中国土壤重金属污染现状及生物修复技术研究进展
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3 5 g ,交 换 性 铅 在 5~ 0 g 交 换 性 镉 在 04~3 16 / g 30 0 / g . 3
g 。印度芥菜有较高 吸收 和积 累 s , g e的能力 , 在种植该植
物 1 , 壤 中 S 可 减 少 4 %t。 目前 国 内外 已 发 现 重金 属 土 a e 8 5 1
土壤是指陆地 表面具有肥力 、能够生 长植物的疏松表 层 。土壤不但 为植物生长发育提供有力的机械支撑 , 而且为
10 0多万 t合计 经济损失至少 20亿元I 0 , 0 ” 。华南地 区部 分 城市有 5 %的农地遭受 c 、 sHg 0 d A 、 等重金 属污染 ,广州 近
郊 因污水灌溉而污染农 田 2 0 m , 0h 因施用污染底 泥造成 1 7
的吸收和富积效率 。 利用土壤 中某些低等动物蚯蚓 和鼠类能
吸收土壤 中的重金属 。
植物挥发是利用植物根 系分泌 的一些 特殊 物质或微生 物使土壤 中的某些重金属转化为挥发形态 , 或者植物将污染
22 重金 属污 染土壤 微 生物修 复技术 .
微生物修 复技 术是利用土壤中的某些微生物对重金属 具有 吸收 、 沉淀 、 化还 原等作用 , 氧 降低 土壤重金属 的毒性 。
G nuA r ut a A a e yL nhu G nu70 7 ,hn) a s gi l rl cd m , azo , a s 3 0 0C i c u a
Ab ta t Th i o r e o i h a y measp l t n , h r ce it s f o tmia o , e a r c a im n e e r hp o r s sr c : eman s u c f o l e v tl o u a t c aa trs c na n t n r p i me h n s a d r s a c r g e s s l i oc i o i c n a n t nb e v t l we es mma z d i l a e . T ed f r n i d f e h oo isfrrme i t n o i c n a — f ol o t s mi a o yh a yme s r u i a i r e ti p p r n ls h i e e t n s c n lge e d ai f ol o tmi k ot o o s n t n b e v t l e e d s u s d i eal Atls, h rb e n e e o me t rn f e d a in o o l o tmi ai n b ai y h a mea r ic s e n d ti o y w . a t t e p o lms a d d v lp n e d o me it fs i c n a n t y t r o o h a y me l sd s u s d e v t ic s e . a wa Ke r s s ic na n t n h a y mea ; i r me it n tc n q e y wo d : ol o tmi ai ; e v tl b o e d ai h iu o o e
2 .%和 10 蔬菜 中 C 的检出超标率为 8.%r 7 5 0 %, d 9 3 o 。
例的工业废水成分 比较复杂 , 都不 同程度地含有生物难 以降
解的多种重金属 , 是土壤重金 属污染物 的主要来 源 , 中国土 壤 污染 除 c 、 g污染外 ,b A 、 r c dH P 、 sc 和 u的污 染也 比较严
Cu r n iu t n 0 o l n a n t n b a y M e a sa d r e t t a i f i Co t mi a i y He v t l n S o S o
Re e r h Ad a e n t eBi r m e i t0 c n q e i a s a c v nc s0 o e d a i n Te h i u si Ch n h n
a k 。蚯蚓也能通过增加土壤 重金属 的活性使得植物吸收 r /s g 重金属的效率增加【。 1 俞协治通过模 拟土壤污染试验发现蚯 O l
超 量 积 累 植 物 对 重 金 属 具 有 较 高 的 耐 性 ,. T ce l en ar e es植 物 自然 生 长 的 土 壤 交 换 性 锌 含 量 4~ us
33 m 的土壤被污染 , 3 h 污染面积 占郊区耕地面积的 4 。 6
上海农 田耕 层土壤 、d含量增 加 了 5 % , C 0 天津 近郊 因污
水灌溉导致 23万 h 田受重金属污染 , . m农 沈阳张士灌 区重 金 属污染 面积达 2 0 0多 h 刊。 5 m 国内蔬 菜重金属污染调查结
2 31 重金 属 污 染 土壤 植 物 提 取 修 复 技术 ..
植物提取修复 即利用某些植物对某种重金属具有超 富 集能力来清除土壤重金属污染。根据植物聚集、 吸收、 运输 、 富集污染物的特性 , 植物修复可分 为 2 种类 型 : 一是 连续 吸
收, 即把重金属 富集植物种植于污染土壤 , 植物长期 吸收; 二
果显示 , 中国菜地土壤重金属 污染形势更为严峻 。珠三角地
变化 , 生物活动受 到抑 制 , 害物质或分解产物 在土壤 中 微 有
逐渐积累 , 通过 “ 土壤—植物一人体 ”或通过“ , 土壤一水一人
区近 4 %菜地重金属 污染超标 , 中 1 %属 “ 0 其 0 严重 ” 超标[ 4 1 。
能与重金属产生鳌合或是形成草酸盐沉淀 , 从而减轻重金属 的伤 害。See等研究表明 , i l g 真菌可以通过分泌氨基酸 、 有机 酸 以及其他代 谢产物 来溶解重 金属 以及含 重金属 的矿物。 C a m gta 等发现以土壤有机质或 土壤 有机质加麦秆作 hn ua s h 为微生物的碳 源时 , 微生 物并不促进铅 、 、 、 等重金属 镉 锌 铜
重。
2 重金属污染土壤 生物修 复技术
生物修 复技术是利用 生物的生命代谢 活动减少环境 中 有毒有害物质的浓度或使其完全无害 , 而使污染 的土壤 部 从 分地或完 全地恢 复到原始状态 。 物修 复技术包括微生物修 生 复和植物修复l 8 】 物修 复机 理是 利用 生物( 。生 主要是微 生物、 植物和动物) 作用 , 削减 、 净化土壤 中重金 属或降低重金属毒 性, 这种技术主要通 过 2 种途径来达到对土壤 中重金属的净
植物生长发育提供水 、 、 、 肥 气 热等肥力要素。随着人 口快速 增长 、 工业生产规模不 断扩大 、 城镇化 的快速发展 、 农业生产 大量施用化肥农药 以及污水灌溉等 , 使得许多有害物质进入
土壤系统 , 土壤重金属污染 已成为全球面临的一个严重环境 问题 。土壤重金属污染会 引起土壤 的组成 、 结构和功能发生
CHEN — i E h n - h Li I. S e g z e
(.o n eti rntueG nu gi l rl cdm ,i yn ,as 30 0 C ia 2S iadF rle stt 1 iadFrle s t , as r ut aA a e yQn a g nu7 0 7 , hn; . o n e izr ntu , Sl iz I i t A c u g G l ti I i e
摘 要: 综述 了中国土壤 重金属 污染物 的主要 来源、 土壤重金属 污染现状 、 重金属土壤 的生物修 复
机理机制及研 究进展 , 并对土壤重金属污染防治存在 的问题和发展趋势进行 了探 讨。 关键词 : 土壤 污染; 重金属 ; 生物修复技 术 中图分类号: 3 X5 文献标志码 : A 文章编号 :O 5 4 s( o 9O — 19 0 1 O — 6 O2 0 )3 0 3 - 3
21 重 金属污 染土壤 动物修 复技 术 .
动物修复技术是利用土壤 中某些低等动物 , 如蚯蚓等吸 收土壤中的重金属 , 因而能一定程度上降低污染土壤 中重金
属的含量 。此种途径虽 能在 一定 程度上减少土壤中的重金 属, 但低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤 中造成二
是螫合辅助吸收 , 即利用速生且重金属富集作物与螫 合辅助
蚓活动能 明显提高红壤 c u的生物有效性 , 使得红壤 中 D — T
P A提取态 c u的含 量显著增加 ,从而提高了植物对重金属
的超积累植物 5 0多种 , 中锰超积累植 物商陆 , s 0 其 A 超富集 植物蜈蚣草, 以及 c 超 富集植物海州香薷等[ u 3 1 。 2 3 2 重金属污染土壤植 物挥发修复技术 ..
重庆蔬菜重金属污染程度 为 C > b Hg近郊蔬 菜基地土壤 dP> ,
体” 间接被人体 吸收 , 危害人体健康 。
1 中国土壤重金属污染现状
中国土壤 重金属污染物 主要 来源于污水灌溉 ,工业废 渣、 城市垃圾 、 工业废弃物堆放及大气沉降。 污水 中占较 大比
重金属 H 和 c g d出现超标 ,超标率分别 为 6 %和 3.%m . 7 6 7 。 广州市蔬菜地铅污染最为普遍 , 砷污染次之 。保定市污灌 区 土壤 中 P 、 d c b c 、 u和 z n的检 出超 标率分别 为 5 % 、75 0 8 .%、
第1 6卷第 3 期
20 0 9年 3月
现 代 农 业 科 学
Mo e Ag iut rl c e c s d m rc l a in e u S
V0 .6 No3 I . 1
M a .oo9 r2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
中国土壤重金属污染现状及生物修复技术研究进展
陈丽 莉, 胜哲 俄
(. 1 庆阳市科 技局庆 阳科技开发 中心 , 甘肃庆 阳 7 5 0 ;. 4 0 0 2 甘肃 省农业科学 院土壤肥料与节水农 业研 究所 , 甘肃兰州 7 0 7 ) 3 0 0
剂 E T 柠檬酸等配合 , D A、 促进植 物的吸收。如芥菜 可吸 收 P , 达不到植物修复 的要求 , b但 但在土壤 中加入人工合成 的
鳌 合 剂后 , 可增 加 芥 菜对 P b的吸 收 。
次污染。戈峰等研究表明 , 饲养在牛粪和生活垃圾 中的蚯蚓 对硒和铜 元素 的富集能力很 强, 且富集铜 的能力比富集硒的 能力 强 ,其最 高富集硒 和铜量分别 为 3 2 ./g和 l 7 3. g 5 ̄ k 6 3
中国 目前农药 、重 金属等污染 的土壤 面积已达上千万
h m , 的耕 地约有 01 h : 占耕地 总面积 的 1%以 污染 .亿 m , 约 0
上, 多数集 中在经 济较发达 的地 区 , 国每 年受 重金属污染 全 的粮食多达 1 0 0万 t 2 ,因重金属污染而导致粮食减产高达
某些微生物能代谢 产生柠檬 酸 、 酸等 物质 , 草 这些代谢产物
物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气 中。 一些植
物在 体内能将 S , s № 等 甲基化 而形成可 挥发性 的分 eA 和 子, 释放到 大气 中去 , 目前这方面研究较 多的是金属 № 和 非金属元素 s 。杨麻可使土壤 中 3价硒转化为低毒的 甲基 e
收 稿 日期 :0 9 0 — 7 20 — 2 1
10 4
现
代
农
业
科
学
20 钲 09
化作用 :①通过生物作用改变重金属在土壤 中的化学形态 , 使重金属固定或解毒 , 降低其在土壤环境 中的移动性和生物 可利用性 ; ②通过生物吸收 、 代谢达到对重金属 的削减、 净化 与 固定作用1 9 1 。
g 。印度芥菜有较高 吸收 和积 累 s , g e的能力 , 在种植该植
物 1 , 壤 中 S 可 减 少 4 %t。 目前 国 内外 已 发 现 重金 属 土 a e 8 5 1
土壤是指陆地 表面具有肥力 、能够生 长植物的疏松表 层 。土壤不但 为植物生长发育提供有力的机械支撑 , 而且为
10 0多万 t合计 经济损失至少 20亿元I 0 , 0 ” 。华南地 区部 分 城市有 5 %的农地遭受 c 、 sHg 0 d A 、 等重金 属污染 ,广州 近
郊 因污水灌溉而污染农 田 2 0 m , 0h 因施用污染底 泥造成 1 7
的吸收和富积效率 。 利用土壤 中某些低等动物蚯蚓 和鼠类能
吸收土壤 中的重金属 。
植物挥发是利用植物根 系分泌 的一些 特殊 物质或微生 物使土壤 中的某些重金属转化为挥发形态 , 或者植物将污染
22 重金 属污 染土壤 微 生物修 复技术 .
微生物修 复技 术是利用土壤中的某些微生物对重金属 具有 吸收 、 沉淀 、 化还 原等作用 , 氧 降低 土壤重金属 的毒性 。
G nuA r ut a A a e yL nhu G nu70 7 ,hn) a s gi l rl cd m , azo , a s 3 0 0C i c u a
Ab ta t Th i o r e o i h a y measp l t n , h r ce it s f o tmia o , e a r c a im n e e r hp o r s sr c : eman s u c f o l e v tl o u a t c aa trs c na n t n r p i me h n s a d r s a c r g e s s l i oc i o i c n a n t nb e v t l we es mma z d i l a e . T ed f r n i d f e h oo isfrrme i t n o i c n a — f ol o t s mi a o yh a yme s r u i a i r e ti p p r n ls h i e e t n s c n lge e d ai f ol o tmi k ot o o s n t n b e v t l e e d s u s d i eal Atls, h rb e n e e o me t rn f e d a in o o l o tmi ai n b ai y h a mea r ic s e n d ti o y w . a t t e p o lms a d d v lp n e d o me it fs i c n a n t y t r o o h a y me l sd s u s d e v t ic s e . a wa Ke r s s ic na n t n h a y mea ; i r me it n tc n q e y wo d : ol o tmi ai ; e v tl b o e d ai h iu o o e
2 .%和 10 蔬菜 中 C 的检出超标率为 8.%r 7 5 0 %, d 9 3 o 。
例的工业废水成分 比较复杂 , 都不 同程度地含有生物难 以降
解的多种重金属 , 是土壤重金 属污染物 的主要来 源 , 中国土 壤 污染 除 c 、 g污染外 ,b A 、 r c dH P 、 sc 和 u的污 染也 比较严
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a k 。蚯蚓也能通过增加土壤 重金属 的活性使得植物吸收 r /s g 重金属的效率增加【。 1 俞协治通过模 拟土壤污染试验发现蚯 O l
超 量 积 累 植 物 对 重 金 属 具 有 较 高 的 耐 性 ,. T ce l en ar e es植 物 自然 生 长 的 土 壤 交 换 性 锌 含 量 4~ us
33 m 的土壤被污染 , 3 h 污染面积 占郊区耕地面积的 4 。 6
上海农 田耕 层土壤 、d含量增 加 了 5 % , C 0 天津 近郊 因污
水灌溉导致 23万 h 田受重金属污染 , . m农 沈阳张士灌 区重 金 属污染 面积达 2 0 0多 h 刊。 5 m 国内蔬 菜重金属污染调查结
2 31 重金 属 污 染 土壤 植 物 提 取 修 复 技术 ..
植物提取修复 即利用某些植物对某种重金属具有超 富 集能力来清除土壤重金属污染。根据植物聚集、 吸收、 运输 、 富集污染物的特性 , 植物修复可分 为 2 种类 型 : 一是 连续 吸
收, 即把重金属 富集植物种植于污染土壤 , 植物长期 吸收; 二
果显示 , 中国菜地土壤重金属 污染形势更为严峻 。珠三角地
变化 , 生物活动受 到抑 制 , 害物质或分解产物 在土壤 中 微 有
逐渐积累 , 通过 “ 土壤—植物一人体 ”或通过“ , 土壤一水一人
区近 4 %菜地重金属 污染超标 , 中 1 %属 “ 0 其 0 严重 ” 超标[ 4 1 。
能与重金属产生鳌合或是形成草酸盐沉淀 , 从而减轻重金属 的伤 害。See等研究表明 , i l g 真菌可以通过分泌氨基酸 、 有机 酸 以及其他代 谢产物 来溶解重 金属 以及含 重金属 的矿物。 C a m gta 等发现以土壤有机质或 土壤 有机质加麦秆作 hn ua s h 为微生物的碳 源时 , 微生 物并不促进铅 、 、 、 等重金属 镉 锌 铜
重。
2 重金属污染土壤 生物修 复技术
生物修 复技术是利用 生物的生命代谢 活动减少环境 中 有毒有害物质的浓度或使其完全无害 , 而使污染 的土壤 部 从 分地或完 全地恢 复到原始状态 。 物修 复技术包括微生物修 生 复和植物修复l 8 】 物修 复机 理是 利用 生物( 。生 主要是微 生物、 植物和动物) 作用 , 削减 、 净化土壤 中重金 属或降低重金属毒 性, 这种技术主要通 过 2 种途径来达到对土壤 中重金属的净
植物生长发育提供水 、 、 、 肥 气 热等肥力要素。随着人 口快速 增长 、 工业生产规模不 断扩大 、 城镇化 的快速发展 、 农业生产 大量施用化肥农药 以及污水灌溉等 , 使得许多有害物质进入
土壤系统 , 土壤重金属污染 已成为全球面临的一个严重环境 问题 。土壤重金属污染会 引起土壤 的组成 、 结构和功能发生
CHEN — i E h n - h Li I. S e g z e
(.o n eti rntueG nu gi l rl cdm ,i yn ,as 30 0 C ia 2S iadF rle stt 1 iadFrle s t , as r ut aA a e yQn a g nu7 0 7 , hn; . o n e izr ntu , Sl iz I i t A c u g G l ti I i e
摘 要: 综述 了中国土壤 重金属 污染物 的主要 来源、 土壤重金属 污染现状 、 重金属土壤 的生物修 复
机理机制及研 究进展 , 并对土壤重金属污染防治存在 的问题和发展趋势进行 了探 讨。 关键词 : 土壤 污染; 重金属 ; 生物修复技 术 中图分类号: 3 X5 文献标志码 : A 文章编号 :O 5 4 s( o 9O — 19 0 1 O — 6 O2 0 )3 0 3 - 3
21 重 金属污 染土壤 动物修 复技 术 .
动物修复技术是利用土壤 中某些低等动物 , 如蚯蚓等吸 收土壤中的重金属 , 因而能一定程度上降低污染土壤 中重金
属的含量 。此种途径虽 能在 一定 程度上减少土壤中的重金 属, 但低等动物吸收重金属后可能再次释放到土壤 中造成二
是螫合辅助吸收 , 即利用速生且重金属富集作物与螫 合辅助
蚓活动能 明显提高红壤 c u的生物有效性 , 使得红壤 中 D — T
P A提取态 c u的含 量显著增加 ,从而提高了植物对重金属
的超积累植物 5 0多种 , 中锰超积累植 物商陆 , s 0 其 A 超富集 植物蜈蚣草, 以及 c 超 富集植物海州香薷等[ u 3 1 。 2 3 2 重金属污染土壤植 物挥发修复技术 ..
重庆蔬菜重金属污染程度 为 C > b Hg近郊蔬 菜基地土壤 dP> ,
体” 间接被人体 吸收 , 危害人体健康 。
1 中国土壤重金属污染现状
中国土壤 重金属污染物 主要 来源于污水灌溉 ,工业废 渣、 城市垃圾 、 工业废弃物堆放及大气沉降。 污水 中占较 大比
重金属 H 和 c g d出现超标 ,超标率分别 为 6 %和 3.%m . 7 6 7 。 广州市蔬菜地铅污染最为普遍 , 砷污染次之 。保定市污灌 区 土壤 中 P 、 d c b c 、 u和 z n的检 出超 标率分别 为 5 % 、75 0 8 .%、
第1 6卷第 3 期
20 0 9年 3月
现 代 农 业 科 学
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中国土壤重金属污染现状及生物修复技术研究进展
陈丽 莉, 胜哲 俄
(. 1 庆阳市科 技局庆 阳科技开发 中心 , 甘肃庆 阳 7 5 0 ;. 4 0 0 2 甘肃 省农业科学 院土壤肥料与节水农 业研 究所 , 甘肃兰州 7 0 7 ) 3 0 0
剂 E T 柠檬酸等配合 , D A、 促进植 物的吸收。如芥菜 可吸 收 P , 达不到植物修复 的要求 , b但 但在土壤 中加入人工合成 的
鳌 合 剂后 , 可增 加 芥 菜对 P b的吸 收 。
次污染。戈峰等研究表明 , 饲养在牛粪和生活垃圾 中的蚯蚓 对硒和铜 元素 的富集能力很 强, 且富集铜 的能力比富集硒的 能力 强 ,其最 高富集硒 和铜量分别 为 3 2 ./g和 l 7 3. g 5 ̄ k 6 3
中国 目前农药 、重 金属等污染 的土壤 面积已达上千万
h m , 的耕 地约有 01 h : 占耕地 总面积 的 1%以 污染 .亿 m , 约 0
上, 多数集 中在经 济较发达 的地 区 , 国每 年受 重金属污染 全 的粮食多达 1 0 0万 t 2 ,因重金属污染而导致粮食减产高达
某些微生物能代谢 产生柠檬 酸 、 酸等 物质 , 草 这些代谢产物
物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气 中。 一些植
物在 体内能将 S , s № 等 甲基化 而形成可 挥发性 的分 eA 和 子, 释放到 大气 中去 , 目前这方面研究较 多的是金属 № 和 非金属元素 s 。杨麻可使土壤 中 3价硒转化为低毒的 甲基 e
收 稿 日期 :0 9 0 — 7 20 — 2 1
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代
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业
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学
20 钲 09
化作用 :①通过生物作用改变重金属在土壤 中的化学形态 , 使重金属固定或解毒 , 降低其在土壤环境 中的移动性和生物 可利用性 ; ②通过生物吸收 、 代谢达到对重金属 的削减、 净化 与 固定作用1 9 1 。