土壤重金屬污染的植物修復(fù)-2

土壤重金屬污染

的植物修復(fù)目錄一、概念二、植物修復(fù)的特點(diǎn)三、土壤重金屬污染的植物修復(fù)原理四、修復(fù)植物的篩選五、展望六、發(fā)展歷程及成果七、驚變一、概念植物修復(fù)：指利用植物及其根際微生物的共存體系來吸收、容納、轉(zhuǎn)化、或轉(zhuǎn)移污染物的特性，通過在污染地種植植物，實(shí)現(xiàn)部分或完全修復(fù)土壤、水體和大氣污染的一門環(huán)境污染原位治理技術(shù)。通俗地講，植物修復(fù)主要是利用富集植物將土壤、水體或大氣中的污染物萃取出來，并輸送到根部可收割部分和/或地上部，通過收獲或移去富集了污染物的部分，從而降低污染物的濃度，達(dá)到對污染環(huán)境進(jìn)行治理的目的。

土壤重金屬污染的植物修復(fù)

植物修復(fù)修復(fù)對象為重金屬污染的土壤。通過植物的吸收、揮發(fā)、根際過濾、降解、穩(wěn)定等作用，可以凈化土壤中的污染物，達(dá)到凈化環(huán)境的目的。二、植物修復(fù)的特點(diǎn)修復(fù)植物主要包括：喬木（楊樹、柳樹等），灌木和草類（蕁麻、苜蓿等），農(nóng)作物（向日葵、大豆等）植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1、應(yīng)用廣泛，可用于處理土壤污染、凈化空氣和水體2、原位修復(fù)，不占場地，環(huán)境影響??；修復(fù)環(huán)境同時(shí)也美化了環(huán)境；是一個(gè)自然過程，易被公眾接受3、可使地表長期穩(wěn)定，不會(huì)形成二次污染或?qū)е挛廴疚锏霓D(zhuǎn)移，有利于生態(tài)環(huán)境的改善和野生植物的繁衍4、操作簡便、成本低廉植物修復(fù)技術(shù)的局限性其存在的主要問題是如何提高植物修復(fù)速率和效率。（1）一種植物通常只忍耐或吸收一種或兩種重金屬元素，對土壤中共存的其他金屬忍耐能力差，對其他濃度較高的重金屬則表現(xiàn)出某些中毒癥狀，從而限制了植物修復(fù)技術(shù)在多種重金屬污染土壤治理方面的應(yīng)用。（2）修復(fù)過程緩慢，比常規(guī)治理的周期長、效率低。（3）對土壤肥力、氣候、水分、酸堿度、排水與灌溉系統(tǒng)等自然條件和人工條件有一定的要求。植物受病蟲害襲擊時(shí)會(huì)影響其修復(fù)能力。（4）用于凈化重金屬的植物器官往往會(huì)通過腐爛、落葉等途徑使重金屬元素重返土壤，因此必須在植物落葉前收割植物器官并將其無害化處理。（5）修復(fù)土壤只能局限于植物根系所能延伸的范圍內(nèi)，一般不超過20cm土層厚度。三、土壤重金屬污染的植物修復(fù)原理植物修復(fù)的作用過程和機(jī)理原理植物提取、植物固定、植物過濾或根際過濾、植物揮發(fā)（一）植物提取也稱植物吸收（積累、萃?。?，即利用富集污染物能力較強(qiáng)的植物通過根系吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過程，將土壤、水體中的重金屬等轉(zhuǎn)移到地上部，通過收獲地上部分把污染物從中移除，并集中處理達(dá)到消除環(huán)境污染目的的技術(shù)。一些本來不具有超積累特性但通過一些過程可以誘導(dǎo)出超積累能力的植物超積累植物誘導(dǎo)的超積累植物通過向土壤中添加螯合劑，可以增加土壤溶液中金屬含量，也可以促進(jìn)金屬向植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)姆椒ǚQ為誘導(dǎo)植物提取一些具有很強(qiáng)的吸收重金屬并運(yùn)輸?shù)降厣喜糠e累能力的植物用超積累植物在其整個(gè)生命周期能夠來吸收土壤重金屬并降低其含量的方法稱為持續(xù)植物提?。ǘ┲参锕潭ㄖ参锕潭ㄊ抢弥参锉旧硖匦约耙恍┨砑游镔|(zhì)使環(huán)境中的重金屬流動(dòng)性降低，生物利用性下降，金屬對生物毒性降低，并且植物對重金屬的吸收降低，減少了重金屬向食物鏈的遷移，污染風(fēng)險(xiǎn)降低。通過植物枝葉分解物、根系分泌物對重金屬的固定作用、腐殖質(zhì)對金屬離子的螯合作用，可減少金屬被淋濾到地下水或通過空氣擴(kuò)散進(jìn)一步污染環(huán)境的可能性。通過選擇低富集的作物品種，達(dá)到污染土壤的充分利用及降低重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的目的。雖然植物固定并沒有將重金屬離子去除，徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問題，但是對于中度或輕度污染的土壤，可以通過作物品種的選擇保障重金屬污染土壤食物鏈的安全。（三）植物過濾或根際過濾是指利用超積累植物的富集特性，在根系或體內(nèi)濃縮（富集）污染水體中的金屬或有機(jī)污染物，達(dá)到污水處理的效果。對于用作根系過濾的植物其累積不一定要集中在莖葉，可以在根系。土壤植物根系過濾就是利用植物根系特性，通過改變根際環(huán)境，使重金屬的形態(tài)發(fā)生化學(xué)改變，通過在植物的根部積累和沉淀，減少重金屬在土壤中的移動(dòng)性。（四）植物揮發(fā)植物揮發(fā)是指利用一些植物來促進(jìn)重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)的形態(tài)，揮發(fā)出土壤和植物表面的過程。一些金屬，如砷、汞等可以被生物甲基化而形成可揮發(fā)性的分子。植物揮發(fā)為環(huán)境中具有生物毒性汞的去處提供了一種潛在可能性。植物揮發(fā)時(shí)將環(huán)境中的重金屬轉(zhuǎn)移至大氣，若從區(qū)域整體環(huán)境質(zhì)量考慮，利用植物揮發(fā)修復(fù)重金屬污染，應(yīng)以不損害大氣質(zhì)量為前提。四、修復(fù)植物的篩選植物是植物修復(fù)技術(shù)的核心，無論是土壤修復(fù)，還是水體修復(fù)。首先要選擇合適的修復(fù)植物。因此尋找可利用的修復(fù)植物并且進(jìn)行合理的種植是植物修復(fù)研究的熱點(diǎn)。目前全世界大約發(fā)現(xiàn)了400多種超積累植物，而最重要的超積累植物主要集中在十字花科。通過超積累植物的種植，吸收土壤中的重金屬元素以降低土壤重金屬含量，以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的，這是利用生態(tài)工程治理環(huán)境的一種有效方法。植物地上部富集的重金屬應(yīng)達(dá)到一定的量植物根部的重金屬含量應(yīng)低于植物地上部超積累植物的界定地上部

根部用于修復(fù)的植物應(yīng)具有以下幾個(gè)特性：（1）即使在污染物濃度很低時(shí)也有較高的積累速率；（2）能在體內(nèi)積累高濃度的污染物；（3）能同時(shí)積累幾種金屬；（4）具有一定的生物量和較快的生長速率；（5）具有抗病蟲害能力；（6）植物易于種植，便于人工或機(jī)械操作。五、展望植物修復(fù)技術(shù)以其安全、廉價(jià)的特點(diǎn)正成為全世界研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。它以太陽能為驅(qū)動(dòng)能源，適用于中、低濃度污染土壤的治理，具有良好的生態(tài)效益，更適合發(fā)展中國家的需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。但該技術(shù)研究和應(yīng)用時(shí)間較短，在理論體、修復(fù)機(jī)理及技術(shù)工藝上仍須進(jìn)一步完善，以下幾個(gè)方面的研究仍有待加強(qiáng)。有待加強(qiáng)的地方超積累植物的篩選與培育outlook基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究并舉植物修復(fù)技術(shù)的工藝研究將土壤-植物系統(tǒng)重金屬污染研究與基因工程、現(xiàn)代分子生物技術(shù)相結(jié)合（一）超積累植物的篩選與培育

我國的野生植物資源十分豐富，開發(fā)野生植物在植物修復(fù)中的應(yīng)用具有較大優(yōu)勢。但當(dāng)前我國對治理土壤重金屬污染的生物學(xué)修復(fù)法，尤其是對超積累植物的研究尚處于起步階段。因此，應(yīng)加強(qiáng)尋找、篩選和培育對重金屬具有超積累能力的植物研究，進(jìn)行超積累植物資源調(diào)查，了解其分布，收集并建立超積累植物的數(shù)據(jù)庫。（二）基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究并舉重金屬在植物體內(nèi)的存在形式，植物對重金屬超量吸收和積累及其解毒機(jī)制，超積累植物與根際微生物共存體系的作用，根際土壤環(huán)境條件下對重金屬的生物有效性制約機(jī)理等一系列基礎(chǔ)理論研究仍有待于進(jìn)一步探索。（三）植物修復(fù)技術(shù)的工藝研究通過應(yīng)用化學(xué)試劑絡(luò)合劑、螯合劑、微生物或土壤改良劑、酸堿調(diào)節(jié)劑等增加目標(biāo)重金屬的生物有效性，提高植物吸收速率。采取合理種植、科學(xué)施肥等耕作管理措施與技術(shù)，提高植物修復(fù)的速率?？傊参镄迯?fù)與化學(xué)修復(fù)結(jié)合，植物與微生物的聯(lián)合修復(fù)將大大提高植物修復(fù)的效率，具有更廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)重點(diǎn)研究。（四）將土壤-植物系統(tǒng)重金屬污染研究與基因工程、現(xiàn)代分子生物技術(shù)相結(jié)合近年來許多研究者通過大量試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，外源基因在植物體內(nèi)的高效表達(dá)可以提高植物吸收、運(yùn)輸、降解污染物的能力和修復(fù)的效率。因此，要利用基因重組培育出具有極強(qiáng)吸收富集重金屬的作物品種，從超積累植物中分離重金屬的載體和耐性基因，并克隆到生物量更高的植物體內(nèi)。同時(shí)，還要致力于土壤-植物系統(tǒng)重金屬元素的復(fù)合污染及元素間的交互作用和拮抗關(guān)系的研究，以及土壤重金屬污染治理的生態(tài)工程原理的研究。六、發(fā)展歷程及成果

植物修復(fù)是一種很有潛力、正在發(fā)展的清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)，也是一門正在崛起的新興邊緣學(xué)科植物修復(fù)治理環(huán)境污染的技術(shù)得到了很大發(fā)展，已成為人們普遍接受的去處環(huán)境污染物技術(shù)

人們開始對植物耐重金屬機(jī)理的研究前景廣闊很大發(fā)展

逐漸將注意力轉(zhuǎn)向超積累植物的研究超積累植物研究開始研究20世紀(jì)50～70年代20世紀(jì)70年代末至90年代初近20年來未來發(fā)展發(fā)展歷程研究成果近年來，中國科學(xué)院地理所、生態(tài)環(huán)境研究中心、浙江大學(xué)等單位在重金屬超積累植物領(lǐng)域中的研究取得了一定的進(jìn)展。報(bào)道了我國境內(nèi)的重金屬超積累植物共有5種1、砷超積累植物——蜈蚣草2、銅超積累植物——海州香薷3、大