重金屬復合污染土壤超積累植物修復技術(shù)

1、天 津 師 范 大 學本科畢業(yè)論文（設(shè)計）重金屬污染土壤的超積累植物修復技術(shù)學 院：城市與環(huán)境科學學院學生姓名：陳曉龍學 號：10508122專 業(yè)：資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理年 級：2010級完成日期：2014年4月8日指導教師：梁培玉15重金屬污染土壤的超積累植物修復技術(shù)摘要：近年來，由于工農(nóng)業(yè)的急速發(fā)展，導致環(huán)境問題日益嚴重。采礦、冶煉、汽車尾氣的排放、工業(yè)廢水的排放、農(nóng)業(yè)化肥的使用，導致重金屬囤積，嚴重污染土壤，對人類生活已造成了嚴重危害。重金屬污染有別于其他污染，在土壤中重金屬無法通過自身特性而降解。由于重金屬具的易富集的特性，這導致其很難被降解在環(huán)境中。植物修復技術(shù)作為一種新興的綠色技

2、術(shù)被重視，并成為國內(nèi)外研究的熱點。本文就國內(nèi)外目前研究植物修復技術(shù)的現(xiàn)狀，重點探討中國在植物修復技術(shù)上的發(fā)展和植物修復技術(shù)目前在國內(nèi)重金屬污染土壤中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：重金屬；土壤污染；超積累植物；植物修復技術(shù)；Technology of Hyperaccumulator for Phytoremediation of Soils Contaminated by Heavy MetalsAbstract: In recent years, given the rapid development of industry and agriculture, led to increasingly ser

3、ious environmental problems. Mining, metallurgy, automobile exhaust emissions and industrial wastewater discharges, agricultural fertilizers, leading to accumulation of heavy metals, heavily polluted soil, has caused serious harm to human life. Differ from other organic compound pollution of soil he

4、avy metal pollution, cannot by itself the purification and physicochemical properties or biological degradation. Enrichment of heavy metals, it is difficult to degrade in the environment. Phytoremediation was developed in recent years for removal of heavy metal pollution in soil in green technology.

5、 Hyperaccumulators and phytoremediation of heavy metals has become one of the hot fields of academic research at home and abroad. This article on the current status of research on phytoremediation technology at home and abroad, focusing on Chinas development in this technology and application of phy

6、toremediation in soil contaminated by heavy metals.Keywords: Heavy metal; Soil pollution; Hyperaccumulator; Phytoremediation technology目 錄1 緒論41.1 研究的意義與背景.41.2 中國重金屬土壤污染概況41.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀61.3.1 國外研究綜述.61.3.2 國內(nèi)研究綜述62 植物修復技術(shù)的類型72.1 植物提取72.2 植物固定72.3 植物揮發(fā)72.4 根際過濾83 超積累植物83.1 我國主要的超積累植物種類83.2超積累植物的制約條件94

7、 植物修復技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用研究105超積累植物殘體的處理115.1 植物殘體的預處理115.2 植物殘體的后續(xù)處理126 結(jié)果與討論12參考文獻：131 緒論1.1 研究的意義與背景工業(yè)和農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，帶動經(jīng)濟發(fā)展的同時，也將各種污染物帶入到土壤環(huán)境中，導致土壤污染日益嚴重。重金屬污染對土壤中影響極大，輻射面廣，還具有不易消除，易富集的特點1。重金屬污染物在土壤中幾乎不隨水過濾，不易被生物降解，重金屬一旦進入人體，會對人造成無法估量的傷害。1955到1972年間，在日本富山縣發(fā)現(xiàn)一種公害病骨痛病，發(fā)病的原因是人們食用了被重金屬，主要是鎘嚴重污染過的水和食物。土壤重金屬污染事件頻發(fā)，甚至到了

8、人心惶惶的地步。去年，中國各地出現(xiàn)“鎘大米”，前后被檢測出重金屬鎘嚴重超標的大米多達百余批。土壤重金屬污染的主要來源是采礦、冶煉、汽車尾氣排放、農(nóng)藥化肥的過度使用等，重金屬污染甚至有從地表轉(zhuǎn)向地下的趨勢2，這不僅影響可持續(xù)發(fā)展，甚至會禍及子孫后代。如何大面積修復重金屬污染土壤，一直是個世界難題。當前，各個國家都很重視對重金屬土壤污染治理方法的研究。從治理工藝及原理的差異分類，傳統(tǒng)的重金屬污染土壤的治理技術(shù)可分為以下兩大類。一、化學修復法，往重金屬污染土壤中加入特定的改良劑，用改良劑的特性使土壤中的重金屬活性降低，以此來抑制重金屬污染土壤的危害。此方法的弊端在于二次污染，新的改良劑加入到土壤中也

9、會影響土壤的原本屬性，造成新的污染。而且用此方法修復土壤需要消耗大量的改良劑，從經(jīng)濟角度上考慮，并不是一種好的方法。因此，此方法一般只適用于小面積的土壤修復。二、物理修復法，通過將沒被污染的干凈土壤和被重金屬污染過的土壤進行混合，以此達到降低重金屬在土壤中的濃度的效果。此方法的弊端在于沒有從根本上解決問題，只是將解決問題的時間延后，隨著時間的推移重金屬濃度增加，又需要新的干凈土壤，而且用此方法修復時間太長，也有可能會造成二次污染。物理修復和化學修復都有各自的局限，發(fā)展空間不是很大，而且都有可能導致二次污染3。相較于傳統(tǒng)方法，近年來興起的植物修復技術(shù)優(yōu)勢明顯。植物修復技術(shù)投資較小，投資成本僅是傳

10、統(tǒng)理化方法的30%-50%，實用性廣，效果良好，就地處理，操作方便，不會像傳統(tǒng)的物化方法會改變土壤本身的屬性，如酸堿性，也不會引起土壤板結(jié)，沒有二次污染，這些優(yōu)點都使其成為在治理重金屬污染土壤的技術(shù)中成為熱點4。1.2 中國重金屬土壤污染概況從上世紀90年代起，我國便對開展了一些對重金屬污染土壤的監(jiān)測工作。1997年，我國曾對24個市320個嚴重污灌區(qū)的土壤開展污染調(diào)查。2000年，農(nóng)業(yè)部發(fā)布了調(diào)查的監(jiān)測結(jié)果，認為我國大部分礦業(yè)基地，城市郊區(qū)，污灌區(qū)重金屬污染嚴重。最近，我國剛剛完成了全國土壤污染普查工作，但由于各種莫名的原因，相關(guān)部門并沒有發(fā)布相關(guān)重金屬污染調(diào)查信息。我國的土壤重金屬污染問題

11、相當嚴重，由于農(nóng)作物最終會被人食用，為了避免重金屬隨食物鏈進入人體，所以耕地重金屬污染問題更因該受到重視。天津是中國五大污灌區(qū)之一，根據(jù)2003年農(nóng)業(yè)部發(fā)布的數(shù)據(jù)，天津市污水灌溉農(nóng)田面積達到全市灌溉面積的23% 5。據(jù)中國水稻研究在2010發(fā)布的報告稱，目前我國約有1/5的耕地受到了重金屬污染。在耕地重金屬污染中，最為嚴重的鎘、砷的污染，分別達到了污染土壤的40%。根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部進行的全國污灌區(qū)調(diào)查，截止2010年，中國共約有150萬hm2的耕地土壤是污灌區(qū)，污灌區(qū)中，大約有65%的土壤受到了重金屬的污染。18%的土壤為中度和重度污染區(qū)6。中國部分城市的主要重金屬含量如表17。表1 中國部分城

12、市的主要重金屬含量（mg/kg）城市地點CdAsPbZnCrCuNiHg北京南部地區(qū)0.1649.01120.010.3726.48保定城區(qū)0.3613.0661.4857.5122.7長春城區(qū)0.1412.5235.4290.0266.0229.420.13東莞郊區(qū)0.9115.2069.2040.600.27廣州城區(qū)87.00163.1676.6239.0020.00貴陽城區(qū)0.2944.05139.2692.9051.58合肥城區(qū)0.2210.8237.02108.8538.6527.35重慶主城區(qū)0.908.0032.6096.7524.6626.5625.660.30鄭州城區(qū)9.64

13、91.7259.12武漢城區(qū)0.3214.0048.9076.5844.040.24上海城區(qū)0.188.3824.7686.4571.8431.36南昌郊區(qū)0.2018.0545.69101.3857.5443.1725.030.66寧波郊區(qū)0.206.6747.58122.5848.550.48惠州郊區(qū)0.107.0640.2651.2434.2732.3613.130.20土壤環(huán)境二級質(zhì)量標準0.6025.00300.00250.00300.00100.0050.000.50重金屬污染的土壤，靠肉眼不能分辨，一般情況下需要檢測土壤重金屬含量以及其對人畜健康狀況的影響才能確定。土壤的污染不會

14、隨時間的推移自動降解，反而會越積越多，這也正是重金屬污染的特殊之處。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1 國外研究綜述美國國家環(huán)保局定義植物修復技術(shù)為8,利用超積累植物富集某些特定重金屬的特性，直接利用植物本身將重金屬吸收或者揮發(fā)等作用清除環(huán)境中污染物的技術(shù)的總稱。超積累植物的的概念最早出現(xiàn)在1977年9，1983年，由Chaney在此基礎(chǔ)上提出了運用植物來治理重金屬污染土壤的思想10，即植物修復技術(shù)。隨后越來越多的科學家開始研究超積累植物，研究植物修復技術(shù)。隨著時代和技術(shù)的發(fā)展，人們對于治理重金屬污染土壤取得了長足進步。在植物修復技術(shù)應(yīng)用方面，國外很早之前便已開始研究，也相對先進。在重金屬吸收方

15、面，超積累植物積累Ni、Co、Cu、 Cr、Pb 這幾種重金屬的量一般在0.1%以上，積累Mn、Zn的量甚至可達1%11。由于植物修復技術(shù)最早的研究出現(xiàn)在國外，所以也取得了很多的研究成果，而且也花費了大量時間與精力在此項技術(shù)的開發(fā)和推廣上。從1983年開始，人們就開始關(guān)注這項技術(shù)，很多國家還專門為研究此項技術(shù)成立研究小組，制定和開展了不少植物修復研究計劃。如在超積累機理的研究方面，英國和美國走在世界的前列。在理論研究的同時，還陸續(xù)成立了一些植物修復公司，極大地推動了植物修復技術(shù)的開發(fā)。1.3.2 國內(nèi)研究綜述從20世紀90年代開始，我國也開始了關(guān)于植物修復技術(shù)的研究，研究的時間不長，卻也取得了

16、許多成果。1999年，陳同斌首次發(fā)現(xiàn)砷的超積累植物，蜈蚣草12。隨后，更多的植物被發(fā)現(xiàn)，香薷植物在銅污染土壤重的積累作用、牽?；ㄔ谑皖愇廴就寥赖姆e累作用、東南景天在鎘污染土壤的積累作用等等13。近些年來，中國花費了大量的人力與物力研究植物修復技術(shù)，而且也取得了一些成果，中國自主研發(fā)了3套土壤污染風險評估的技術(shù)，還建立了3個植物修復示范工程，分別在建立在被的As、Cu、Pb嚴重污染的湖南郴州、浙江富陽和廣東樂昌?，F(xiàn)階段，我國的植物修復理論研究已取得了很大的進步。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約400種超積累植物14。在植物修復技術(shù)的理論方面，中國也取得了不小的進步，隨著國家開展的研究項目的進展，中國在此項技術(shù)

17、方面以獲得了多項專利授權(quán)，同時還申請了多達30項的專利。培養(yǎng)出一大批植物修復方面的專業(yè)技術(shù)人才，推動國內(nèi)植物修復技術(shù)的發(fā)展15。如今，隨著人們對土壤污染認識的加深，國家政府對污染土壤治理的重視程度增加，土壤污染的植物修復技術(shù)研究者越來越多，成果也越來越多。 2 植物修復技術(shù)的類型植物修復是指在被重金屬污染的土壤上種上相應(yīng)的超積累植物，然后超積累植物通過其對于該種金屬的富集能力將重金屬吸收并轉(zhuǎn)移到地上部分，最后將植物殘體處理掉，借此達到修復重金屬污染土壤，恢復生態(tài)的目的15。 就目前關(guān)于植物修復技術(shù)的研究現(xiàn)狀，重金屬的植物修復類型主要包括四類：植物提取、植物固定、植物揮發(fā)和植物過濾。2.1 植物

18、提取植物提取，即將超積累植物種植在被重金屬污染的土壤中，由于超級累植物的特性，會吸收土壤中特定的重金屬元素，并將其轉(zhuǎn)移并貯存到植物的地上部分，人們便可通過收獲并處理掉地上部分的植物而降低土壤的重金屬濃度。此方法是目前研究最多的方法。由于此方法需要將重金屬儲存于植物體內(nèi)，所以對超積累植物本身的重金屬富集能力以及抗病能力都有很高的要求。2.2 植物固定植物穩(wěn)定指利用植物本身的特性使土壤中重金屬污染物固定，增大其惰性，加強重金屬的穩(wěn)定，不被轉(zhuǎn)移。此方法并不通過減少重金屬污染物來降低污染，其作用在于固定重金屬，保護被污染土壤不受侵蝕，重金屬不被轉(zhuǎn)移，此方法也減少了重金屬進入食物鏈的可能。植物還可以通過

19、根際微生物來改變根際土壤的酸堿性，從而改變重金屬的生存環(huán)境和化學形態(tài)，以此來固定重金屬。如印度芥菜的根就具有還原性，其能將能Cr6+還原為Cr3+16。Cr6+毒性大，活性強，而Cr3+毒性低，活性弱。用植物穩(wěn)定治理過的重金屬污染土壤中，重金屬的含量并不發(fā)生變化，變化的只是重金屬的活性，所以，此方法對環(huán)境的穩(wěn)定性要求很高，環(huán)境改變，重金屬的活性又會隨之改變。2.3 植物揮發(fā)植物揮發(fā)指植物吸收某些重金屬后，在體內(nèi)促使其形態(tài)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為可揮發(fā)態(tài)，最終發(fā)生揮發(fā)作用進入大氣，從而達到凈化土壤的目的。此方法主要應(yīng)用于被重金屬汞污染的土壤。例如目前發(fā)現(xiàn)的在被汞污染的土壤中種植煙草能使土壤中的Hg2+轉(zhuǎn)

20、化為氣態(tài)的汞揮發(fā)掉 17。2.4 根際過濾根際過濾是指植物利用本身根系的吸收作用，從環(huán)境中吸附過多的重金屬。植物根系具有強大的吸附作用，可以吸附大量的鉛、鉻等金屬。此方法經(jīng)常用于湖泊、濕地等水生環(huán)境，水是此方法的媒介，所以所需植物也是水生植物。不同的方法應(yīng)用于不同的環(huán)境，也有其相對應(yīng)的超積累植物，表2列出了上文所述四種方法分別所對應(yīng)植物及其效果18。表2 植物修復類型類型適用污染物典型植物修復效果植物提取d、o、g、s、n、o、90r、137s、u、g、i、n、r遏藍菜、蜈蚣草、印度芥菜等較好植物固定u、s、s、b、r、d、r、向日葵、印度芥菜等不徹底植物揮發(fā)e、s、g窄葉野豌豆、紫云英、印度

21、芥菜等揮發(fā)根際過濾放射性元素、重金屬水葫蘆、印度芥菜、寬葉香蒲不徹底3 超積累植物3.1 我國主要的超積累植物種類植物修復技術(shù)的核心是超積累植物，超積累植物是指能夠超量吸收和積累重金屬并將其轉(zhuǎn)移到植物地上部分的植物，超積累植物吸收重金屬量需要達到一定的標準值，標準值因不同元素而不同。1983年，Baker和Brooks聯(lián)合提出了關(guān)于不同重金屬元素的標準值19，此標準一直沿用至今，也是大家公認的標準。Cd的標準為100mg/kg，Ni、Pb、Co、Cu為1000mg/kg，Mn、Zn為10000mg/kg，此標準是指重金屬在植物地上部分(干重)中的含量。從開始研究超積累植物以來，超積累植物不斷的

22、被發(fā)現(xiàn)，至今，國內(nèi)外一共發(fā)現(xiàn)的超積累植物達700余種。不同的超積累植物都有其特定積累的重金屬，一般情況下，一種超積累植物只能吸收一種重金屬，但還是有極少的超積累植物能吸收兩種重金屬?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有12中超積累植物能同時吸收銅和鈷。但至今還未發(fā)現(xiàn)一種能廣泛吸收重金屬的超積累植物。隨著近些年植物修復技術(shù)在中國的興起，研究人員的增多，研究力度的加大，在中國發(fā)現(xiàn)了越來越多的超積累植物，已有400余種，表3列出了目前在我國所發(fā)現(xiàn)的主要的超積累植物 20。表3 我國發(fā)現(xiàn)的主要重金屬超積累植物元素種類元素質(zhì)量分數(shù)（mg/kg）典型超積累植物及物種名Cd100東南景天、芥菜型油菜、天藍遏藍菜、寶山堇菜、龍葵等Co

23、1000Haumaniastrumrobertii 等Cu1000海州香薷和紫花香薷、高山甘薯、金魚藻、鴨跖草等Mn10000粗脈葉澳洲堅果、商陸等Ni1000九節(jié)木屬等Pb1000苧麻、東南景天、圓葉遏藍菜、鬼針草、蜈蚣草、木賊和香附子等Zn10000東南景天、木賊和香附子、天藍遏藍菜、長柔毛委陵菜、東方香蒲、水蜈蚣等Cr1000李氏禾等As1000大葉井口邊草等Al1000茶樹、多花野牡丹等輕稀土元素1000柔毛山核桃、天然蕨類鐵芒萁、烏毛蕨、山核桃等比起世界范圍內(nèi)豐富的各種重金屬的超積累植物，中國的超積累植物類型還相對貧乏，中國具有豐富的自然資源和植物種類，有豐富的土壤種類，蘊含了巨大潛

24、力，所以在中國繼續(xù)尋找新的超積累植物也是植物修復技術(shù)研究的重要任務(wù)。3.2超積累植物的制約條件盡管運用植物修復技術(shù)進行污染土壤的修復擁有巨大的優(yōu)勢，但是迄今發(fā)現(xiàn)的超積累植物仍有很多不足，生長遲緩、植株矮小和對土壤環(huán)境的選擇性低是大多數(shù)超積累植物的通病20。所以尋找體型高大、生長迅速的野生超積累植物仍然十分重要。應(yīng)用分子生物學技術(shù)的發(fā)展給尋找新的超積累植物提供了可能,將超積累植物中的控制吸收重金屬的基因轉(zhuǎn)移到植株高大的非超積累植物中去，也為超積累植物的發(fā)展提供了一種方法。超積累植物對于重金屬的耐性與超量吸收也并非天然形成，大多數(shù)超積累植物也是經(jīng)過了無數(shù)次的進化和自然選擇最終變成超積累植物。植物生

25、長在重金屬超量的土壤中，一些植物由于重金屬中毒死亡，而另一些植物對重金屬的耐性較強，最終產(chǎn)生變異，變得對此種重金屬的耐性越來越強，并能吸收貯存重金屬，這些最終被選擇的植物就是超積累植物?；诖?，將超積累植物的基因植入高產(chǎn)植物，使其也具有抗重金屬基因也成為一種發(fā)現(xiàn)超積累植物的重要途徑。隨著基因技術(shù)的快速發(fā)展以及對于超積累植物本質(zhì)的深入研究，應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育超積累植物和提高超積累植物的吸收量和生物量已經(jīng)取得了一些成果。例如，將大腸桿菌GS基因轉(zhuǎn)入印度芥菜后，根部的谷胱甘肽(GSH)含量顯著提高21。在生長不受影響的情況下，與野生型印度芥菜相比，Cd在谷胱甘肽的脅迫下，突變體地上部Cd的積累濃度增

26、加了25% 22。4 植物修復技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用研究目前，我國對于植物修復技術(shù)已經(jīng)開展了大量的研究，并進行了大量實踐，建立了多個實驗基地，研究關(guān)于利用超積累植物對于被重金屬嚴重污染的土壤的植物修復。天津市環(huán)境研究所組織了一個研究小組專門研究如何減少天津污灌區(qū)所種植的蔬菜中鎘的含量。就是選擇對鎘的積累量較大的蔬菜，利用植物修復技術(shù)，減少土壤中鎘的含量。由于天津是全國的五大污灌區(qū)之一，在污灌區(qū)受到的重金屬污染也比較嚴重，其中最主要的重金屬污染物就是鎘。段云青,雷煥貴23以白菜作為實驗材料，運用盆栽試驗方法，研究不同種類的白菜對于鎘的富集能力。研究表明，在所選的4個品種中，小白菜“翠寶”對重金屬鎘的富

27、集能力最強，耐受性也最強。對土壤中鎘的含量的分析顯示，種植小白菜“翠寶”能顯著減少土壤中鎘的含量。2006年，南開大學劉家女24申請植物修復技術(shù)研究的專利，將茉莉花茶作為超積累植物吸收土壤中的鎘。花卉具有極強觀賞性，若同時能作為超積累植物治理重金屬污染，一舉兩得。由于花卉不進入食物鏈，也減少了對人體的危害。將紫茉莉種植在含污染物鎘的土壤中，當紫茉莉成熟時，將紫茉莉從土壤中移除，實驗表明，從種植到收獲，紫茉莉的生長沒有受到明顯影響，對鎘有極強的耐性。劉家女,周啟星24還研究了鳳仙和金盞菊2種花卉植物在重金屬Cd和Pb復合污染水溶液中生長,生物量無明顯減少,表現(xiàn)出極強的耐性,對重金屬的積累能力極強

28、。山西省是國家的能源輸出地，有豐富的礦產(chǎn)資源，但是由于開采和運輸過程中的很多不恰當措施，同時也是中國五大污灌區(qū)之一，使得山西省成為重金屬污染最嚴重的省市之一，其中主要的污染物有Pb、Hg、Cd、As、Cr6+。超積累植物對于生長環(huán)境具有很強的選擇性，而且還有植株矮小，生物量小的不足，所以根據(jù)山西省的土壤和氣候特點，篩選出幾種能應(yīng)用于山西省的超積累植物，見表4 19。表4 山西省重金屬種類及超積累植物重金屬種類超積累植物Hg加拿大楊Cd龍葵、蜀葵、向日葵Pb紫花苜蓿As蜈蚣草龍葵屬于一年生直立草本植物，是一種常見的農(nóng)田雜草，一般株高為25cm-100cm。龍葵對土壤條件要求不嚴，具有抗逆境能力強

29、、在適宜生長環(huán)境下能迅速繁殖的的優(yōu)點。廣泛分布于歐亞美洲的溫帶熱帶地區(qū)，在我國幾乎全國都有分布，大多生在于田邊和荒地。采用通過盆栽模擬試驗，魏樹和,周啟星25等人首次發(fā)現(xiàn)龍葵是重金屬鎘的超積累植物。試驗表明，在重金屬鎘的濃度為25 mg/kg的時候，龍葵地上部分鎘含量約為100mg/kg，龍葵大量吸收鎘的同時，生長并未受到抑制。龍葵兼具對重金屬積累能力強和植物生物量大的特點，若加以利用，可以將龍葵在天津的進行推廣。紫花苜蓿是一種牧草，廣泛分布于全世界溫帶地區(qū)。在我國廣泛種植于中國北方和江淮流域。紫花苜蓿的生長期一般在5-12年，具體以生長環(huán)境而定。其具有很強的土壤和環(huán)境適應(yīng)能力，所以可以作為天

30、津治理土壤重金屬污染的一種選擇植物。研究表明，紫花苜蓿對于Cu、Pb都具有很強的富集能力。5超積累植物殘體的處理治理重金屬污染土壤，傳統(tǒng)的物理化學方法最大的一個問題便是容易二次污染的，在關(guān)于植物修復技術(shù)的研究中，對于植物吸收重金屬后的植物殘體的處理，在國內(nèi)外的研究都不是很多，這也一直是一個世界性的難題，這也制約了植物修復技術(shù)的進一步發(fā)展。目前，對于植物殘體的處理上，植物殘體灰分后重金屬含量為10%-40%的采用冶煉回收方法處理 25。還有一部分植物殘體不能采用冶煉回收方法進行處理，這些避免這些不能處理的植物殘體產(chǎn)生二次污染，也還需要進一步的研究與實驗。在植物成熟的時候，植物的葉片會隨風散落，飄

31、到地上后就會形成面源污染，飄到附近河流中就會引起水體重金屬超標。所以對于超積累植物的生長過程需要有十分的了解，及時收獲，以免引起二次污染。5.1 植物殘體的預處理超積累植物殘體處理的第一步是除去植物中的水分，減少殘體體積。一般實用的方法有以下三種。對于不同的超積累植物需要選擇不同的發(fā)放進行預處理。（1）堆制：堆置是最常用的方法，堆制降低植物25%的體積。然而這種方法的缺陷是使重金屬的移動性大大增加，這也增大了重金屬污染物進入環(huán)境的可能。而且需要較長時間，整個堆置過程需要2到3個月的時間。（2）壓縮：壓縮也是有效降低植物體積的一種方式。與堆制相比，壓縮的優(yōu)勢在于所需時間短，能進一步降低植物殘體的

32、體積，使運輸成本進一步降低。但是，此方法需要有專門的場地和設(shè)施，成本也就相應(yīng)增加。壓縮與堆制具有一樣的問題，擠壓植物殘體所產(chǎn)生的濾出液含有高濃度的重金屬，為避免二次污染，需要進一步的處理27。（3）熱解：該過程與城市垃圾的熱解過程相同。在封閉厭氧的條件下，加熱植物殘體，加熱到一定程度，植物殘體最終會發(fā)生分解反應(yīng)，最終分解成焦炭和熱解氣。該方法的缺陷在于普通的熱解設(shè)備并不適用于超積累植物殘體，需要專一的設(shè)備，成本高不利于實際應(yīng)用。植物殘體的高水分含量也是影響熱解的一個因素。5.2 植物殘體的后續(xù)處理經(jīng)過植物殘體的預處理，還需要進一步的處理才能將重金屬的污染降到更低。一般來說，植物殘體的后續(xù)處理方

33、法有以下兩種：（1）灰化：灰化是指焚燒固體廢棄物最終使其變成水、二氧化碳和灰的過程。植物殘體經(jīng)過堆置或者壓縮后，下一步通常是灰化?；一膬?yōu)勢在于植物殘體灰化后的體積大幅度減小，僅為原有體積的5%左右，灰化過程中產(chǎn)生的熱能還能用于發(fā)電。可是灰化需要專門的設(shè)備與場地，投資較高，灰化過程中生成的重金屬氧化物或者氮磷的氧化物擴散到空氣中會嚴重污染空氣，還會腐蝕灰化爐，所以需要進一步的煙氣處理技術(shù)支持。（2）萃?。簢庖厌槍χ参餁報w浸出液中的重金屬提取做了大量研究，并取得了一些成果。例如，運用EDTA和ADA螯合萃取技術(shù)可以從植物殘體的浸出液中提取約98%的Pb26，萃取后的物質(zhì)便可以作為一般的廢料進行

34、處理。6 結(jié)果與討論植物修復技術(shù)是一項具有巨大潛力且具有實際意義的修復技術(shù)，科學家們正在發(fā)現(xiàn)越來越多的超積累植物，越來越多的超積累植物已在實驗室或者田間種植，雖然很多超積累植物在重金屬土壤污染的實際修復作用還不明顯，也還存在許多問題，仍然需要繼續(xù)深入研究和完善，但毫無疑問的是，超積累植物具有極大的應(yīng)用潛力。（1）迄今為止，超積累植物已發(fā)現(xiàn)700多種，分布并不十分均勻，由于歐美研究開始的早，所以也發(fā)現(xiàn)了更多的超積累植物。我國發(fā)現(xiàn)的超積累植物多分布于南方。目前，在天津關(guān)于超積累植物的研究極少。中國土地面積大，植物種類多，潛在價值巨大，因此，在今后一個時期內(nèi)，繼續(xù)尋找更多的超累積植物，培育馴化國外的

35、超積累植物以滿足實際修復重金屬污染土壤的需要，仍然是植物修復技術(shù)研究的重要任務(wù)。（2）超積累植物不同于一般植物，大多數(shù)超積累植物對于生長環(huán)境的要求都比較苛刻，所以在使用超積累植物治理重金屬污染土壤時需要根據(jù)不同地勢形態(tài)和土壤環(huán)境挑選出合適的超積累植物。（3）現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的超積累植物一般都只對一種重金屬具有富集作用，為數(shù)不多的植物能夠積累兩種重金屬。尚未發(fā)現(xiàn)具有廣泛積累的重金屬的超積累植物，所以，對于多種重金屬復合污染土壤的修復局限性很大。運用基因技術(shù)，提高超級累植物的耐性與富集能力，培育能夠廣泛富集的超積累植物，這為植物修復技術(shù)的研究提供了一種方法。（4）植物殘體的處理仍是難題，目前對于超積累植物

36、殘體的加工工藝并不十分完善。提煉出超積累植物殘體中的重金屬，并回收利用，這也是植物修復技術(shù)研究需要完善提高的方面。（5）植物修復技術(shù)是治理土壤重金屬污染中一個非常獨特的治理技術(shù)，相比于與傳統(tǒng)的物理、化學和微生物處理技術(shù)，優(yōu)勢明顯，但是超積累植物對于土壤環(huán)境的選擇性和超積累植物本身具有的生物量小、體型矮小等特點，嚴重阻礙植物修復技術(shù)的發(fā)展。為了克服植物修復的局限性，提高修復的效率，十分有必要開展植物修復工藝的研究。參考文獻：1王立群,華珞,王學東,郭海濤.土壤重金屬污染的調(diào)控機理及應(yīng)用研究J.環(huán)境科學與技術(shù),2009,06:76-84.2Mohammad Iqbal LONE,Peter J.S

37、TOFFELLA. Phytoremediation of heavy metal polluted soils and water:Progresses and perspectivesJ. Journal of Zhejiang University 2008,03:210-220.3Extraction and isolation of the salidroside-type metabolite from zinc(Zn) and cadmium(Cd) hyperaccumulator Sedum alfredii HanceJ.Journal of Zhejiang Univer

38、sity-Science B,2012,10:839-845.4林帥.重金屬土壤污染修復技術(shù)初探J.科技信息,2013,10:128+124.5孫敬亮,武文鈞,趙瑞雪,張曉霞.重金屬土壤污染及植物修復技術(shù)J.長春理工大學學報,2003,04:46-48.6崔斌,王凌,張國印,孫世友,耿暖,茹淑華,陳貴今.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與危害及修復技術(shù)研究進展J.安徽農(nóng)業(yè)科學,2012,01:373-375+447.7楊科璧.中國農(nóng)田土壤重金屬污染與其植物修復研究J.世界農(nóng)業(yè)，2007（8）：58-61. 8Role of soil rhizobacteria in phytoremediation of

39、heavy metal contaminated soilsJ.Journal of Zhejiang University(Science B:An International Biomedicine & Biotechnology Journal),2007,03:192-207.9周振民,朱彥云.土壤重金屬污染大生物量植物修復技術(shù)研究進展J.灌溉排水學報,2009,06:26-29.10褚貴新,任崗.重金屬污染土壤的植物修復技術(shù)的研究進展J.石河子大學學報(自然科學版),2001,04:342-346.11Salt D E, Smith R D, Raskin L. Phytoremediation J.Annu Rev Plant PhysiolMole Biol, 1998,49:643-668.12Chaney R L, Minnie M, Li Y M,et al.Phytoremediation of soil metalsJ. Current Opinion in Biotechnology 1997