土壤中放射性核素的生物效应讲义和生物修复

3 土壤放射性污染的生物修复
目前已有的是工程与化学相结合的 方法,将污染土壤从污染位点转移,然后 用分散剂和螯合剂进行处理。该方法 需要动用大型设备,处理费用高,很少有
植物修复
植物可从污染土壤中吸收积累大量的放射性核 素,吸收量因核素与植物种类而异。植物也可阻碍 放射性物质传播和辐射,特别是对放射性尘埃有明 显的吸收与过滤作用。森林植被能有效吸收和过滤 放射性物质,且阔叶林净化放射性散落物能力和速 度优于针叶林。植物吸收放射性核素的主要途径为 大气干湿降与土壤颗粒在植物体表面的黏附及植物 根系吸收。沉降在植物体表的放射性核素可被植物
1 土壤放射性污染的来源
3.化肥中的放射性物质
化肥原料中携带放射性核素,化肥的施用将放射 性元素扩散到广大农田环境,自然界的磷矿石中常 伴生铀、钍、镭等天然放射性元素,磷肥生产过程 中,铀和磷一起进入磷肥。在美国一些州施用磷肥 80年的土壤中,238Ｕ的浓度提高了1倍。钾肥中含有 放射性核素40Ｋ,钾是动、植物必需的营养元素,很
植物修复技术
(3)植物固化技术
通过耐高含量污染、根系发达的 多年生常绿植物,固定土壤中放射性污 染物,减少其危害性。此法未将土壤中 放射性污染物去除,只是暂时将其固定, 一旦环境条件发生变化,放射性核素的 生物可利用性可能随之改变。
影响植物修复的因素
（1）放射性核素的形态与性质,溶解态的阳离子迁移能力小,难溶 态的氧化物或沉淀不易被土壤黏粒吸附。不同氧化价态的核素,植 物吸收能力不同,一般放射性核素粒径越小越易被植物吸收。 （2）植物种类,研究表明12种植物对铀的吸收积累能力,发现不同 植物对铀的积累能力存在很大差异。评价了放射性污染的土壤中放 射性核素植物浓缩的潜能,维管植物有较高的99Ｔc（锝)摄取能力,99 Ｔｃ有较强的嫩枝转移和积累趋势。
2 土壤放射性污染的环境生态效应
土壤放射性污染危及农业生态系统的稳定。土壤环境 中最危险的放射性物质是137Ｃｓ和90Ｓｒ,其化学性质与生 命必需元素Ｃａ和Ｋ相似,进入生物和人体后,在一定部位 积累,增加人体的放射辐射,引起三致(致畸、致癌、致突变) 变化。
土壤中放射性核素会引起土壤生物种群区系成分的改 变、生物群落结构的变化。
3.微生物转化作用
放射性核素
微生物
微生物影响放射性核素的生物可得性,土壤微生物对环境中放射性核 素的活化与固定起重要作用,菌根菌是土壤中大量存在的微生物,与植物形 成共生关系,在植物吸收放射性核素中扮演着重要角色。如巴哈雀稗，宿 根高粱，和柳枝稷自身能吸收土壤中137Ｃｓ和90Ｓｒ,但接种菌根真菌摩 西球囊霉和根内球囊霉后,能增加每种草的地上部生物量和器官中137Ｃｓ 和90Ｓｒ的浓度与积聚率,尤其以摩西球囊霉接种宿根高粱效果最为明显。 不同菌根对植物吸收放射性核素的影响不同,植物受到石南型菌根侵染后 对137Ｃｓ吸收能力下降。外生菌根可明显降低挪威云杉幼苗对137Ｃｓ和 90Ｓｒ的吸收。
137
微生物修复机理
2.微生物吸附作用
微生物表面(细胞壁和黏液层)可直接吸附
固定放射性核素。如土壤真菌对放射性核素
微生物
源自文库
具有一定吸附能力,可以利用土壤真菌将放射
性核素固定在表土中,以防地下水污染。野外
和实验室实验皆证实,菌丝可富集核素并最终
将核素移至果实体中,可通过收获果实体来提
微生物修复机理
植物的根
土壤中放射性核素的生物效应和生物 修复
精品
土壤中放射性核素的生物效应
1 土壤放射性污染的来源 2 土壤放射性污染的环境生态效应 3 土壤放射性污染的生物修复 4 展望
1 土壤放射性污染的来源
1.大气层核试验 大气层核试验产生的放射性尘埃是迄今土壤 环境的主要放射性污染源。核试验爆炸和核泄漏 事故可大面积污染土壤,使具有长期残存的放射性 核素137Ｃs、90Ｓr在土壤中存在。1970年以前,全 世界大气层核试验进入大气平流层的90Sr达到 5.76×1017Ｇy,其中97%已沉降到地面,这相当于 核工业后处理厂排放90Ｓr的1万倍以上。核工业
植物修复技术
(1)植物萃取技术
本质是通过植物的光合作用，将 分散在土壤中的污染物泵吸出来，转 移到植物地上茎叶部位，最后通过收 获植物地上器官并处理这些器官达到 环境治理、变废为宝的目的。收获植 物中的放射性元素还可以回收利用。 植物提取技术利用的是一些对放射性
植物修复技术
(2）植物蒸发技术
本质是通过植物的光合作用，将 分散在土壤中的污染物泵吸出来，转 移到植物地上茎叶部位，最后通过收 获植物地上器官并处理这些器官达到 环境治理、变废为宝的目的。收获植 物中的放射性元素还可以回收利用。 植物提取技术利用的是一些对放射性
1 土壤放射性污染的来源
2.矿物中的放射性物质 除作为核燃料原料的含铀矿物以外,煤、石油、
泥炭、天然气、地热水(或蒸汽)和某些矿砂中的铀 含量较高,其开采、冶炼和应用过程中也会释放放 射性废物到环境中去,给土壤环境带来一定污染。 燃煤中可能存在的放射性核素绝大部分是以空气 沉降物的形式进入土壤与河流沉积物中。
影响植物修复的因素
（4）施肥措施,137Ｃｓ与90Ｓｒ分别同Ｋ和Ｃａ具有相似的化学性质,在137Ｃ
ｓ污染的土壤中大量施用钾肥会减少植物对137Ｃｓ的吸收。NH4+可在吸附位 上取代137Ｃｓ,使137Ｃｓ溶入土壤中,因此修复放射污染土壤时勿用铵肥。土壤 中施入钙、磷肥会抑制植物对90Ｓｒ的吸收。施肥措施还会间接影响修复土壤 的肥力及植物生长,缺Ｎ土壤中增施氮肥,可促进植物根系生长,增加根系密度, 从而间接促进植物对核素吸收。
微生物修复
由于微生物个体小,有相对大的比表 面积,可以分解转化很多污染物,微生物对 放射性核素的吸收起着重要作用。开发 经济实用的微生物修复技术来治理土壤 放射性污染,愈来愈受到科学家的关注。
微生物修复机理
微生物
K+ 137Ｃs
1.微生物吸收作用
微生物生长除需Ｋ、Ｎa、Ｃa、Ｍg等 常规元素外,还需一些具特殊生理功能的 微量元素,如Ｃｏ参与维生素Ｂ12合成及植 物与微生物共生固氮作用。137Ｃｓ与Ｋ化 学性质相似,通过交换吸收将137Ｃｓ固定 在微生物体内。用放射自显影技术从137Ｃ