和土壤中的重金属发生螯合作用,能够形成水溶性的金属-螯合剂络合物,改变重金属在土壤中的赋存形态,提高重金属的生物有效性,进而可以强化植物对目标重金属的吸收。
螯合剂的作用机制如图1所示图1螯合剂在土壤修复中的作用机制2.3 螯合剂的种类重金属污染土壤植物提取修复常用螯合剂主要有两类:氨基多羧酸类螯合剂(aminopolycar-boxylate chelating agents,简称APCAs)和小分子有机酸类螯合剂(low molecular organic acids,简称LM原WOAs)。
APCAs类螯合剂是指一大类含有N和O原子的有机化合物,它们几乎能与所有的金属离子形成稳定的配合物。
LMWOAs 是螯合诱导植物提取修复研究较多的另一类螯合剂。
它们产生于植物根-土界面,其在土壤溶液中的含量通常较低,二价和三价的LMWOAs,它们具有十分重要的土壤生态功能。
2.4植物一微生物联合修复植物一微生物联合修复是在植物修复的基础上,联合与植物共生或非共生微生物,形成联合修复体,通过以下2种主要途径强化植物修复作用:①促进植物营养吸收,增强植物抗逆性,借助增加生物量的手段提高修复能力。
如菌根真菌可以溶解转运土壤中的无机矿物元素;根瘤菌进行生物固氮等促进植物营养吸收;根部多种微生物的存在所形成的稳定根部微环境,增强了植物抗逆性等。
这些都直接或间接地增加了植物的生物量;提高了植物修复能力。
②增加植物根部重金属浓度,促进重金属的吸收或固定。
微生物不仅通过其自身的组成成分如菌根外菌丝、几丁质、色素类物质,EPS等吸附重金属,而且通过其分泌的各种有机酸或特殊物质来活化重金属,增加其在植物根部浓度。
通过某些植物体内存在的对特定重金属具有转运作用的蛋白,将富集在植物根都的重金属转运到植物体内;或使土壤中重金属吸附于根际,降低其流动性,从而减少其进入食物链的可能,并且在移除植物体时降低土壤中重金属的浓度,借此达到植物吸收和固定的目的。
修复植物与根际微生物、重金属间的相互关系见图2图2植物与微生物联合修复原理尽管植物一微生物联合修复重金属荇染土壤的研究取得了一定的进展,但在理论基础和实践体系上还有许多不足之处,离该项技术的广泛应用还有很长的路要走,将来还应在以下几方面给予更多的关注:①植物-微生物联合体的筛选与培育,针对不同的重金属选育出最佳的修复组合;②分子生物学和基因工程技术的充分利用,以构建生物量大、生长速度快、耐性强的植物一微生物联合修复体;③多种修复技术的综合运用。
3石油、多环芳烃污染土壤生物修复技术多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是指2个或2个以上苯环以线状、角状或簇状排列组合成的一类稠环化合物。
具强致癌性、致突变性、致畸性等三致作用,还会产生光致毒效应。
且其在土壤中具有隐弊性大、潜伏期长、涉及面广、治理困难等特点,威胁食品安全和人群健康。
因此,土壤的多环芳烃污染倍受关注[2]。
3.1植物与微生物的互利作用该技术可以将植物修复与微生物修复两种方法的优点相结合,而且两者之间的互利作用强化了根际有机污染物的降解。
植物为微生物提供了生存场所,并可转移氧气使根区的好氧作用能够正常进行;根分泌物、脱落物可为微生物提供大量营养,刺激根际各种菌群的生长繁殖,增强细菌的联合降解作用;某些情况下,植物根分泌物可作为微生物天然的共代谢底物促进污染物的降解;根区形成的有机碳可阻止有机化合物向地下水转移,也可增加微生物对污染物的矿化作用。
某些情况下,植物根分泌物也可作为天然的共代谢底物促进污染物的降解。
此外,植物根系可以伸展到不同层次的土壤中,故无须混合土壤即可使降解菌分散在土壤中。
另一方面,微牛物使污染物转换成植物可以吸收利用的状态,减轻了污染物对植物的毒性,提高了植物的耐受性。
3.2联合作用机理[5]修复作用通常发生子根际而非植物体内,因此,石油污染物的根际调控研究是建立根际修复技术的关键。
Guenther等总结了根际石油污染物快速消解的可能机理包括:(1)根系生长改善了土壤理化性状;(2)从整体上增加微生物种群数量及多样性,或者选择性地富集石油污染物降解特异菌群;(3)根系分泌物及脱落物为石油污染物提供共代谢降解底物;(4)根系释放酶催化降解石油污染物;(5)加速石油污染物的腐殖化进程;(6)提高石油污染物的土壤吸附、植物吸收及迁移转化能力等。
其研究与桑伟莲等对联合系统修复PAHs污染物机制的结果相似:(1)植物根区的菌根真菌与植物形成共生作用并有着独特的酶途径用以降解不能被细菌单独转化的有机物;(2)植物根区分泌物刺激厂细菌的转化作用;(3)植物还可为微生物提供生存场所并可转移氧化使根区的好氧转化作用能够正常进行。
尽管植物一微生物联合修复在石油污染物降解中的重要性已经被充分认识,但是由于植物根际环境的微域性、动态性和复杂性等特点,目前对石油污染物植物一微生物联合修复的机理研究还存在一定的困难,现阶段只是一些猜想和构思而已。
3.3研究进展利用苜蓿草与微生物修复PAHs和矿物油污染土壤的研究表明,在植物生长条件下,土壤微生物降解功能明显增强;Leigh等通过实验室和温室根箱实验证实,从树根释放的芳香类化合物可作为多氯联苯降解菌的底物,激发它们的生长;Jo-siah等研究表明,向在植物修复的土壤中投加被生物刺激物激励过的生物菌剂可以提高污染物的降解率;常慧萍利用实验室驯化培养分离到一组能以中原原油为碳源的快速生长的石油烃降解菌与不同植物进行联合强化修复污染土壤,实验数据显示此方法对强化土壤中污染物的降解是很有效地;李春荣等研究发现节细菌的施加显著加快了玉米、向日葵修复的速度,石油降解率提高了。
赵爱芬等在石油污染的水稻田中分离出的微生物Bacillussp.仅在有水稻根分泌物的情况下才能在石油的残留物中生长,表明水稻根分泌物促进了特定微生物消除石油残留物;研究表明,在用苜蓿草修复矿物油污染土壤时,投加特性降毹真菌可不同程度的提高土壤PAHs的降解率,但真菌与细菌的降解提高对象不同;Jennifer等从植物影响微生物角度出发,不同组合下生物量的不同导致了降解率的不同口嵋;刘继朝等对微生物与四种植物组合进行了研究,发现降解顺序有差别,与程国玲研究结果一样:不同的微生物一植物组合的降解效率不同。