土壤重金属污染的植物修复
生态学实验报告植物修复
一、实验目的1. 了解植物修复的基本原理和方法；2. 掌握植物修复实验的操作步骤；3. 通过实验验证植物对土壤重金属污染的修复效果；4. 分析植物修复技术的可行性和应用前景。
二、实验原理植物修复是一种利用植物吸收、降解、转化土壤中的重金属污染物，从而达到修复污染土壤的目的的技术。
植物修复技术具有成本低、操作简单、环境友好等优点，在土壤重金属污染修复中具有广泛的应用前景。
三、实验材料1. 实验植物：紫花苜蓿（Medicago sativa）；2. 污染土壤：含有Cd、Pb等重金属的土壤；3. 实验设备：盆栽、土壤分析仪器、培养箱等。
四、实验方法1. 土壤准备：将污染土壤过筛，去除石块等杂物，然后将其分为两组，一组作为对照组，另一组作为实验组；2. 植物种植：将紫花苜蓿种子播种于两组土壤中，确保两组土壤的播种量、种植密度、水分管理等条件一致；3. 实验分组：将实验分为三个阶段，分别为前期、中期和后期；a. 前期：在播种后30天内，每天观察植物的生长情况，记录植物的生长速度、叶片颜色等；b. 中期：在播种后30～60天内，每10天测定一次土壤中的重金属含量，分析植物对重金属的吸收情况；c. 后期：在播种后60天后，测定植物生物量、土壤重金属含量，分析植物修复效果；4. 数据分析：对实验数据进行统计分析，比较实验组与对照组在植物生长、土壤重金属含量等方面的差异。
五、实验结果与分析1. 植物生长情况：实验组植物生长状况良好，与对照组相比，实验组植物的叶片颜色更绿，生长速度更快；2. 土壤重金属含量：实验组土壤重金属含量较对照组显著降低，说明植物对土壤重金属有较好的吸收和降解作用；3. 植物修复效果：实验组植物生物量较对照组显著增加，土壤重金属含量降低，表明植物修复技术具有较好的效果。
六、实验结论1. 植物修复技术可以有效地降低土壤中的重金属含量，具有良好的应用前景；2. 紫花苜蓿对土壤重金属污染具有良好的修复效果，可作为植物修复技术的候选植物；3. 在实际应用中，应根据土壤污染程度、植物种类、种植密度等因素选择合适的植物修复方案。
重金属污染土壤修复技术与效果评价研究
重金属污染土壤修复技术与效果评价研究重金属污染的危害已经成为了全球性的环境问题。
重金属的积累在土壤中会对农作物生长和人类健康造成潜在的风险。
因此，研究和探索有效的土壤修复技术对于解决这一问题至关重要。
一、重金属污染土壤修复技术1. 生物修复技术：利用植物、微生物和土壤动物等生物资源，通过生物吸附、生物浸泡、生物交换等方式减少土壤中重金属的含量。
根据生物修复的特点，可以进一步细分为植物修复、微生物修复和动物修复等技术。
植物修复技术：适用于轻污染和中度污染土壤。
通过选择耐重金属的植物，使其吸收并富集土壤中的重金属，将其转移到植物体内的地下部分，使土壤中的重金属含量减少。
常见的植物修复技术有植物吸附、植物蓄积和植物菌根等。
微生物修复技术：通过应用适合的微生物处理土壤，使微生物对重金属进行固定或转化，从而减少土壤中重金属的含量。
常见的微生物修复技术有菌株修复、生物酶修复和微生物育苗等。
动物修复技术：通过引入适宜的土壤寄生动物，如蚯蚓，促进土壤中重金属的迁移和转化，降低土壤中重金属的毒性。
这种技术通常应用于有机废物处理，以提高土壤生态系统的稳定性和土壤质量。
2. 物理修复技术：通过物理方法处理土壤，改善土壤结构和环境，从而减少土壤中重金属的迁移和积累。
常见的物理修复技术有土壤剖面改良、土壤诱导透析和土壤覆盖等。
土壤剖面改良：通过改变土壤的物理结构，防止重金属的垂直迁移，减少其对地下水的污染。
这包括深耕、多翻耕、插秧、开沟等操作。
土壤诱导透析：利用电场、渗滤和透析等功能，通过透析草酸、螯合剂等溶解土壤中的重金属，降低重金属的含量。
这种技术通常应用于中度至重度污染的土壤。
土壤覆盖：通过覆盖物，如膜、草坪、植物固定剂等，隔离土壤和大气、水等环境，减少土壤中重金属的积累。
这种技术通常应用于轻度至中度污染的土壤。
二、重金属污染土壤修复效果评价方法正确的评价方法可以客观地反映土壤修复的实际效果，为进一步的修复工作提供科学依据。
土壤重金属污染的植物处理技术
土壤重金属污染的植物处理技术土壤是人类赖以生存的最基本的物质基础。
然而，随着人口的不断增长，由于工业三废和农用化学品以及矿区的污染, 有相当数量农田的土壤质量日趋下降。
其中，受重金属污染的土壤面积有逐年增加之势。
土壤重金属污染可经水、大气、植物等介质最终危害人体健康。
更为严重的是这种污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点。
因此，寻求缓解或解决此类污染的办法成了全球关注的棘手问题。
治理土壤重金属污染的途径主要有两种:一是改变重金属在土壤中的存在形态,使其由活化态转变为稳定态;二是从土壤中去除重金属,以使其存留浓度接近或达到背景值。
当前，修复重金属污染土壤的方法主要有物理法、化学法和生物法。
物理法和化学法往往需要改变土壤的原有结构，破坏土壤生态，花费大量的人力和财力，并且有可能会造成“二次污染”。
而作为生物法典范的植物修复技术具有不可替代的优势，治理过程对原来的土壤扰动较少，能够逐渐减少甚至清除其中的重金属，且成本低廉，是真正“绿色安全”且能够标本兼治的方法土壤受重金属污染的状况在世界上越发成为重要的环境议题。
尤其在我国，自2009年以来，中国连续发生了30多起重特大重金属污染事件。
据报道，中国受污染的耕地面积达2000万公顷，约占耕地总面积的五分之一，造成直接经济损失达100多亿元。
传统重金属污染土壤的修复技术包括化学吸脱附、客土法(从外地运载乾净土壤加入受污染土壤达到降低污染物的浓度)、现地淋洗土壤法以及现地电熔法等也存在著许多难以克服的缺陷，包括资金耗费与化学药剂的问题等。
近年来，一种运用植物来去除有毒重金属的新型态植物修复技术给这一问题提供了另外的一套思考路径。
该技术在国外也被认为是一种低成本而有效的"绿色"技术。
植物修复技术分为四类：1植物提取，即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。
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。
重金属污染土壤的植物修复
立志当早，存高远
重金属污染土壤的植物修复
土壤是环境中特有的组成部分，是最宝贵的自然资源之一。
在地球表面，土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽，是人类赖以生存的必要条件。
然而，各种人为因素如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等，使土壤遭受不同程度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及食物链安全与人类自身健康。
我国城市与工业废水年排出镉、汞等重金属为2700 吨左右，且相当一部分污染物通过灌溉途径进入农牧业生产环境，污染了耕地。
灌溉水源中的镉、汞、铜、锌等重金属一旦进入土壤，就会被农作物吸收，从而残留在农产品中。
受污染的水源和农作物还会危及畜禽健康，使畜禽产品受到污染。
在造成环境污染的重金属中，危害最大的是汞、镉、铬、铅、砷等，毒性稍低的是镍、铜、锌、钴、锰、钛、钒、钼、铋等。
汞进入人体后被转化为甲基汞，有很强的脂溶性，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用，在脑组织中积累，破坏神经功能，无法用药物治疗，严重时能造成死亡。
镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中，不易排出，镉的慢性中毒主要使肾脏吸收功能不全，降低机体免疫力以及导致骨质疏松、软化，引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形，如八大公害之一的骨痛病，有时还会引起心血管疾病等。
铅对人体也是累积性毒物，铅能引起贫血、肾炎，破坏神经系统和影响骨骼等。
砷是一种类金属，也是传统的剧毒物。
植物修复是一门新兴的环境治理技术。
广义的植物修复就是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害。
土壤重金属污染的植物修复
汇报人：XX
汇报时间：
目录
• 引言 • 土壤重金属污染概述 • 植物修复技术原理与特点 • 植物种类选择与育种策略
目录
• 田间试验设计与实施方法 • 案例分析与经验分享 • 挑战与展望
01
引言
背景与意义
土壤重金属污染现状
随着工业化和城市化的快速发展，土 壤重金属污染问题日益严重，对生态 环境和人类健康构成巨大威胁。
和新技术成果。
04
启示二：加强国际合作与交流 是促进植物修复技术发展的重 要途径。我们应积极参与国际 交流与合作活动，学习借鉴国 际先进经验和技术成果，推动 我国植物修复技术的跨越式发
展。
07
挑战与展望
当前面临主要挑战和问题
植物修复效率
目前已知的超富集植物通常生长 缓慢，生物量小，修复效率低， 难以满足大面积土壤修复的需求
植物修复技术优缺点分析
• 社会可接受度高：植物修复技术符合公众对环保和可 持续发展的期望，易于获得社会认可和支持。
植物修复技术优缺点分析
1 2
修复周期长
植物修复技术通常需要较长时间才能显著降低土 壤中的重金属含量，难以满足紧急治理需求。
受环境条件限制
植物生长受土壤、气候等环境因素影响较大，可 能导致修复效果不稳定或难以达到预期目标。
，同时增加生物量，以提高植物修复效率。
植物-微生物联合修复
02
利用植物与微生物的协同作用，强化重金属的活化、吸收和转
运过程，提高修复效果。
农业措施辅助
03
结合合理的农业措施，如施肥、灌溉、耕作等，改善土壤环境
，提高植物修复的效率。
政策法规支持和科技创新推动
政策法规支持
微生物强化植物修复重金属污染土壤
微生物强化植物修复重金属污染土壤随着工业化和农业现代化的快速发展，重金属污染土壤的问题逐渐凸显。
重金属污染不仅对土壤生态环境造成严重破坏，还会通过食物链危害人体健康。
为了有效治理重金属污染土壤，微生物强化植物修复技术逐渐受到广泛。
本文将探讨微生物强化植物修复重金属污染土壤的可行性和效果。
重金属污染土壤是指含有重金属离子如铅、汞、镉等超过国家标准的土壤。
这些重金属离子不易分解，会在土壤中不断积累，影响土壤生态环境，并通过食物链传递，危害人体健康。
传统的重金属污染土壤治理方法包括物理、化学和生物方法。
然而，这些方法往往存在治理成本高、操作难度大等问题，因此需要寻找更加高效、环保的治理方案。
微生物强化植物修复技术是一种结合微生物和植物共同作用治理重金属污染土壤的方法。
该技术通过在土壤中添加特定微生物，促进植物对重金属的吸收和降解，从而实现重金属污染土壤的治理。
与传统的治理方法相比，微生物强化植物修复技术具有环保、高效、操作简单等优点。
国内外学者在微生物强化植物修复领域已取得了一系列前期研究成果。
例如，某些特定微生物可以促进植物对重金属的吸收，提高植物的富集能力；同时，微生物还可以通过产生有机酸等物质，提高土壤中重金属的生物有效性。
然而，该领域仍存在亟需解决的难点，如微生物与植物的协同作用机制尚不明确，微生物和植物的筛选与优化还有待加强等。
虽然微生物强化植物修复技术具有许多优点，但是与其他治理方法相比，仍存在一定的不足。
该技术的工艺流程相对复杂，需要经过微生物的筛选、培养和优化等环节，治理周期较长；采用该技术需要投入一定的成本，包括微生物培养、植物种植和维护等费用，可能会增加治理成本。
为了克服现有方法的不足，本文将研究一种新型的微生物强化植物修复技术，旨在提高该技术的可行性和效果。
具体来说，本文将采用以下研究思路和方法：筛选和优化微生物：通过实验筛选出对重金属具有较强活性的微生物种类，并对其生长条件进行优化，提高微生物的存活率和活性。
应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类
应用于重金属污染土壤植物修复中的植物种类在重金属污染土壤植物修复中，有多种植物种类被广泛应用。
这些植物主要通过吸收、富集和转化重金属来降低土壤中的重金属含量。
以下是一些常见的植物种类：1. 印度芥菜：这种植物能够吸收铅、镉、锌等重金属，并将其储存在叶片和根部。
印度芥菜生长迅速，生物量大，因此具有较高的修复效率。
2. 柳树：柳树对多种重金属具有较高的耐受性和富集能力，如铅、镉、铜等。
柳树生长迅速，根系发达，可以吸收大量的重金属。
3. 杨树：杨树对铅、镉等重金属具有较强的富集能力，可以用于修复重金属污染的土壤。
杨树生长迅速，生物量大，可以持续吸收和富集重金属。
4. 芦苇：芦苇是一种常见的水生植物，可以用于修复受重金属污染的湿地和水体。
芦苇对铅、镉等重金属具有较强的吸收和富集能力。
5. 紫云英：紫云英是一种草本植物，对铅、锌等重金属具有较强的富集能力。
紫云英可以作为土壤改良剂使用，提高土壤质量，降低重金属含量。
6. 狗牙根草：狗牙根草是一种常见的草坪草种，对铅、镉等重金属具有较强的耐受性和富集能力。
狗牙根草可以用于修复受重金属污染的土壤和水体。
7. 苎麻：苎麻对铅、锌等重金属具有较强的富集能力，可以用于修复受重金属污染的土壤。
苎麻生长迅速，生物量大，可以持续吸收和富集重金属。
8. 狼尾草：狼尾草对多种重金属具有较高的耐受性和富集能力，可以用于修复受重金属污染的土壤和水体。
狼尾草生长迅速，根系发达，可以吸收大量的重金属。
除了上述植物种类外，还有多种其他植物也被用于重金属污染土壤的植物修复中，如向日葵、油菜等。
这些植物种类具有不同的特点和优势，可以根据具体情况选择适合的植物种类进行修复。
重金属污染土壤的植物修复
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｈ ｌｔ—ｎ ｕ ｅ ｈ ｔｒｍｅ ｉｔ ｎｈ ａ ｙｍｅａ ｏｌｔ ｎｐ ｙｏｅ ｄａｉｎｓｉ ｄＳｃ ｅａｅ ｉｄ ｃ ｄ ｐ ｙｏｅ ｄａｉ ，ｅ ｖ ｔｌ ｌ ｉ ，ｈ ｔｒｍｅ ｉｔ ，ｏｌ ｏ ｐ ｕｏ ｏ
由于矿产资源的大规模开采 、 冶炼， 化肥、 农药的不当பைடு நூலகம்用等人类生产活动致使水体 、 土壤
ｐ ａ ｔ － ｉｒ ｍｅ ｉｔ ｎ Ｉ ｉ ｃｕ ｅ ｈ ｔｅ ｔａ ｔ ｎ ｐ ｙ ｏ ｈ ａ ｉｎ Ｏ＂ ｈ ｚ ｆ ｒ ｔ ｎ ｐ ｙ ｏ ０ ａ ｉ ｚ ｔ ｎｐ ｙ ｏ ｔｂ ｌ ａｉｎ ｌ ｎｓ ｂ ｏ ｅ ｄ ａ ｉ ． ｎ ｌｄ ｓ ｐ ｙｏ ｘ ｒ ｃｉ ，ｈ ｔｆ ｒ ｔ １ ｒ ｉｏ ｈ ａｉ ， ｈ ｔｖ ｌｔ ｉａｉ ， ｈ ｔ ｓａ ｉ ｚ ｔ ｏ ｔ ｏ ｉ ｏ ｉ ｏ ｌ ０ ｉ ｏ ａ ｄ ｐ ｙｏ ｅ ａ ａｉ ｎ Ｐ ｙｏ ｘ ｒ ｃｉｎ ｗｈｃ ａ ｏ ｏ ｔａ ｄ ｉ ａ ｌ ｔ ｉ ｔｉ ｏ ｌｆｒｉ ｔ， ａ ｅ ｎ ｐ ｉ ｒ ｎ ｈ ｔｄ ｇ ｄ ｔ ．ｈ ｔｅ ｔ ｔ ， ｉｈ ｈ ｓ ａ ｌ ｗ ｃ ｓ ｎ ｓ ｂ ｅ ｏ ｍａ ｎ ａｎ ｓ ｉ ｅ ｔ ｉ ｈ ｓ ｂ ｅ ａｄ ｍｏ ｅ ｒ ｏ ａ ｏ ｌｙ ａ ｄ ｍｏｅ ａ ｔｎ ｉ ｎ ｒ ｃ ｎ ｙ ｎ ｒ ｔ ｔ ｅ ｔ ． ｅ ｏ ｅ ｌ
第３ ８卷 第 ２期
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ２ １ ３ ．
河 南 科 技 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｎ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｃｅ ｃ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＨｅ ａ ｎ ｔｔ ｔ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
２１ ００年 ６月
Ｊ ｎ ００ ｕ ．２ １
重金属污染植物修复法
重金属污染植物修复法目前利用超积累植物修复重金属污染土壤主要有 3 种类型[13]：植物吸收、植物挥发和植物稳定。
1植物吸收（Phytoextraction）植物吸收是利用超积累植物根系从土壤中吸取一种或多种重金属，并将其转移、贮存到地上部，通过收割从而去除土壤中重金属。
由于运行成本低，回收和处理富集重金属的植物较为容易，故应用最多。
目前研究中关于Ni 的超积累植物最多[14]。
关于其他重金属如Cd、Pb、Zn、Co、As和Cu的超积累植物的数量还没有形成一定规模[15]。
Baker[16]等曾在1994年关研究过野生遏蓝菜对Zn和Cd的的富集能力，目前被作为超积累研究的模式植物。
Murakami[17-18]等在调查研究，发现稻子的变种（Oryza sativa L. cv. Milyang）是超积累Cd的植物。
Zhuang等[19]发现皱叶酸模（Rumex crispus L.）在吸收Zn和Cd方面具有较强的能力。
陈同斌[20]等利用蜈蚣草（Pteris vittataL.）6 个月时间内，As 污染土壤的植物修复效率可高达 2.19%~7.84%。
Antiochia[21]实验初步确定香根草（Vetiveria zizanioides）中含量达到Pd 和Zn 的超富集植物标准，该技术适用面广，效果好。
2 植物挥发（Phytovolatilization）植物挥发是指植物将其吸收与积累的重金属元素转化为可挥发形态，并挥发出植物表面的过程。
这种方法只用于具有挥发性的污染物，应用范围较小。
同时该方法只是将污染物从土壤转移到大气，对环境仍有一定影响。
目前这方面研究最多的是类金属元素Hg 和非金属元素Se。
Rugh 等[22]研究表明，将来源于细菌中的永抗性基因转入到植物，可以使其具有在通常生物中毒的汞浓度条件下生长的能力，而且还能将土壤中吸取的汞还原成挥发性的单质汞；Meaghcr R B[23]研究发现，烟草能使毒性大的二价汞转化为气态汞。
重金属污染土壤的植物修复
毒 热
水
限制因素
气 肥
环境修复原理与技术
分别按垃圾占混合基质0、25％、50％、75％、100％等 配置垃圾营养土、然后按土壤重的25％，垃圾重的50％ 加水(相当于田间持水量)。陈化7天后，测定速效氮、磷、 钾。以后每隔7天测定速效氮、磷、钾，考察垃圾土的养 分变化特征。结果表明，垃圾土的速效氮、磷、钾含量 随时间的变化与土壤小的速效氮、磷、钾随时间的变化 趋势基本一致，但其速效养分含量明显高于普通土壤。 因而具有较高的肥力，具有持续、稳定提供养分的能力， 可以保证植物生长的需要。
植物稳定技术
利用耐重金属植物降低土壤中有毒 金属的移动性，从而减少金属被淋 滤到地下水或通过空气扩散进一步 污染环境的可能性。
植物挥发技术 植物提取技术
利用植物的吸收、积累和挥发而减 少土壤中一些挥发性污染物。
利用重金属积累植物或超积累植物 从土壤中吸取一种或几种重金属， 并将其转移、储存到植物根部可收 割部分和植物地上枝条部分。
干涸型采矿场：可采用 交替循环修复法进行修 复，即在采矿场中堆积 一层垃圾，再堆积一层 泥土和碎石，交替进行 充填。一般垃圾层的厚 度可取2米左右；泥土、 碎石层的厚度可取30厘 米左右。
环境修复原理与技术
⑵有覆盖层的浅采矿场修复
有覆盖层的浅采矿场是指覆盖层比较厚，开采深 度在30米以下的露天采矿场。
无覆盖层的浅采矿 场是指覆盖很薄， 开采深度小于30米 的采矿场，如开采 石灰石、花岗岩等 的露天采矿场。
亚洲第一大露天石灰石矿
环境修复原理与技术
无覆盖层的 浅采矿场
水淹型采矿场：若其 中的水体与其他水系( 地表水或地下水)没有 连通，则可用一般充填 料充填进行修复。若其 中的水体与其他水系相 连通，为了保护其他水 系不受污染，则应对充 填料进行严格的选择。
植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用
植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用随着人口的不断增加和工业的发展，土壤重金属污染成为了一个严重的环境问题。
重金属物质对于土壤中的微生物和植物都是一种强烈的毒性物质，直接影响着地下水和植物的生存。
而植物修复技术则被广泛应用于治理土壤重金属污染。
本文就植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用进行探讨。
一、植物修复技术的基本概念植物修复技术是一种利用植物及其代谢能力对土壤、地下水、废水及气体等环境因素进行治理的技术。
植物修复技术将栽培植物或野生植物作为整个生态系统的一部分，通过他们的生长、代谢、吸收、积累、转运等生理生化过程，来修复、减轻土壤、地下水、废水及大气中的污染物质。
二、植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用主要有以下几个方面：1. 吸附作用植物根系表面分泌的分泌物，具有吸附土壤中重金属离子的能力。
例如，筛子芦、白皮松等植物能够通过吸附重金属离子的方式减轻土壤中的污染物。
2. 生物富集作用植物吸收土壤中重金属，是通过生物累积作用实现的。
植物通过根、茎、叶等部位将土壤中的重金属向上转运到植物体内，使其在体内得到积累。
例如，农杆菌、高粱、枸杞等植物表现出了强烈的富集效应。
3. 生物还原作用植物从根中排放出的一些物质，在土壤中与微生物共同作用，促进微生物对土壤中重金属的还原。
例如，一些生长在湿地中的植物具有很强的生物还原能力，能够将土壤中的重金属还原为微生物可利用的价态。
4. 生物分解作用植物通过吸收土壤中的有机物，与自身代谢产生的物质共同作用，能够分解有毒污染物。
例如，旋花、水稻、甜菜等植物具有分解重金属有机化合物的效果。
三、植物修复技术的优点和局限性植物修复技术所具有的优点在于：1. 治理成本低：植物修复技术需要的成本相对其他治理手段较低。
2. 对环境友好：植物修复技术是一种无脏污、无物理损伤的修复方式，不会对环境造成二次污染。
3. 操作方便：植物修复技术的操作简单，对于一些难以人工访问的区域非常适合。
土壤重金属污染的植物修复
• （4）用于净化重金属的植物器官往往会通 过腐烂、 过腐烂、落叶等途径使重金属元素重返土 壤，因此必须在植物落叶前收割植物器官 并将其无害化处理。 并将其无害化处理。 • （5）修复土壤只能局限于植物根系所能延 伸的范围内，一般不超过20cm土层厚度。 20cm土层厚度 伸的范围内，一般不超过20cm土层厚度
植物修复
土壤重金 属污染的 植物修复
修复对象为重 金属污染的土 壤。通过植物 的吸收、挥发、 的吸收、挥发、 根际过滤、降 根际过滤、 解、稳定等作 用，可以净化 土壤中的污染 物，达到净化 环境的目的。 环境的目的。
二、植物修复的特点
修复植物主要包括： 修复植物主要包括： 乔木（杨树、柳树等），灌木和草类（ ），灌木和草类 乔木（杨树、柳树等），灌木和草类（荨 苜蓿等），农作物（向日葵、大豆等） ），农作物 麻、苜蓿等），农作物（向日葵、大豆等）
五、展望
• 植物修复技术以其安全、廉价的特点正成 植物修复技术以其安全、 为全世界研究和开发的热点。 为全世界研究和开发的热点。它以太阳能 为驱动能源，适用于中、 为驱动能源，适用于中、低浓度污染土壤 的治理，具有良好的生态效益， 的治理，具有良好的生态效益，更适合发 展中国家的需要，具有广阔的应用前景。 展中国家的需要，具有广阔的应用前景。 但该技术研究和应用时间较短，在理论体、 但该技术研究和应用时间较短，在理论体、 修复机理及技术工艺上仍须进一步完善， 修复机理及技术工艺上仍须进一步完善， 以下几个方面的研究仍有待加强。 以下几个方面的研究仍有待加强
植物修复技术的优点 1、应用广 泛，可用于 处理土壤污 染、净化空 气和水体
3、可使地表长期 稳定， 稳定，不会形成 二次污染或导致 污染物的转移， 污染物的转移， 有利于生态环境 的改善和野生植 物的繁衍 2、原位修复， 原位修复， 不占场地， 不占场地，环境 影响小； 影响小；修复环 境同时也美化了 环境； 环境；是一个自 然过程， 然过程，易被公 众接受
植物修复土壤中重金属的方法
植物修复土壤中重金属的方法一、引言重金属污染是当前环境面临的严重问题之一。
重金属对土壤和生物体的毒性效应具有长期性和积累性，对人类健康和生态系统稳定性造成了威胁。
因此，寻找有效的修复方法成为了迫切的需求。
本文将介绍几种植物修复土壤中重金属的方法。
二、植物吸收修复法植物吸收修复法是利用植物对重金属的吸收能力来修复受污染的土壤。
植物通过根系吸收土壤中的重金属，将其转移到地上部分，然后通过剪除、收割等方式将重金属带走，从而减轻土壤重金属污染程度。
常用的修复植物有耐重金属的植物（如拟南芥、铜锈树等）和富集重金属的植物（如剑麻、酸模等）。
此方法具有操作简便、成本较低的优点，但效果受到植物生长状况和土壤环境的影响。
三、菌根修复法菌根修复法是通过植物与菌根共生菌的相互作用来修复土壤中的重金属。
菌根能够增加植物的营养吸收能力和抗逆性，促进植物生长，同时菌根菌还能够与重金属形成络合物，减少其毒性。
因此，通过引入菌根菌来促进植物生长和修复土壤中的重金属污染已成为一种有效的修复方法。
目前已有许多研究表明，菌根菌在修复重金属污染土壤方面具有良好的应用前景。
四、土壤改良修复法土壤改良修复法是通过改良土壤性质来减轻土壤中重金属的毒性。
常用的改良方法有添加有机物、石灰等。
有机物能够提高土壤的保水性和通透性，促进土壤微生物的活动，降低土壤中重金属的有效性。
石灰能够中和土壤中的酸性物质，提高土壤的pH值，减少重金属的毒性。
因此，通过改良土壤性质来修复重金属污染的土壤是一种常用的修复方法。
五、植物-微生物联合修复法植物-微生物联合修复法是通过植物和微生物的共同作用来修复重金属污染的土壤。
植物能够吸收土壤中的重金属，而微生物能够降解重金属和促进植物生长，二者相互协同作用，达到修复土壤的效果。
目前已有许多研究证明，植物-微生物联合修复法在修复重金属污染土壤方面具有较好的效果。
六、生物炭修复法生物炭修复法是利用生物炭对土壤中重金属的吸附作用来修复重金属污染的土壤。
重金属植物修复的作用机理
植物修复是一种利用植物来减轻或修复土壤重金属污染的方法。
植物修复的作用机理涉及以下几个方面：
1. 蓄积作用：某些植物能够通过吸收和蓄积重金属离子，将其固定在根系和地上部分组织中，减少其在土壤中的可溶性和可迁移性。
这有助于稳定重金属的存在形态，防止其进入食物链和地下水。
2. 降解作用：一些植物具有超富集能力，能够吸收土壤中的重金属，并将其转运到地上部分，从而降低土壤中的重金属含量。
这些植物通常被称为超富集植物或超级吸收器。
通过采收这些植物，可将重金属从土壤中移除。
3. 转化作用：某些植物能够将吸收的重金属离子转化为较为稳定或低毒的形态，减少其对环境和生物的危害性。
这包括重金属的还原、氧化、沉积和络合等转化过程。
4. 保护作用：植物的根系可以促进土壤团聚体的形成，增加土壤的结构稳定性，减少重金属的迁移和淋溶。
此外，植物的根系还能分泌物质，如有机酸和螯合剂，与土壤中的重金属形成稳定的络合物，降低重金属的毒性。
5. 促进微生物活动：植物的根系分泌物可以提供碳源和能量，促进土壤中微生物的生长和代谢活动。
这些微生物可以与植物共生，形成根际微生物群落，进一步参与土壤中重金属的转化和降解过程。
需要注意的是，植物修复的效果受到多种因素的影响，包括植物的种类选择、土壤性质、重金属浓度和形态、环境条件等。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的植物物种和修复策略，并进行监测和管理。
植物修复土壤重金属污染
xx
PART FIVE
植物修复土壤重 金属污染的前景 和展望
当前研究的热点和难点
植物修复土壤重金属污染 的机制和过程
植物对重金属的吸收和富 集能力
土壤重金属污染的植物修 复技术应用
植物修复土壤重金属污染 的挑战和前景
未来研究方向和趋势
深入研究植物 修复土壤重金 属污染的机理 和机制，以提 高修复效果和
感谢 您的观看
汇报人：XX
植物修复的优势和局限性
优势：利用植物吸收、富集、转化土壤中的重金属，实现土壤的净化与修复 优势：对土壤环境影响小，不破坏土壤结构，对土壤生态系统的干扰最小 局限性：修复周期长，需要多年才能见效 局限性：对重金属的耐受性有限，可能存在二次污染的风险
xx
PART THREE
植物修复土壤重 金属污染的方法
效率。
探索新的植物 品种和修复技 术，以扩大植 物修复的应用 范围和效果。
结合其他生态修 复技术，如微生 物修复、植物微生物联合修复 等，以提高土壤 重金属污染修复
的综合效果。
加强植物修复土 壤重金属污染的 实践应用和示范 推广，以推动植 物修复在实际环 境治理中的应用。
植物修复在解决全球土壤污染问题中的地位和作用
基因工程技术的简介 植物基因工程在土壤重金属污染修复中的原理 植物基因工程在土壤重金属污染修复中的实践案例 植物基因工程在土壤重金属污染修复中的优缺点
xx
PART FOUR
植物修复土壤重 金属污染的实践 案例
国内外成功案例介绍
国内案例：某矿区采用蜈蚣草修复土壤中的砷污染，取得显著效果。 国内案例：某农田采用油菜作为修复植物，有效降低土壤中重金属含量。 国外案例：美国某矿山采用超富集植物去除土壤中的重金属，取得成功。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土壤重金属污染的植物修复3屈 冉1,2 孟 伟1 李俊生133 丁爱中2 金亚波3(1中国环境科学研究院,北京100012;2北京师范大学水科学研究院,北京100875;3广西大学农学院,南宁530005)摘 要 土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作。
本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合的修复方法,着重介绍了重金属超富集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs )的合成。
生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点。
关键词 土壤污染;重金属;植物修复中图分类号 X131.3 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2008)04-0626-06Research progress on phytore m ed i a ti on of heavy m et a l con t am i n a ted so il 1QU Ran 1,2,ME NG W ei 1,L I Jun 2sheng 1,D ING A i 2zhong 2,J IN Ya 2bo 3(1Chinese R esea rch A cade m y of En 2vironm ental Sciences,B eijing 100012,Ch ina;2College of W ater Sciences,B eijing N or m al U niver 2sity,B eijing 100875,Ch ina;3A g ricultu ral College of Guangxi U niversity,N anning 530005,Chi 2na ).Ch inese Journal of Ecology ,2008,27(4):626-631.Abstract:The conta m inati on har m by s oil heavy metals is extensive .The cost of traditi onal phys 2ical and che m ical re mediati on methods is expensive .Moreover,the disturbance of traditi onal methods on envir onment is severe .It has been p r oven that phyt ore mediati on ismore effective than other methods and easily operated .This paper discussed the phyt ore mediati on technique of single p lants,co mbinati on of p lants and m icr obes,as well as combinati on of p lants and che m ical treat 2ment,and e mphatically intr oduced the research of hyperaccumulati on p lant and the synthesis of phyt ochelatin (PCs ).It is f orecasted that future disquisitive e mphases are the app licati on of bi o 2chelat or al ong with co mbinati on re mediati on of ani m als,p lants and m icr obes .Key words:s oil conta m inati on;heavy metal;phyt ore mediati on .3国家自然科学基金项目(30440036)和中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目(30770306)。
33通讯作者E 2mail:meng wei@craes .org .cn 收稿日期:2007206224 接受日期:2007212203 土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物质基础之一。
污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中,当其积累到一定程度、超过土壤自净化能力时,土壤的生态服务功能将降低,进而对土壤动、植物以及微生物产生影响。
重金属是土壤重要污染物之一。
粗略统计,在过去的50年中,排放到全球环境中的Cr 212×104t 、Cu 9139×105t 、Pb 7183×105t 和Zn 1135×106t,其中大部分进入土壤,致使世界各国土壤出现不同程度的重金属污染(Singh,2003),中国土壤的重金属污染也十分严重(王新和周启星,2004)。
土壤中的重金属离子可以作为中心离子与土壤中的水、羟基、氨以及一些有机质中的某些分子形成螯合物,并在土壤中迁移转化,易于被植物或微生物吸收利用,继而通过食物链进入人体,引起各种生理功能改变,导致各种急慢性疾病,如慢性中毒、致癌和致畸等。
因此,有必要开展土壤重金属污染的生态修复。
传统的土壤重金属污染修复技术有排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法和化学法等。
在20世纪80年代初期,土壤重金属污染的植物修复开始起步,目前关于这方面的研究比较多,是一项有发展前景的修复技术。
与传统的处理方式相比,植物修复的主要优点是成本低,处理设施简单,适合大规模的应用,利于土壤生态系统的保持,对环境扰动小,具有美学价值等特点。
植物修复是生物修复(bi ore 2生态学杂志Chinese Journal of Ecol ogy 2008,27(4):626-631 mediati on)的一种方式,又称绿色修复(green re medi2 ati on),是以植物忍耐、分解或超量积累某种或某些化学元素的生理功能为基础,利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的一项环境污染治理技术。
随着对重金属植物修复技术的研究,特别是耐重金属和超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用、以及根际物理化学特性研究的深入,植物修复技术的涵义和应用将得到延伸。
本文重点论述了土壤重金属污染的3种植物修复方式(单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合)、机理和影响因素,以期为深入开展该领域研究和实践提供参考。
1 单一植物修复111 植物的富集作用筛选超富集植物是植物修复的基础,土壤重金属污染植物修复成功与否的关键在于超富集植物的选择。
对于超富集植物来说,即使在外界重金属浓度很低时,其体内重金属的含量仍比普通植物高10倍甚至上百倍。
如,对于Cr超富集植物而言, Chaney等(1997)认为生长在被Cr污染的土壤里的植物,如果其地上部分富集Cr达到1000mg・kg-1以上,且地上部分富集的Cr多于根部,则该植物称为Cr超富集植物,目前被广泛应用于Cr污染生态修复中的3种超富集植物D ico m a niccolifera、Sutera fodina和Convolvulus arvensis地上部分富集Cr的最大量分别为1500、2400和2100mg・kg-1(Gardea2 Torresdey et al.,2004),均达到Cr超富集植物的水平,是土壤Cr污染修复的较为理想的植物。
对土壤Cr污染富集效果明显的植物还有遏蓝菜(Thlaspi caerulescens)(W ang et a l.,2004;韩璐等,2007);张学洪等(2006)在广西某电镀厂附近调查野外湿生植物时,发现了Cr超积累植物李氏禾(L eersia hex2 andra),叶片平均Cr含量达178619mg・kg-1,叶片与根际土壤中Cr含量之比为56183。
此外,陈同斌等(2002)于1999年首次报到了蜈蚣草(P teris vit2 ta ta)能大量富集A s的研究结果,同时分析了该植物不同器官对重金属的富集量,发现蜈蚣草不同器官组织中A s的含量为羽片>叶柄>根系,说明A s 在该植物体中容易向上运输和富集,显示出蜈蚣草对A s有极强的耐性和独特的富集能力。
研究证实,某一类植物可能对一些重金属具有明显的富集作用。
如景天属中的一些植物具有较强的富集重金属的能力,试验表明,东南景天(S edum a lfredii)不仅能忍耐高浓度Zn/Cd复合污染,还对其具有超量积累的能力,对Zn/Cd的吸收量随着Zn/ Cd处理水平的提高而增高(叶海波等,2003)。
Sun 等(2007)研究发现,生长在含Cd矿渣土壤里的东南景天植株茎和叶中Cd含量明显高于根部,而生长在非Cd矿区的东南景天植株根部Cd含量则明显高于茎叶中的含量,从而证实东南景天对Cd也有较强的富集作用。
此外,生长在被重金属污染土壤上的植物也是被研究的重点之一。
生长在矿区的成年期的柳树(Salix caprea)和欧洲山杨(Populus tre m ula)的叶子能积累大量Cd和Zn,柳树叶里的Cd和Zn浓度达到116和4680mg・kg-1,还发现土壤质地是影响树叶重金属含量的主要因素之一(Unterbrunner et a l.,2007)。
土壤pH值是影响植物富集Cd的最重要因素,低pH值有助于植物富集Cd,磷酸盐和Zn 的存在则抑制Cd的富集(Kirkha m,2006)。
对生长在矿渣区的植物Hyparrhenia hirta和Zygophyllum fabago研究发现,它们能富集Pb和Zn,H.hirta根部能富集150mg・kg-1的铅,Z.fabago幼芽能富集750mg・kg-1的Zn;种植这2种植物的土壤的电导率都是4dS・m-1,对照(即没有种植植物的土壤)的电导率是8dS・m-1,表明那些能耐受高电导率的植物才可以生长在矿渣区,并且可以降低土壤的电导率,从而一定程度上修复矿区的土壤,减少矿区的水土流失(Conesa et al.,2007)。
重金属复合污染的超富集植物筛选是目前土壤植物修复一个重要研究方向。
例如,印度芥菜(B rassica juncea)可同时积累高浓度的Pb、Cr、N i、Cd、Zn、Cu和Se等,在重金属污染土壤植物修复中被广泛应用(US EP A,2001;蒋先军等,2002;Quar2 tacci et al.,2005)。