重金屬污染土壤植物修復(fù)研究.doc

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1、重金屬污染土壤植物修復(fù)研究進(jìn)展研究發(fā)現(xiàn)土壤，是人類賴以生存的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，隨著人口的不斷增長，由于工業(yè)三廢和農(nóng)用化學(xué)品以及礦區(qū)的污染,?有相當(dāng)數(shù)量農(nóng)田的土壤質(zhì)量日趨下降。其中，受重金屬污染的土壤面積有逐年增加之勢(shì)。土壤重金屬污染可經(jīng)水、大氣、植物等介質(zhì)最終危害到人體健康。更為嚴(yán)重的是這種污染具有長期性、隱蔽性和不可逆性的特點(diǎn)。土壤中重金屬不能被生物所降解，因此，尋求緩解或解決此類污染的辦法成了全球關(guān)注的棘手問題。當(dāng)前，修復(fù)重金屬污染土壤的方法主要有物理化學(xué)法和生物學(xué)法。物理化學(xué)法往往需要改變土壤

2、的原有結(jié)構(gòu)，破壞土壤生態(tài)，花費(fèi)大量的人力和財(cái)力，并且有可能會(huì)造成二次污染。所以說，物理化學(xué)法不能從根本上解決問題，是只治標(biāo)不治本的方法；而作為生物學(xué)方法典范的植物修復(fù)法具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，治理過程對(duì)原來的土壤擾動(dòng)較少，能夠逐漸減少甚至清除其中的重金屬，且成本低廉，是真正?“綠色”且標(biāo)本兼治的方法。近年來重金屬污染土壤的植物修復(fù)受到了眾多學(xué)者的關(guān)注。【植物修復(fù)的概念】概括地說,植物修復(fù)就是利用植物來治理污染了的環(huán)境,即利用植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、降解等作用機(jī)理來清除污染環(huán)境中的污染物質(zhì)。

3、廣義的植物修復(fù)包括利用植物凈化空氣,利用植物及其根際圈微生物體系凈化污水和治理污染土壤。狹義的植物修復(fù)主要是指利用植物及其根際圈微生物體系清潔污染土壤。而通常所說的植物修復(fù)主要是指利用超積累植物的提取作用去除污染土壤中的重金屬,亦即通過重復(fù)種植和收獲超富集植物將污染土壤中重金屬濃度降低到可接受水平。而本文也重點(diǎn)將近些年來有關(guān)重金屬污染土壤的植物修復(fù)的某些研究進(jìn)展作一概述?！局参镄迯?fù)的類型】根據(jù)修復(fù)作用過程與機(jī)理,重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)可分為以下三種類型:植物穩(wěn)定（phytostabilization

4、）指利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無害物質(zhì)的一種方法。植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能:一是保護(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;另一種是通過金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來加強(qiáng)土壤中污染物的固定。研究發(fā)現(xiàn)，鉛可與磷結(jié)合形成難溶的磷酸鉛沉淀在植物根部,減輕鉛的毒害;六價(jià)鉻可被還原為毒性較輕的三價(jià)鉻。應(yīng)用植物穩(wěn)定原理修復(fù)污染土壤應(yīng)盡量防止植物吸收有害元素,以防止昆蟲、草食動(dòng)物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會(huì)對(duì)食物鏈帶來的污染。然而植物穩(wěn)定作用并沒有將環(huán)境中的重金屬

5、離子去除,只是暫時(shí)將其固定,使其對(duì)環(huán)境中的生物不產(chǎn)生毒害作用,但并沒有徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問題。如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物可利用性可能又會(huì)發(fā)生改變。因此，植物固定不是一個(gè)很理想的修復(fù)方法。植物揮發(fā)（phytovolatilization）是指通過植物的吸收促進(jìn)某些重金屬轉(zhuǎn)移為可揮發(fā)態(tài),揮發(fā)出土壤和植物表面,達(dá)到治理土壤重金屬污染的目的。有些元素如Ｓｅ、Ａｓ和Ｈｇ通過甲基化揮發(fā),大大減輕土壤的重金屬污染。如,Ｂ.ｊｕｎｃｅａ能使土壤中的Ｓｅ以甲基硒的形式揮發(fā)去除[14].還有的研究表明煙草能使

6、毒性大的二價(jià)汞轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的零價(jià)汞[15].Ｒｕｇｈ等將細(xì)菌的汞還原酶基因轉(zhuǎn)入Ａｒａ?ｂｉｄｏｐｓｉｓｔｆｉａｌｉａｎａ中,發(fā)現(xiàn)該植物對(duì)ＨｇＣｌ2的抗性和將Ｈｇ2+還原為Ｈｇ的能力明顯增強(qiáng)[16].?這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，植物揮發(fā)要求被轉(zhuǎn)化后的物質(zhì)毒性要小于轉(zhuǎn)化前的污染物質(zhì),以減輕環(huán)境危害。?由于這一方法只適用于揮發(fā)性污染物，應(yīng)用范圍很小，并且將污染物轉(zhuǎn)移到大氣和（或）異地土壤中對(duì)人類和生物又一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此，它的應(yīng)用將受到限制。植物提取（phytoextraction）是指種植一些特殊植物,利用其

7、根系吸收污染土壤中的有毒有害物質(zhì)并運(yùn)移至植物地上部,通過收割地上部物質(zhì)帶走土壤中污染物的一種方法。植物提取作用是目前研究最多,最有發(fā)展前景的方法。該技術(shù)利用的是一些對(duì)重金屬具有較強(qiáng)忍耐和富集能力的特殊植物。要求所用植物具有生物量大、生長快和抗病蟲害能力強(qiáng)的特點(diǎn),并具備對(duì)多種重金屬較強(qiáng)的富集能力。此方法的關(guān)鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導(dǎo)出超級(jí)富集體?！境e累植物的概念】不管是植物提取，植物穩(wěn)定，還是植物揮發(fā)，尋求具有較強(qiáng)的重金屬忍耐及超積累能力的植物種始終是決定污染治理效率的關(guān)鍵。超積累植物的定義：超積累

8、植物主要是指那些對(duì)某些重金屬具有特別的吸收能力,而本身不受毒害的植物種和基因型,即重金屬超積累體(Ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ)。對(duì)于不同金屬,其超積累植物富集濃度也有所不同。目前采用較多的為Ｂａｋｅｒ和Ｂｒｏｏｋｓ〔6〕所提出的參考值,即把植物地上部(干重)中含Ｃｄ達(dá)100μｇ/ｇ,Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ達(dá)1000μｇ/ｇ,Ｍｎ、Ｚｎ達(dá)10000μｇ/ｇ以上植物稱為超積累植物。?【超積累植物篩選原則】植物對(duì)土壤重金屬污染