环境中铀污染的植物修复
植物对重金属污染的生物修复
植物对重金属污染的生物修复重金属污染是当前环境问题中一个严重的挑战。
重金属污染源广泛存在于工业排放、农药使用、废弃物处理等多个领域，对土壤和水体造成严重破坏，威胁到人类和生态系统的健康。
然而，大自然中存在一种独特的修复机制，就是植物对重金属的生物修复能力。
本文将探讨植物对重金属污染的生物修复机制、适用植物种类及其应用前景。
一、植物对重金属污染的生物修复机制植物对重金属污染的生物修复是指植物通过吸收、转运、抑制和转化等方式，将土壤或水体中的重金属元素转移到其根系、地上部分或内部物质中，进而将其毒性降低或转化为可形态排除的形态。
主要的生物修复机制包括以下几点：1. 吸收：植物通过其根系吸收土壤中的重金属元素，特别是根系毛细管的形成使得植物对水溶性重金属离子有更高的吸收能力。
2. 转运：吸收到的重金属元素会通过植物的血管系统从根部运输到地上部分，形成根-茎-叶的元素分布。
3. 抑制：植物通过增加细胞壁、分泌物质等方式抑制重金属元素进入细胞核，从而减少其在植物内的积累。
4. 转化：植物通过一系列酶的作用，将有害的重金属元素转化为无害的形态，如转化为难溶于水的物质或结合到有机物质上。
二、适用植物种类针对不同的重金属元素，不同的植物种类表现出不同的修复效果。
以下是一些常见的适用植物种类及其对应的重金属修复能力：1. 矿产型植物：对于含有高浓度金属元素的土壤，如铜、铅、锌等，一些矿产型植物如铜钱草、柳叶菜等具有较好的修复能力。
2. 能源型植物：对于含有放射性元素铀或油田污染的土壤，能源型植物如悬铃木、榆叶梅等适用于生物修复。
3. 资源型植物：对于重金属元素浓度较低的土壤，一些资源型植物如小麦、玉米等对铬、镉、汞等重金属的修复效果较好。
三、植物对重金属污染的应用前景植物对重金属污染的生物修复具有成本低、易操作、环境友好等特点，凭借其显著的优势和潜力，已逐渐应用于实际工程中。
以下是植物对重金属污染的应用前景：1. 植物修复技术可应用于土壤修复和水体净化工程，通过选择适宜的植物进行植被覆盖和水体处理，能够降低污染物浓度并改善生态环境。
黑麦草-根内球囊霉联合修复铀污染土壤
2021年第3期有色金属（冶炼部分）（http://y sy l. bgrimm. cn)• 65 •doi： 10. 3969/j. issn. 1007-7545. 2021. 03. Oil黑麦草-根内球囊霉联合修复铀污染土壤郭晨冉1，陈井影“2,姚逸晖1，牛天洋1，卢玢宇1，张泽雨1(1•东华理工大学水资源与环境工程学院，南昌330013;2.东华理工大学核资源与环境国家重点实验室，南昌330013)摘要：针对铀矿周边土壤污染修复问题，植物-微生物联合修复技术具备高效性、环保性优点，能有效解决土壤污染问题而受到人们广泛关注。
根内球囊霉可与大多数植物形成互利共生的关系，利用接种黑麦草根部修复铀污染土壤。
设置G/接种黑麦草根部与未接种组对照，在不同浓度（18. 74、52. 15、112. 40、202. 40 mg/kg)铀污染土壤进行修复模拟，探究G/对黑麦草修复铀污染土壤的强化过程。
结果表明，所有铀处理组接种G/的菌根侵染率均大于50%;生物量显著提升，202. 40 mg/kg铀处理组中黑麦草地上部分、根部的生物量提升幅度达86%、136%;铀含量、生物富集系数以及吸收氮、磷、钾元素含量均显著提升，但转运系数均低于未接种处理组.说明G z增强植物根部对铀的富集固定作用，抑制铀由根部向茎叶转移。
综上所述，G可以增加宿主植物对铀金属毒性的抗逆能力，强化铀污染土壤的植物根部对铀的固定过程，有效提高黑麦草对铀的富集能力。
关键词：铀；根内球囊霉；黑麦草；植物修复中图分类号：X53 文献标志码：A文章编号：1007-7545(2021)03-0065-06Study on L o l i u m P e r e n n e-G l o m u s I n t r a r a d i c eCombined Remediation of Uranium-contaminated SoilsGUO Chen-ran1 ,CHEN Jing-ying1,2,YAO Yi-hui1 ,NIU Tian-yang1 ,LU Bin-yu1 ,ZHANG Ze-yu1(1. School of W ater Resources and Environm ental Engineering, East China U niversity of Technology, Nanchang 330013, C hina；2. State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environm ent, East China U niversity of Technology, Nanchang 330013, China)Abstract：To effectively address repair of soil pollution,combined plant and microbial remediation technology has attracted much attention because of its high efficiency and environmental protection.Inoculation of Glomus intraradice(G i)in roots of Lolium perenne was used to repair uranium contaminated soil because of its symbiotic relationship with most plants.Gi inoculated Lolium perenne roots were compared with the non-AMF at different concentrations(18.74，52.15，112. 40, 202.40 mg/kg)and remediation simulation of uranium-contaminated soil was carried out to explore intensified process of Gi to remediate uranium-contaminated soil.The results show that all mycorrhizal infection rate of inoculated with Gi is 50%above and biomass rises significantly.Biomass of the upper part of Lolium perenne and roots in 202. 40 mg/kg uranium treatment group rises by 86%%and 136%respectively.Uranium content, bioconcentration coefficient,and absorbed N，P，K element contents are all significantly raised，but transport coefficients are all lower than those of non-AMF.It shows that Gi enhances plant roots to fix收稿日期=2020-10-15基金项目：江西省自然科学基金资助项目（20171BAB203027);东华理工大学核资源与环境国家重点实验室开放基金资助项目（Z1507) 作者简介：郭晨冉（1996-)，男，内蒙赤峰人，硕士研究生；通信作者：陈井影（1977-)，女，吉林长春人，博士 •副教授，硕士生导师• 66 •有色金属（冶炼部分）（http://ysyl. bgrimm. cn}2021年第3期uranium accumulation,and can inhibit uranium transfer from roots to stems and leaves.In summary,Gi can raise resistance of host plants to uranium metal toxicity,strengthen fixation process of uranium by plant roots in uranium-contaminated soil,and can effectively improve uranium accumulation ability of Lolium perenne. Keywords：uranium；Glomus ijitraradice (G i);Lolium perenne；phytoremediation铀冶金工业产生的废渣引起放射性核素污染已 成为当今全球广泛关注的环境问题131。
植物对铀污染土壤的修复
植物对铀污染土壤的修复赵晓蕊;单连友;张金远;龚霞;郭晓敏;黄尚书;王文敏【期刊名称】《草业科学》【年(卷),期】2013(030)011【摘要】铀(Uranium,U)矿的大量开采对土壤造成了一定程度的放射性污染,对人类和环境产生了极大的不利影响.植物修复技术以成本低廉和对环境干扰小等优点成为了治理铀污染土壤的新途径.本文阐述了植物修复技术在重金属污染方面的应用状况,详细介绍了超积累植物在铀污染土壤治理中的研究进展,并简要阐述了植物修复技术目前需要突破的问题、强化措施以及其未来的发展趋势.【总页数】8页(P1881-1888)【作者】赵晓蕊;单连友;张金远;龚霞;郭晓敏;黄尚书;王文敏【作者单位】江西农业大学理学院江西南昌330045;上海市海丰农场江苏大丰224153;江西农业大学理学院江西南昌330045;江西农业大学理学院江西南昌330045;江西农业大学园林与艺术学院江西南昌330045;江西农业大学国土学院江西南昌330045;江西农业大学理学院江西南昌330045【正文语种】中文【中图分类】Q948.116;X171.5【相关文献】1.修复铀污染土壤超积累植物的筛选及积累特征研究 [J], 唐丽;柏云;邓大超;任亚敏;徐俊;姚中伟;夏传琴2.植物和动电修复铀污染土壤的研究现状 [J], 万芹方;邓大超;柏云;夏传琴3.ICP-AES测定铀污染土壤植物中铀的研究 [J], 任亚敏;胡燕茜;柏云;邓大超;徐俊;唐丽;陈民助;夏传琴4.石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅲ.石油污染土壤的植物-微生物联合修复 [J], 刘五星;骆永明;滕应;李振高;吴龙华5.铀污染土壤的植物修复技术 [J], 王浩;王艳琴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
植物和动电修复铀污染土壤的研究现状
Ｐｈ ｔ ｒ ｍ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｔ ｏ ｎ ｔｃ Ｒｅ ｅ ｉ ｔｏ ｆ Ｕｒ ｎ ｕ ｙ ｏ ｅ ｄｉ ｔｏ ｎｄ Ｅｌｃ ｒ ｋｉ ｅ ｉ ｍ ｄ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｉ ｍ Ｃｏ ａ ｉ ａ ｅ ｏ ｌ ｎｔ ｍ ｎ ｔ ｄ Ｓ ｉｓ：Ａ ｖ ｅ Ｒｅ ｉ ｗ
上 ， 土壤 中铀 的形 态 特 征 、 物 修 复 和 动 电修 复 的概 念 、 内外 的 研 究 进 展 、 约 因素 、 势 和 局 限 性 、 来 对 植 国 制 优 未
的 发展 趋 势 、 者 的 互 补性 进 行 了讨 论 ， 出 未来 的 发展 方 向 是使 植 物 修 复 和动 电修 复 相 结 合 ， 物 修 复 用 于 两 提 植
Ｗ ＡＮ ｎ ｆｎ Ｑｉ—ａ ｇ ，ＤＥＮＧ — ｈ ｏ ，ＢＡＩＹｕ 。 Ｄａｃ ａ 。 ｎ ，ＸＩ Ｃｈ ａ — ｉ 。 Ａ ｕ ｎ ｑｎ ， ’
１ ｎ ｔｔ ｔ ．Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏｆＮｕｃｅ ｒＳｃｅ ｅ ａ ｅ ｈｎｏｏｇｙ，Ｓｉｈｕａ ｎｉ ｒ ｉｙ，Ｃｈ ｎｇ １ ６４， Ｃｈｉ ａ； ｌａ ｉｎｃ ｎｄ Ｔ ｃ ｌ ｅ ｎ Ｕ ｖｅ ｓｔ ｅ ｄｕ ６ ００ ｎ ２ Ｃｈｉ ａ ｍ ｙ ｏ ． ｎａ Ａｃ ｄｅ ｆＥｎｇｎｅ ｒｎ ｉ ｅ ｉ ｇ Ｐｈｙ ｉｓ，Ｍ ｉｎ ｎ ２１９ ０，Ｃｈ ｎ ｓｃ ａ ｙａ ｇ ６ ０ ｉ ａ；
第 ３ 卷 第 ３期 ４
２ １ 年 ６月 ０２
核ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
化
学 与 放
射
化
学
Ｖｏ１ ４ Ｎ Ｏ ．３ ．３
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｎ ｕ ｌａ ａ Ｒａ ｉ ｃ ｅ ｉｔ ｙ ｏ ｒ ａ ｆ ｃｅ ｒ ｎｄ ｄｏ ｈ ｍ ｓｒ
铀污染土壤的植物修复技术
铀污染土壤的植物修复技术铀污染土壤的植物修复技术北极星环境修复网来源:环境与发展 2019/10/15 17:26:04摘要：铀矿的采选过程中必然会产生大量的尾矿与废料，其是环境中铀污染土壤的主要来源，同时核试验与核反应堆的运行也是铀在环境中产生污染的重要途径。
铀尾矿库中重金属铀在地表径流和地下径流作用下，进入尾矿库周围土壤，造成了大面积低剂量的铀污染土壤，同时重金属铀还能通过生物圈进入食物链，最终危害人体健康。
因此，铀污染土壤必需尽快治理。
植物修复技术由于其与传统的修复方法相比，具有成本低廉、工作量小、对环境扰动小、绿色环保等优势，因此其可作为修复铀污染土壤的一种比较合适的技术。
关键词：放射性核素；铀；植物修复；超积累植物铀矿的采选过程中必然会产生大量的尾矿与废料，其是环境中铀污染土壤的主要来源，同时核试验与核反应堆的运行也是铀在环境中产生污染的重要途径[1-3]。
土壤中铀主要以氧化态形式存在（80-90％），如铀酰离子（UO2 2+），其在土壤中并不稳定易从土壤中释放出来[4]，从而导致环境污染。
污染的土壤和水用于农业生产活动，使得有害的化学元素从土壤和灌溉水中转移到植物，并通过食物链最终进入人体[5]。
铀不仅具有很强的重金属化学毒性，同时具备衰变放射性毒性，其化学衰变产物对人体健康也具有重大的影响[6,7]。
因此，对放射性重金属铀所引起的环境问题必需尽快解决。
全世界具有大量的铀污染区域，采用工程学上的挖掘法进行修复，其花费比较高[8,9]；而采用传统的化学淋洗法，其又改变了原土壤的理化性质甚至改变土壤的生态环境[9]；采用石灰、碳酸钙和磷酸盐固定铀，虽然能够快速减少土壤中的生物可利用态的铀含量，但其并未去除土壤中的铀，因此其可能只是一种临时性的修复方案[10]。
在此背景下，植物修复技术作为一种经济合理、大众可接受的、环境友好型的技术方案越来越被人们所重视[11,12]。
植物修复与传统的修复方法相比，其成本低廉、工作量小、对环境扰动小[13]；且植物修复技术可以增加土壤中有机碳的含量，从而刺激土壤微生物的活性促进根际污染物的降解[14]；现今全球温室效应越发明显，而通过植物可适当降低空气中的 CO2 浓度，同时可起到改善土壤理化性质的作用，最终收割的植物又可以用作燃料及制成纤维[15,16]。
三种植物对铀的富集及其生理生化的研究的开题报告
三种植物对铀的富集及其生理生化的研究的开题报
告
题目：三种植物对铀的富集及其生理生化的研究
摘要：本研究旨在通过对三种植物（油菜、芦苇和桑树）对铀的吸收和富集能力进行研究，探究其生理和生化机制。
在实验过程中，我们将通过控制培养基中铀离子浓度，研究植物的吸收和富集能力。
同时，我们将通过测定植物的生物量、叶绿素含量、光合速率等指标，探究植物对铀的响应机理。
最后，我们将通过分析植物在生长过程中对土壤铀含量的影响，评估植物对土壤污染治理的潜力。
研究方法：本研究将选用油菜、芦苇和桑树三种植物，通过对其在不同浓度铀离子条件下的生长状况、铀吸收和富集能力等指标的测定和分析，探究其对铀污染的响应机理和富集能力差异。
具体研究方法包括以下几个方面：
1.建立植物栽培环境及铀离子浓度梯度：在实验室中建立植物生长箱，设置不同浓度的含铀培养基，保证不同浓度条件下植物生长。
2.监测植物生长状态：测量植物的生物量、叶绿素含量、光合速率等生长状况指标，记录植物在不同铀浓度条件下的生长状态。
3.测定植物对铀的吸收、富集和分布：采集植物不同部位的样品，对其进行铀含量测定，分析植物对铀的富集和分布情况，探究植物对铀的吸收机制。
4.评估植物修复土壤铀污染的潜力：通过分析植物生长过程中对铀污染土壤中铀含量的影响，评估植物修复铀污染土壤的潜力。
预期结果：本研究将探究三种植物对铀的吸收和富集能力，分析各自的响应机理。
通过对植物富集铀的生理生化过程的研究，为植物修复
土壤中铀污染提供实验依据。
同时，本研究还预计对探究植物对污染物吸收的生物地球化学循环过程具有重要意义。
铀污染土壤生物修复技术研究进展
黄秋葵
Abelmoschus esculentus
黄秋葵
Abelmoschus esculentus
狗牙根
Cynodon dactylon
四季香油麦菜
Lactuca dolichophylla
BCF
TF
文献
8. 1
0. 03
[11]
32. 25
29. 31
1. 1
[14]
6. 04
—
地上
地下
地上
地下
值、水分含量、氧化还原电位、根系微生物以及根
际分泌物等。 Ebbs 等
[10]
研究发现豌豆富集铀的
多少与土壤 pH 值有关,当 pH< 5. 5 时,土壤中的
一种 禾 本 科 植 物, 植 物 体 内 铀 质 量 浓 度 达
25 mg / kg。 之后,国内外学者对铀的超富集植物
进行了大量的筛选研究,目前获得的铀超富集植
途径固定铀,如螯合作用,从而被动提高细胞的耐
氧化亚铁硫杆菌 ( A. ferroxidans) [33] 和 鞘氨醇单
胞菌属 ( Sphingomonas sp. ) S15 ~ S1
[34]
。 尽管有
盐对 U( VI) 有脱附作用,然后结合微生物还原 U
现加入醋酸和碳酸氢盐后,U( VI) 的还原速率较
碱性 土 能 促 进 植 物 对 铀 的 吸 收。 Ramaswami
等 [12] 的研究结果表明,土壤有机质对铀有吸附作
用,会通过降低铀生物有效性,减小植物对铀的提
取效率。
1. 3 铀超富集植物的种类
1969 年,Whitehead 等 [13] 在含铀场地记录到
浅谈铀矿地质勘探退役治理环境修复策略
浅谈铀矿地质勘探退役治理环境修复策略铀矿是一种重要的能源矿产资源，但由于其开采和加工过程中产生的放射性物质对环境和人体健康带来严重危害，因此在铀矿地质勘探退役阶段，必须采取相应的环境修复策略，以保护环境和人类健康。
在铀矿地质勘探退役阶段，需要进行铀矿废弃物的处理和储存。
铀矿废弃物中含有大量的放射性物质，如果处理不当，可能会对土壤和水体造成严重污染。
必须建立相应的废弃物处理设施，将废弃物进行安全储存或处理。
一种常用的处理方法是将废弃物封存于地下深处，以防止放射性物质逸散。
在铀矿地质勘探退役过程中，需要进行水体的管理和治理。
铀矿开采和加工过程中会产生大量的废水和尾矿，其中含有放射性物质和有害化学物质。
这些废水和尾矿必须通过相应的处理设施进行处理，以确保不会对周围的水体造成污染。
一种有效的处理方法是采用物理、化学、生物等方法对废水进行处理，以去除其中的污染物质。
还需要对铀矿周围的土壤进行修复和治理。
铀矿开采和加工过程中，可能会对土壤造成放射性污染。
为了保护土壤质量，必须对受到污染的土壤进行修复。
修复的方法可以包括土壤剥离、化学修复和植物修复等。
通过这些方法可以去除土壤中的放射性污染物质，降低土壤对环境和人类健康的影响。
铀矿地质勘探退役阶段还需要进行环境监测和评估。
通过对环境进行定期监测，可以及时发现和掌握环境变化和问题，并采取相应的措施进行修复和治理。
要进行环境评估，对铀矿地质勘探退役后的环境质量进行评价，评估修复和治理效果是否达到预期目标。
铀矿地质勘探退役阶段的环境修复策略包括废弃物的处理和储存、水体的管理和治理、土壤的修复和治理，以及环境监测和评估。
通过采取这些措施，可以有效地减少铀矿开采和加工过程中的环境污染和健康风险。
一种铀污染土壤的高效植物提取修复方法[发明专利]
![一种铀污染土壤的高效植物提取修复方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/577a7404102de2bd97058832.png)
专利名称：一种铀污染土壤的高效植物提取修复方法专利类型：发明专利
发明人：王卫红,罗学刚,李忠香,武锋强,刘来,张艳,赵浩舟申请号：CN201810953966.5
申请日：20180821
公开号：CN109174960A
公开日：
20190111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种铀污染土壤的高效植物提取修复方法，该方法包括如下步骤：(1)对受铀污染土壤进行整地并施用基肥；(2)播种品种为湘苎7号的苎麻种子；(3)出苗长出新叶之后，施用生长肥；(4)对生长后的苎麻进行收割。
本发明的方法可以对铀污染土壤进行有效的修复，所用的苎麻不进入食物链、生长迅速、生物量大、栽培技术成熟、植保措施完善、耐性强、地下根茎体积小、便于收割与集中处理、不存在生物入侵问题，是一种经济、方便、效率高、生态效益好的修复铀污染土壤的方法。
申请人：西南科技大学
地址：621000 四川省绵阳市涪城区
国籍：CN
代理机构：北京远创理想知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：卫安乐
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铀污染土壤生物修复的研究进展
铀污染土壤生物修复的研究进展郑立莉;饶苗苗【摘要】放射性核素铀及其衰变产物引起的土壤环境污染是一个全球性的环境问题,采用合理的技术手段修复铀污染土壤具有重要的意义.生物修复具有高效、安全、廉价和对环境友好等特点,被称为环境友好替代技术.本文简要介绍了土壤铀污染的主要来源,综述了铀污染土壤生物修复的最新研究进展,包括铀污染土壤植物修复、微生物修复和植物联合微生物修复,最后对该领域未来的发展方向提出了建议.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】7页(P53-59)【关键词】铀;土壤;植物修复;微生物修复;植物-微生物修复【作者】郑立莉;饶苗苗【作者单位】东华理工大学,水资源与环境工程学院,江西南昌330013;东华理工大学,水资源与环境工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文核电的快速发展和核能的大规模开发应用，促进了铀资源的大量使用，铀矿的开采和冶炼产生了大量的含铀废石、铀尾矿和含铀废液等放射性废物[1]。
根据中国核工业《三十年辐射环境质量评价》报告，铀矿冶系统的放射性废水和土壤(尾矿)中的核素，对周围公众照射的集体剂量约占核燃料系统总集体剂量的91.5%，其主要污染源是铀尾矿。
据统计，目前全球积存的铀尾矿超过200亿t，我国的铀尾矿等固体废物堆放场约有200处，分布在14个省区30多个地区[2]。
由于铀是一种长寿命元素，所以这些放射性废物中都含有长寿命核素235U、238U，半衰期很长(235U的半衰期为7×108年，238U的半衰期为4.4×109年)，且具有很强的生物、化学毒性和很高的放射性，目前难以将这些核素分离出来[3]。
暴露于露天的尾矿、废石在雨水冲刷、风化作用下，放射性铀不断淋浸析出，随雨水和扬尘扩散迁移，使得越来越多的放射性铀进入到土壤中，引起严重的土壤放射性铀污染[4]。
土壤被铀污染后，一方面具有放射性，通过放射性衰变产生射线穿透机体组织，损害细胞；另一方面，可通过呼吸系统或食物链等途径进入人体，造成损害更大的内照射损伤，严重威胁生态环境和人类的健康[5-7]。
向日葵对铀污染土壤修复的研究进展
向日葵对铀污染土壤修复的研究进展吴发明;刘峙嵘【期刊名称】《江苏农业科学》【年(卷),期】2022(50)9【摘要】铀矿开采为我国核工业发展作出巨大贡献的同时,其尾矿堆积导致的土壤铀污染问题也日益严重,对生态环境和人类健康产生了极大威胁,对我国严守18亿亩(折合1.2亿hm^(2))耕地红线的目标带来了严峻挑战。
植物修复技术因其操作简单、成本低廉、安全环保、环境扰动小等优势,受到环保者和学术界的青睐。
自发现向日葵对铀有较强的富集能力以来,学术界对其开展了广泛研究,并认为向日葵是一种良好的铀污染土壤修复植物。
向日葵生物量大,光合作用强,广泛种植可助力我国“碳达峰、碳中和”目标的实现。
本文总结了向日葵的特征和修复铀污染土壤的优势;铀对向日葵种子发芽、植株生长发育的影响,向日葵的铀胁迫响应与不同部位的铀富集特征,影响向日葵修复铀污染土壤效果的因素;向日葵抗氧化酶系统、区室化和植物螯合肽的解毒机制;添加化学促进剂、施用肥料、生物炭、微生物及施加电场等外源物质对向日葵修复铀污染土壤的调控作用等研究进展,分析了向日葵修复铀污染土壤研究的不足,为将来向日葵修复铀污染土壤研究提供了新思路。
【总页数】11页(P6-16)【作者】吴发明;刘峙嵘【作者单位】东华理工大学地球科学学院;江西农业大学;东华理工大学化学生物与材料科学学院【正文语种】中文【中图分类】X53;X171.4【相关文献】1.铀污染土壤生物修复的研究进展2.二氧化碳联合螯合剂强化向日葵修复铜污染土壤研究3.土壤中铀污染修复技术研究进展4.三种螯合剂对向日葵修复铀污染土壤的效应研究5.交流电场与Fusarium sp.A-2耦合对博落回修复铀污染土壤的强化作用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第27卷 第1期2008年2月铀 矿 冶URANIU M M IN ING A ND M ETA LLURGY Vo l 27 No 1Feb 2008收稿日期:2007 02 26作者简介:张学礼(1973 ),男,四川渠县人,博士,工程师,从事辐射防护与环境保护研究工作。
环境中铀污染的植物修复张学礼,王尔奇(核工业北京化工冶金研究院,北京101149)摘要:利用植物修复技术对环境放射性污染进行治理是目前国内外有关学者研究的热点和难点问题。
系统地阐述了放射性核素铀污染环境的植物修复,从植物修复类型(植物提取、根际过滤和植物固定)、植物吸收累积铀的影响因素(植物种类、土壤理化特性、土壤微生物、土壤改良剂、农业施肥措施和铀的化学形态)以及应用实例等几方面介绍了国内外的有关研究现状及其发展趋势。
关键词:铀污染;环境;植物修复中图分类号:X 591 文献标识码:A 文章编号:1000 8063(2008)01 0044 06引言铀矿开采以及核能的利用过程是铀在环境中富集并产生污染的重要途径。
铀尾矿和废石中含有铀及其全部子体,其放射性核素含量比本底高2~3个数量级。
不适当的堆积或处置这些废料就会导致铀通过流失散布到土壤表面,经风蚀进入空气,或者通过淋洗而进入地下水。
此外,铀矿冶大量的放射性废水不断地排出,也直接污染了天然水体和土壤。
据几个铀矿山和水冶厂对废石堆及尾矿库周围的鸡、鸭、牛、羊等进行监测结果表明,其铀和镭在鸡、鸭、牛、羊各组织中的浓度比本底高1~2个数量级[1]。
调查发现[2],安徽省某铀矿原水冶厂遗址处种植的青菜、黄豆中的238U 质量分数高出对照点1个数量级。
显然,铀污染对于当地的矿区生态环境和人类健康构成了较严重威胁。
考虑到铀及其衰变子体对环境构成的长期潜在危害性,如何修复大面积、低比活度铀污染环境已成为各国科技工作者的研究热点。
随着人们对环境保护的日益重视,探索在不破坏生态环境的情况下原位治理放射性铀污染成为必然要求,植物修复正顺应了这种要求。
与传统的修复技术相比,由于植物利用光合作用生长,它具有投资和维护成本低、操作简便、不造成二次污染等优点,且有可能通过资源化利用而取得一定经济效益,具有广阔的应用前景,因而越来越受到各国科研人员的广泛重视和青睐。
1铀污染环境的植物修复技术尽管铀及其子体不是动植物必需的或有益的元素,但许多种类的植物如印度芥菜、向日葵、贝母、亚麻等会吸收铀并随其他重金属一道被转化为植物的生物量,这暗示了通过植物吸收来修复铀污染环境的可能性。
植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础,利用植物及其共存的微生物体系,清除环境中污染物的一门环境污染治理技术。
根据其作用机理可将植物修复技术分为:植物提取、植物转化、植物挥发、植物固定和根际过滤。
对于修复铀污染环境而言,具有现实意义的植物修复类型主要是植物提取、根际过滤和植物固定。
1.1植物提取植物提取(phy toex traction)指应用可积累污染物的植物将环境中的金属或有机污染物转运、富集于植物易于收集的部分。
Kaplan [3]针对美国南卡罗莱纳州萨凡纳河受污染的湿地沉积物采用连续提取试验揭示了铀和钍束缚于沉积物中的能力相对较弱,表明对该沉积物采用植物修复的办法将是可行的。
Dana [4]报道了利用风滚草(Rus sian thistle)对美国新墨西哥州南部干旱环境中的贫铀污染进行植物提取修复。
在开花前收获的风滚草吸收了大量的贫铀,推测其可能原因是植物在提取过程中利用金属合成了色素之故。
进行植物提取往往依赖于超积累植物,但目前尚未发现真正的铀超积累植物,因而通过各种途径提高普通植物对铀的累积能力成为一种现实选择,其关键则在于提高铀的植物有效性。
H uang[5]2004试验发现,一些有机酸(如醋酸、柠檬酸、苹果酸)能够促进铀在土壤中的溶解和在植物体内的快速积累,其中柠檬酸的作用最强。
向铀污染土壤中加入20mm ol/L的柠檬酸,3d后使印度芥菜(Br assica j uncea)和大白菜(B rassica chinensis)地上部分对铀的富集量提高1000倍,达5000mg/kg,这是见于报道的生长在铀污染土壤上最高的植物地上部分铀富集量。
试验结果也表明植物提取可能提供了一种环境友好的净化铀污染土壤的技术途径。
1.2根际过滤根际过滤(rhizofiltration)是指利用植物大量的根系从废水中吸收,富集和沉淀重金属、有机物等污染物,从而达到消除环境污染的目的。
尽管不同植物对铀的吸收与累积存在明显差异,但对于多数植物种类而言,铀自根系向地上部分的转运非常有限。
因而利用植物根系对铀的强积累能力可以净化被铀污染的废水,且利用根系及其根际微生物的共同作用还能提高对废水中铀的吸附效率。
一些研究者注意到了向日葵根系积累铀的浓度比水中高5000~10000倍[6],且向日葵生物量较大,被认为是处理铀污染水体的首选植物材料。
除向日葵外,浮游植物也能去除污染水体中的铀。
M kandaw ire[7]研究了利用浮萍(L emna gibba L.)进行植物修复铀尾矿水中铀和砷的能力。
结果显示在21d实验室稳态测试期间铀积累量为(896.9203.8)mg/kg,估计在7d内就能将1000L水中的 (U)从100 g/L降低至德国所推荐的周围地表水中限值30.0 g/L。
1.3植物固定植物固定(phytostabilizatio n)是指利用植物降低污染物质在环境中的不稳定性和生物可利用性,防止污染物进入地下水或食物链,降低污染物对生物的毒性。
虽然植物固定并没有减少生长介质中污染物的总量,但却能够降低铀在土壤中的活性,减少向植物的地上部分运输,从而降低铀污染的环境风险。
在不适宜实施植物提取的情况下,例如污染地带不适宜进行农业复垦,植物固定是一种很好的选择。
而且,对于复杂多样的污染情况,也需要多样性的修复体系的存在。
利用植物共生微生物如菌根真菌可对尾矿或污染土壤进行植物固定的修复治理。
近年研究表明,根外菌丝能吸收铀并在离体培养条件下使铀朝菌根的根系迁移[8],但铀从根系向嫩枝的迁移情况不能在该模式系统中进行量化。
Chen[9]的活体研究结果证实了丛枝菌根真菌(AMF)能够加强根系对铀的固持作用,为菌根真菌强化植物固定铀污染环境提供了直接证据,有力地支持了AMF在稳定铀污染环境的应用潜力。
2植物修复效率的影响因素所有影响植物吸收、迁移、转化、累积污染物过程的因素都会影响到植物修复的效率。
植物对放射性核素的吸收可以是介质特性,如pH值、潜在竞争溶解性无机和有机离子、离子强度、供植物生长的养分等的函数,其他因素如季节、气候、地理位置、与源的距离、海拔和水深等也能影响植物对放射性核素的积累。
就铀污染环境的修复而言,涉及植物修复效率的影响因素主要有植物种类、土壤理化特性、土壤微生物、土壤改良剂、农业施肥措施和铀的化学形态等。
2.1植物种类不同植物对铀吸收能力与累积模式存在很大差异,如在罗马尼亚Crucea矿区冷杉比其他植物更能吸收铀。
单子叶植物和双子叶植物对U O2+2的吸收与转移试验表明,经筛选后的宽叶菜豆(P haseolus acutif olius)与红甜菜(Beta vulgar is)对铀的富集能力最强。
Shahandeh[10]从34种植物中筛选铀的富集植物,发现向日葵和印度芥菜比其他植物积累了更多的铀,因而被选作铀富集植物。
Pratas[11]观察到生长在葡萄牙中部的水生植物块根芹(A p ium nodif lor um)、水马齿(Callitriche stag nalis)、浮萍(L emna minor)和莫丝草(Fontinalis antip y r etica)对铀具有显著的积累能力,而毒芹(Oenanthe crocata)却抑制了铀的吸收。
莫丝草生物积累系数达到了1.4! 104,浮萍的生物积累系数平均为1.56!103(流水中)和2.87!103(静水中)。
多数植物(尤其是多年生的林木)通常优先将铀累积于根系,然后才是嫩枝和叶子。
Apps[12]通45第1期张学礼,等:环境中铀污染的植物修复过对废弃铀尾矿生长的本土植物中放射性核素的研究发现,草状植物的地上部分吸收了较高浓度的铀,而木本植物则将铀主要累积于根系部分。
2.2土壤理化性质土壤理化性质,如质地、pH值、有机质、土壤水分等,对铀的生物有效性有重要影响,对铀的植物吸收较为敏感。
Rossitsa[13]指出生长在铀废石场的树木及草本植物对放射性核素铀的生物积累主要依赖于基层土壤中放射性核素含量、基层土壤风化强度和土壤质地,而向基层土壤加入含有机物和黏土的吸附剂则极大地减少了铀的生物积累。
土壤中铀的分布和植物对铀的吸收与土壤中有机质的积累也有密切关系。
T akeda[14]研究了大白菜(Br assica r ap a L.)的生长对土壤溶液中铀等浓度的影响,结果表明根际土壤溶液中铀质量浓度(0.03~0.16 g/L)与溶解的有机碳质量分数(44~80m g/kg)在植物培养期间随植物的生长而增加。
因而,随植物的生长而增加的有机质应在根区铀的行为中起着重要作用。
Shahandeh[15]174认为植物修复铀污染土壤的效率受土壤类型的强烈影响,铀的植物累积局限于具有低吸附潜力的酸性土壤和具有碳酸盐矿物的碱性土壤。
选择向日葵(H elianthus annuus)和印度芥菜作为铀的潜在累积植物进行不同土壤铀污染率(100~600mg/kg)和不同土壤铀组分(可交换态,碳酸盐,Mn,Fe,有机的,残留物的)的累积研究,结果发现铀主要累积于植物根部,铀的最高质量分数在嫩枝中为102m g/kg,而根部高达6200mg/kg;植物修复效率尤其在石灰性土壤中受铀污染率的影响;生长在较高含量铀的碳酸盐土壤中的植物在嫩枝和根中累积了大部分铀,而生长在具有较高Fe、M n氧化物和有机质含量的黏酸性土壤中的植物体内铀含量最低。
土壤水分对陆生植物吸收和积累铀核素具有十分重要的影响。
因为它直接影响到土壤微生物的多样性及植物本身的长势,也关系到灌溉条件下污染物随地下水的走势。
生长在含水铀尾矿库边缘的植物较远离尾矿库的植物具有更大的富集因子,其可能原因在于土壤酸度和水分饱和度降低了土壤的束缚力,增强了铀的溶解性和植物吸收的有效性。
较高的土壤水分提高了对贫铀的吸收,表明更多的贫铀得到了溶解以供植物利用。
富集因子随土壤贫铀含量的增加而减小,随土壤水分的增加而增大[16]。
2.3土壤微生物自然条件下,植物实际上是与根际微生物密不可分的。
植物的共生微生物对改善植物的矿质营养往往有不可替代的作用。
在重金属或放射性核素污染地带(尤其是尾矿),往往缺乏植物必需的矿质养分,这些共生体系对于植物适应矿区恶劣环境从而保障植物修复的成功可能具有极其重要的意义。