土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)

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1、土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)上海農(nóng)業(yè)科技2009-4土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)石磊金玉青金葉華周勤華顧介明(上海市南匯區(qū)種植業(yè)技術(shù)推廣中心201300)摘要:土壤重金屬污染是當(dāng)今面積最廣,危害最大的環(huán)境問題.因其具有隱蔽,不可逆和后果嚴(yán)重等特點,缺乏理想的治理方法.筆者介紹了土壤重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù),為治理土壤重金屬污染展示了一條新的希望之路.關(guān)鍵詞:土壤,重金屬污染,植物,修復(fù)技術(shù)土壤是地理環(huán)境的重要組成要素,同水,大氣,生物等環(huán)境要素互為外在條件,相互聯(lián)系,相互影響.土壤位于地球陸地表面,是一個有機(jī)與無機(jī)的復(fù)合體,介于生物界

2、與非生物之間,并有固,液,氣三相共存,因此土壤與人和環(huán)境之間關(guān)系極為密切,是人類賴以生存的主要資源之一,還是物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的儲存庫,對環(huán)境變化具有高度的敏感性.土壤污染可引起和促進(jìn)水體,大氣,生物等環(huán)境要素的污染,它們總的表現(xiàn)為環(huán)境污染,所以土壤污染是環(huán)境污染的重要環(huán)節(jié).土壤重金屬污染是當(dāng)今面積最廣,危害最大的環(huán)境污染問題.目前最引人注意的是汞,鎘,鉛,鉻等重金屬所引起的土壤污染,它們具有很強(qiáng)的生物毒性,不僅降低土壤肥力和作物的產(chǎn)量與品質(zhì),而且惡化環(huán)境,并通過食物鏈危及人類的生命和健康,即使在濃度很低時仍可對人類及其他生物造成危

3、害.據(jù)估計,全球每年釋放到環(huán)境中的有毒重金屬高達(dá)數(shù)百萬噸,其中As為l2.5萬t,Cd為3.9萬t,Cu為14.7萬t,Pb為34.6萬t,Ni為38.1萬t,Hg為I.2萬t.由于重金屬污染毒性機(jī)制和生物效應(yīng)的復(fù)雜性,故土壤中重金屬污染一直是當(dāng)前研究的熱點.又因其污染具有隱蔽,不可逆和后果嚴(yán)重等特點,至今沒有找到理想的治理方法,因此需要探索在不破壞土壤生態(tài)環(huán)境的情況下治理重金屬污染的新途徑.近年來,植物修復(fù)技術(shù)的快速發(fā)展展示了一條新的希望之路,已引起國際土壤,植物營養(yǎng)學(xué)和環(huán)境科學(xué)界的濃厚興趣和政府部門的高度重視.有望成為一項治理土壤

4、重金屬污染的全新技術(shù),應(yīng)用前景廣闊.1植物修復(fù)的相關(guān)研究背景1.1植物修復(fù)的概念植物修復(fù)是指利用綠色植物來去除環(huán)境中的污染成分或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)的過程.植物修復(fù)主要是利用植物來消除由無機(jī)廢棄物造成的污染,主要包括植物提取,植物轉(zhuǎn)化,植物揮發(fā),植物固定及植物促進(jìn),其中運用最廣泛的是植物提取,主要通過尋找超高量累積重金屬的植物進(jìn)行播種,將土壤中的一種或幾種重金屬元素吸收,并將其轉(zhuǎn)移,貯存到植物莖葉,然后收割莖葉,離地處理以達(dá)到清除污染的目的.常用的兩種方法是螯合物輔助的植物提取技術(shù)(又稱做誘導(dǎo)的植物提取技術(shù))和連續(xù)的植物提取技術(shù),后者主

5、要利用目前缺乏的超富集植物.植物修復(fù)技術(shù)普遍被認(rèn)為具有物理,化學(xué)修復(fù)方法所無收稿日期:2009—06—0324——法比擬的費用低廉,不破壞場地結(jié)構(gòu),不造成地下水的二次污染,能美化環(huán)境,易為社會所接受等優(yōu)點,是一項很有發(fā)展前途的修復(fù)技術(shù).有專家估計,未來5年內(nèi),國際植物修復(fù)市場規(guī)模將達(dá)2O億美元.目前國外在利用植物修復(fù)鹵代烴,農(nóng)藥,汽油,柴油,重金屬,放射性物質(zhì),廢舊炸藥,處理污染填土淋濾液.分解處理空氣中的污染物質(zhì)或?qū)⒀趸D(zhuǎn)化為氮氣等多方面的研究已取得重要成果.我國在植物修復(fù)技術(shù)方面的研究也取得重大成果,如利用鳳眼蓮修復(fù)污水中的某些

6、農(nóng)藥,利用蜈蚣草葉片富集砷,利用印度芥菜對土壤中難溶態(tài)鎘的吸收等.1.2超富集植物通常,超富集植物的界定可考慮以下兩個主要因素:(1)植物地上部富集的重金屬應(yīng)達(dá)到一定的量;(2)植物地上部的重金屬含量應(yīng)高于根部.由于各種重金屬在地殼中的豐度及在土壤和植物中的背景值存在較大差異,因此,不同重金屬其超富集植物富集濃度界限也有所不同.目前采用較多的是Baker和Brooks(1983年)提出的參考值,即把植物葉片或地上部(干重)中含Cd達(dá)到100pg/g,含Co,Cu,Ni,Pb達(dá)到1000g/g,Mn,Zn達(dá)到10000pg/g以上的植物

7、稱為超富集植物.同時這些植物還應(yīng)滿足S/R>1的條件(S和R分別指植物地上部和根部重金屬的含量).目前國際上已報道的超富集植物已有400多種,但具有我國知識產(chǎn)權(quán)的超富集植物仍然不多.在這些超富集植物中,大多是Ni超富集植物(約300種),此外還有Co26種,Cu24種,se19種,Znl6種,Mnl1種,而Cd只有3～4種,且修復(fù)效果不理想.1.3cd超富集植物研究進(jìn)展Cd是一種對植物具有明顯毒性的重金屬元素,由污水,垃圾或含Cd氣體沉降而進(jìn)入土壤.土壤中的Cd會被植物吸收和積累而對植物造成危害,也可通過食物鏈,影響人們身體健康

8、.目前對于Cd超富集植物研究最多的是美國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(ARS)的農(nóng)學(xué)家魯福斯一切尼(RufusChaney),經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),一種開白花的小型十字花科菥屬植物阿爾卑斯菥(Thlaspicaer~escens)對土壤中的鎘