重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

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1、重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展目錄n土壤重金屬污染?來源?現(xiàn)狀n植物修復(fù)?概念?類型?應(yīng)用實(shí)例n超積累植物吸收重金屬的生理及分子生物學(xué)機(jī)制?對(duì)重金屬的耐性和解毒機(jī)制?對(duì)重金屬的活化和吸收機(jī)制?對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)化和富集機(jī)制n問題和展望n參考文獻(xiàn)一、土壤重金屬污染來源：工業(yè)污染（工廠排放的煙塵、廢氣、固體廢棄物、工業(yè)廢水等）農(nóng)業(yè)污染（農(nóng)藥、化肥、飼料等）交通運(yùn)輸（汽車尾氣、輪胎磨損等）現(xiàn)狀：n表1是今年對(duì)中國各城市土壤重金屬含量的統(tǒng)計(jì),可見，Cd超標(biāo)的城市最多,16%的城市Cd含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),36%城市的Cd含量為土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的一半;As、Hg、Cr均

2、未超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);僅有金昌市的Cu含量超標(biāo),Cu含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)含量一半的城市約占30%;約73%城市的Ni含量接近土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的一半;約47%城市的Hg含量接近土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的一半?？梢?重金屬Cd在全國已造成一定程度的污染,而且在大多城市存在污染風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)Ni、Hg、Cu也存在一定的污染風(fēng)險(xiǎn)[1]。二、植物修復(fù)n植物修復(fù):將某種特定的植物種植在重金屬污染土壤或水體中，利用植物及其根系微生物對(duì)污染土壤、沉積物、地下水和地表水中的污染物進(jìn)行清除的一種有效的綠色修復(fù)技術(shù)。n優(yōu)點(diǎn)：成本低、美化景觀、重金屬可部分回收、經(jīng)濟(jì)盈利、應(yīng)用面積大和不造成二次污染等優(yōu)

3、勢(shì)，還具有提高土壤通氣效率及減少表面土壤侵蝕等間接效果，因此植物修復(fù)技術(shù)是一種高效、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)友好的新興綠色技術(shù)[2]。植物修復(fù)的類型：n植物提?。豪媒饘俑患参锘虺患参飳⑼寥阑蛩w中的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)到植物的地上部分,再通過收獲植物將重金屬移走,以降低土壤或水體中的重金屬含量的過程。n植物揮發(fā)：通過植物和根際微生物的作用,將環(huán)境中揮發(fā)性污染物吸收到體內(nèi)后再將其轉(zhuǎn)化為毒性小的揮發(fā)態(tài)物質(zhì),釋放到大氣中,不需收獲和處理含污染物的植物。n植物過濾：利用植物龐大的根系和巨大的表面積，從污染的水體中吸收、濃集、沉淀重金屬元素，再將植物收獲達(dá)到治理水體重金屬污染的目的。n植物穩(wěn)定：耐

4、性植物利用其自身的機(jī)械穩(wěn)定作用和吸收沉淀作用來固定土壤中重金屬的方式,可以降低重金屬的生物有效性和防止其進(jìn)入水體和食物鏈,從而降低其對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。n水力泵技術(shù)：是利用一些根系深且發(fā)達(dá)的速生植物強(qiáng)大的蒸騰作用,將植物作為一種生物泵來減少地表污染物下滲進(jìn)入地下水或流入地表水體的技術(shù)[3]。植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例1.植物穩(wěn)定（1）保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏來防止金屬污染物的淋移。例如：英國的科學(xué)家在廢礦區(qū)種植耐重金屬植物，并輔施大量化肥，不僅能穩(wěn)定礦山廢物，而且能建立良好的植被，同時(shí)選出了3種植物用于重金屬污染土壤的修復(fù)，并已開始商業(yè)化，即Agrostistenuis

5、（Goginan）修復(fù)酸性Pb/Zn的廢礦，F(xiàn)estucarubra（Merlin）修復(fù)石灰性Pb/Zn廢礦，Agrostistenuis（Parys）修復(fù)Cu廢礦[4]。（2）通過金屬在根部積累和沉淀或根表吸持來加強(qiáng)土壤中污染物的固定。例如：該方法最有應(yīng)用前景的例子是Pb和Cr的鈍化。一般來說，土壤中Pb的生物有效性較高，而Pb的磷酸鹽礦物則比較難溶，難以被生物所利用，所以植物固定技術(shù)主要應(yīng)用于礦山廢棄地、城市垃圾填埋場、污水處理廠、污泥和各種污染土壤的修復(fù)。適用于固化污染土壤的理想植物，是一些忍耐性高、根系發(fā)達(dá)的多年生常綠植物，如高山甘薯、九節(jié)木薯、天藍(lán)遏藍(lán)菜等[5]

6、。2.植物揮發(fā)研究表明，很多植物能吸收污染土壤的Se，并將其轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)態(tài)的二甲基二硒或二甲基硒，土壤中的Se是以一種與硫類似的方式被植物吸收的，而在植物體內(nèi)，硫通過ATP硫化酶的作用還原為含硫化合物。PilonSmits等運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)證明印度芥菜（BrassicaJuncea）體內(nèi)Se的還原作用也是由該酶催化的，而且該酶是硒酸鹽同化為有機(jī)態(tài)硒的主要限速酶；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)根際細(xì)菌在植物體內(nèi)硒化合物的還原、同化為有機(jī)硒過程中發(fā)揮著重要作用，它能促進(jìn)硒酸根通過質(zhì)膜進(jìn)入根內(nèi)，從而促進(jìn)植物對(duì)硒的吸收[6]。Zayed等已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些商業(yè)性蔬菜作物的植物揮發(fā)作用明顯，其中花椰菜對(duì)S

7、e的年移出量較大，此外，卷心菜、胡蘿卜、水稻等都有一定程度的吸收作用[7]。Heaton等利用轉(zhuǎn)基因水生植物鹽蒿和陸生植物擬南芥、煙草來移除土壤中的無機(jī)Hg和甲基Hg，這些植物攜帶有經(jīng)修飾的細(xì)菌的Hg還原酶修飾基因merA，可將根系吸收的Hg離子轉(zhuǎn)化成低毒的Hg，從植物體中揮發(fā)出來[7]。3.植物過濾適用于根系過濾技術(shù)的植物，主要有水生植物、半水生植物，也有個(gè)別陸生植物，如各種耐鹽野草、向日葵、寬葉香蒲等。此類技術(shù)則較適合于水田、池塘以及水體的重金屬污染治理[8]。4.植物提取-超積累植物是關(guān)鍵n通常，超積累植物的界定可考慮以