植物修复土壤重金属污染

《植物修复土壤重金属污染》文献综述

内容摘要

通过翻阅这些参考资料和文献,了解到植物修复以其简便、经济、无二次污染等优点成为了众多修复手段中的佼佼者。了解到植物修复重金属污染的原理以及植物修复的优点，进一步学习到植物修复重金属污染技术与方法和研究动态。

关键词：植物修复土壤重金属污染强化措施超富集植物

第1章前言

土壤重金属污染是一个全球性的棘手问题,农业生产活动中含重金属污水的农田灌溉、污泥的农业利用、肥料的土壤施用和工业生产活动中矿山的开采冶炼,汽车尾气的排放等,使地球上的许多土壤被重金属污染。这种污染是一个不可逆的过程,污染物在土壤中的滞留时间长,植物或微生物不能降解,重金属在作物的可食部位过量积累后易于通过食物链传递给人或动物,对人类健康带来严重危害。如世界闻名的日本水俣病骨痛病就是典型的例证。传统的修复重金属污染土壤的方法主要有客土、填埋、土壤清洗及通过物理化学作用固化、提取等，这些方法都不同程度地存在着处理效率低、运行成本高，破坏土壤原有生物环境等缺陷。土壤重金属污染的植物修复技术（phytoremediation）是利用植物对重金属的富集作用来降低土壤和水体中重金属浓度或毒性的环境友好型方法。

第2章主题部分

1 植物修复技术

植物修复技术(phytoremediation) ,是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收) 后即可将该种重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。其原理是利用某些对重金属具有超富集能力的植物将土壤中的重金属元素大量地转移到植株体内（特别是地上部分）从而达到修复土壤的目的。根据其作用过程和机理,重金属污染土壤的植物修复技术可归为3种类型:(1)植物提取(phytoextraction);(2)植物挥发(phytovolatilization) ;(3)植物稳定(phytostabilization)。但植物稳定只是一种原位降低污染元素生物有效性的途径,而不是一种永久的除去土壤中污染元素的方法。植物挥发仅是去除土壤中一些可挥发的污染物,并且应以向大气挥

发的速度不构成生态危险为限。相对而言,植物吸取是一种具永久性和广域性于一体的植物修复途径,已为人们认为是去除土壤内重金属的重要方法。

1.1植物提取修复（phytoextraction）

利用重金属积累植物或超积累植物将土壤中的重金属提取出来，富集并搬运到植物根部可收割部分和植物地上的枝条部位。植物提取修复是目前研究最多且最有发展前途的一种植物修复技术。这些植物有两大类：超积累植物和诱导的积累植物。前者是指一些具有很强的吸收重金属并运输到地上部积累能力的植物；后者则是指一些不具有超积累特性但通过一些过程可以诱导出超量积累能力的植物。

1.2植物挥发修复（phytovolatization）

植物挥发是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物，即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中。目前，在这方面研究最多的是金属元素汞和非金属元素硒。

植物挥发修复技术只限于挥发性重金属的修复，应用范围较小，而且将汞、硒等挥发性重金属转移到大气中有没有环境风险仍有待于进一步研究。

1.3植物稳定修复（phytostabilization）

利用重金属耐性植物降低重金属的活性，从而减少重金属被淋滤到地下水或通过空气载体扩散进一步污染环境的可能性。目前，该技术在矿区大量使用，如废弃矿山的复垦工程，各种尾矿库的植被重建等。植物稳定修复的作用主要有两

方面：一是通过根部累积、沉淀、转化重金属，或通过根表面吸附作用固定重金属。二是保护污染土壤不受风蚀、水蚀，减少重金属渗漏污染地下水和向四周迁移污染周围环境。

2植物修复的强化措施

2.1植物修复的性能强化

2.1.1作物育种技术的利用

人类除不断改进栽培技术提高产量外，一直在不断地通过育种技术来改造人类所需求的作物性状。超富集植物多数是野生植物,人们对它们的生活习性了解甚少,几乎没有现成的栽培模式可循,更谈不上成熟的育种技术。不过,栽培作物起源于野生植物,野生植物的许多不利于栽培的性状经过人类不断的选择重

组均可成为人类可利用的资源。通过作物育种技术对超富集植物进行性能改进,提高植物地上部生物量和提高栽培管理水平以大规模的修复应用是完全可行的。

2.1.2化学强化技术

化学强化技术是通过叶面喷施一些化学试剂的方法,人为调控植物的生育状况从而改进植物的修复性能。根据作用原理可将化

学试剂分为以下几种类型:一是无机营养型,通常由1～2种化肥如尿素、磷酸二氢钾兑水组成液体肥料喷施于叶面上,可以为植物提供N、P、K及微量元素,同时也起到增强叶片光合作用能力,延长叶片寿命等作用。二是腐殖酸型,以富里酸、胡敏酸等为主要成分,再加入一定比例的N、P、K及微量元素配成营养剂型，不但能为植物提供无机营养,还能提高植物抗病性、抗虫性等。三是植物生长调节剂型,包括五大类生长调节剂,具有调节植物长势,促进植物成熟,缩短生育期等作用。四是综合型,由营养元素+农药+外源激素类物质组成,具有补充营养物质, 促进植物生长,提高植物抗病、虫害的能力。

2.1.3 微生物制剂的使用

现已发现某些菌根真菌能够促进植物对重金属的吸收,超富集植物与对重金属吸收能力强的菌根真菌等微生物联合起来的修复作用是改进超富集植物修复性能的有效手段之一,目前已成为植物修复领域重要的研究方向。这种微生物制剂的使用通常可以提高真菌浸染的成功率,促进菌根真菌与植物根系的共生,从而增强植物修复的效率。使用方式通常是将特效微生物做成某种剂型,以根部追施的方式与植物相结合。

2.2 植物修复的技术强化

2.2.1污染土壤中难吸收态重金属的活化

重金属进入土壤后,大多数与土壤中的有机物或无机物形成不溶性沉淀或吸附在土壤颗粒表面而难以被植物吸收。通过一些活化措施,可以增加土壤溶液