土壤重金属污染植物修复研究进展
土壤重金属污染植物修复研究进展
土壤学兰兴梅S2*******
摘要：植物修复是一项新兴的绿色环保重金属污染物修复技术。本文在概述我国土壤重金属污染物的种类和污染现状的基础上，阐述了植物修复类型与机理、植物修复影响因素、植物修复的限制因素，并提出提高修复效率的手段，最后对重金属污染物植物修复进行了展望。
关键词: 重金属；土壤污染；植物修复
土壤是人类及众多生物赖以生存发展的物质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响[1]。在经济全球化的大背景下，工业化和城镇化迅速发展，土壤污染日益严重[2]。重金属是土壤重要污染物之一，它在土壤中迁移转化，易于被植物或微生物吸收利用，继而通过食物链进入人体，引起各种生理功能改变，导致各种急慢性疾病，如慢性中毒、致癌和致畸等。同其他种类的污染物相比，重金属污染具有隐蔽性、毒性大、长期性和不可逆转性等特点[3]。如何防治土壤重金属污染已成为我国乃至全球的研究焦点。
物理、化学及生物的方法都可用于修复重金属污染土壤，但是植物修复长期以来被公认为是净化水土资源的一种绿色环保的方法[4]，它是一种能让土壤免受扰动、绿色、生态友好的生态修复技术。近年来，对重金属植物修复技术的研究，特别是耐重金属和超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用、以及根际物理化学特性研究方面已经取得了重要进展[1]。鉴于土壤重金属污染严重以及植物修复技术的重大意义，本文将从我国土壤重金属污染现状、植物修复技术以及植物修复技术的限制性因素三个方面进行综述，以期为该领域的深层次研究提供参考。
1我国土壤重金属污染物来源及污染现状
1. 1土壤重金属污染物种类及来源
重金属是指密度在 4. 0 以上的60 种元素或密度在 5. 0 以上的45 种元素，通常可以分为以下 3 类：(1) 具有生物毒性的金属汞( Hg) 、镉( Cd) 、铅
( Pb) 、铬( Cr) 、铜( Cu) 、锌( Zn) 、钴( Co) 、镍( Ni) 、锡( Sn) 、钒( V) 以及类金属砷( As) 、硒( Se) 等；贵重金属如( Au) 、银( Ag) 、铂( Pt) 、钯( Pd) 、钌( Ｒu)等; ( 3) 放射性金属铀( U) 、钍( Th) 、镭( Ｒa) 、镅( Am) 等[5]。重金属污染物来源广泛，我国重金属污染物主要来及采矿、冶炼、金属加工等工业排放的三废和农业上化肥和农药残留。我国主要重金属污染物来源详见表1。
表 1 我国主要土壤重金属污染物及来源
Tab.1 Main heavy metal pollutant and its resources 主要污染物来源
汞Hg 采矿业，化工业，电子工业，仪表制造业，冶金工业
镉Cd 冶金业，电镀业和颜料、涂料工业
铬Cr 铁路工业、耐火材料工业，电镀工业，皮革工业和染料、颜料
等工业
铅Pb 农业
砷As 采矿业和冶金业
镍Ni 电镀业，采矿、冶金、石油化工、纺织、印刷业等
银Ag 电镀业和照相业
铜Cu 采矿业及冶金业
锌Zn 采矿业，冶金业，造纸业，机械制造业等
1.2我国重金属污染现状
2014年4月17日，环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》指出，我国耕地土壤环境质量堪忧[6]。调查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。我国受重金属污染耕地面积逐年增长，1980年污染耕地面积266.7万公顷，1988年增加到666.7万公顷，1992年增加到1000万公顷[7]。重金属已成为土壤中长期存在的“毒瘤”，据不完全统计，我国每年因土壤金属污染而损失的粮食产量达1000万吨，直接经济损失达2000多亿元人民币。中国环境监测总站的资料显示，我国土壤重金属污染中最严重的是镉污染、汞污染、血铅污染和砷污染。近年来发生的重金属污染事件很多，2006年湖南湘江株洲镉
污染；2007年太湖、巢湖、滇池爆发蓝藻危机；2009年、2010年多地曝出的血铅超标事件；2012年初广西龙江镉污染；2014广西大新县重金属污染等。经统计，我国24个省(市) 城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320 个重点污染区中，污染超标的大田农作物种植面积为60.6 万公顷。重金属通过土壤影响食品安全性，进而影响人类的生命安全，如何高效快速地修复重金属污染土壤成为了我国农业可持续发展急需解决的问题。
2植物修复
2.1植物修复产生与发展
“植物修复”(Phytoremediation)是指将某种对污染元素具有特殊吸富的植物
种植在该元素污染的土壤上,并将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可
将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的。1583年意大利植物学家Cesalpino首次发现在意大利托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特殊植物，这是有关超富集植物(Hyperaccumulator)[8]的最早报道。1977年，Brooks提出了超富集植物的概念( hyperaccumulator)[9]。1983年，Chaney首次提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染物的思想。以后的研究证明这些植物是一些地方性的物种[10]，其区域分布与土壤中某些重金属含量呈明显的相关性[11,12]。
2.2植物修复类型与机理
2.2.1植物修复污染土壤的途径和调控机制
根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可分为植物提取(phytoextraction)、植物挥发(phytovolatilization)和植物稳定(phytostabilization)三种类型(表2）。
（1）植物提取是指利用一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物从土壤中吸取重金属，将其转移、贮存到地上部并通过收获植物地上部而去除土壤中污染物的一种方法[13]。该方法适合于从污染的土壤中去除如Pb、Cd、Ni、Cu、Cr、V或土壤中过量的营养物质如NH4、NO3等[14]。通过连续种植超积累植物即可将土壤中的重金属降到可接受的水平。比如，芥菜能够从土壤中吸收Pb、Cu和
Ni等重金属物质并将其转移到地上部分，吸收重金属物质的量通常能够达到自身干重的1-9%[15]。植物提取土壤污染物的过程和机制由4部分组成：①土壤中重金属污染物的释放，不同形态的土壤重金属污染物相互作用和转换后达到平衡
状态，转换为容易被植物根系吸收的重金属污染物；②根系对重金属污染离子的吸收；③引起重金属污染的离子从根向地上部运输；④植物地上部累积重金属污染离子。植物提取法不仅能够有效降低土壤中重金属污染物的含量，而且能够实现金属物质的回收利用，因此被认为是最经济有效的植物修复手段。
（2）植物挥发是利用植物根系分泌的一些特殊物质或微生物使土壤中的某些重金属转化为挥发形态，或者植物将某些重金属吸收到体内后将其转化为气态物质释放到环境空气中。研究表明，花椰菜能够吸收土壤中的Se并将其以甲基硒酸盐的形式挥发[16]，故能够有效减少土壤中Se的含量。然而这种方法只是改变了污染物存在的介质，释放到大气中的污染物将产生二次污染问题，仍会对人体造成伤害，故对环境安全存在一定风险。
（3）植物稳定是通过耐重金属植物及其根际微生物的分泌作用螯合、沉淀土壤中的重金属，以降低其生物有效性和移动性，达到固定、隔绝、阻止重金属进入食物链的途径和可能性，减少对环境和人类健康危害。试验证明，Agrostis tenuis和Festuca rubra能够稳定土壤中的Pb和Zn，但在稳定过程中，土壤中重金属的含量并没有减少，只是存在形态发生改变。当环境条件发生变化时，土壤中重金属可能会重新获得生物有效性。因此，这种方法不能彻底解决土壤中重金属污染问题。
表 2 重金属污染土壤的植物修复技术比较
Tab.2 Comparison of different phytoremediation approaches
植物修复技术
类型
优点缺点
植物稳定降低金属流动性，从而降低生物可利用
性
不能彻底去除土壤中
重金属离子
植物挥发无须对植物进行产后处理重金属转移到空气中，造成二次污染
植物提取能够积累高浓度的重金属元素，实现金
属的回收利用
地上部分处理问题
2.2.2超累积植物对污染物的富集及解毒机理
（1）活化。土壤中重金属污染物主要难溶态形式存在，故需要将其转化为可吸收态才能被植物吸收。超累积植物主要通过3种形式对土壤重金属污染物进行活化：①通过根系分泌的酸性物质强化植物根系对重金属污染元素的活化和吸收；②植物根系直接分泌污染物结合蛋白等与重金属污染物螯合；③植物通过体内污染物还原酶将高价重金属污染离子还原，增大重金属污染物在土壤中的溶解性，便于植物根系对其吸收[17]。
（2）解毒。重金属污染物对植物的毒害作用主要表现为两个方面：①重金属污染物离子能与酶活性中或蛋白质中的巯基结合，使细胞代谢紊乱。②重金属污染物会干扰细胞中物质的运输，并通过氧化还原反应而使细胞发生氧化损伤。超累积植物的解毒机制即通过细胞壁将重金属污染物沉淀，从而降低重金属污染物对植物体的生理毒性。重金属污染物主要与植体内各种蛋白结合而产生毒性，而超累积植物根系能够分泌较普通植物多的有机酸类物质并与重金属离子形成螯合物，降低重金属的毒性。也有一些研究表明，超累积植物通过液泡的房室化作用起到对重金属的解毒效果[18]。
表3某些植物种对重金属的超富集状况及其来源[20]
Tab.1 Some plant hyperaccumulators of heavy metals and references
重金属
元素Heavy metals 植物种
Plants
叶片中重金
属Cont.in
leaves(mg/kg
)
发现地点
Location
found
文献来源
References
Zn 遏蓝菜属(Thlaspi calaminare) 39600 德国
Reeves &Brooks(1
983)
Cd 遏蓝菜属(Thlaspi caerulescens) 1800 宾西法尼
亚
Li,et
al.(1977)
Cu Aeollanthus biformifolius 13700 扎伊尔) Brooks,et al.(1978）
Ni 叶下珠属(Phyllanthus serpentinus) 38100 新喀里多
尼亚
Kersten,et
al.(1979)
Co Haumaniastrum robertii 10200 扎伊尔Brooks(19
77)
Se 黄芪属(Astragalus racemosus) 14900 怀俄明Beath,et al.(1937)
Mn 串珠藤属(Alyxia rubricaulis) 11500 新喀里多
尼亚
Brooks,et
al.(1981)
金属在植物中的超积累是一种复杂的现象，因为超积累植物的金属吸收、转移和耐受分别受不同的基因控制，很难找到只耐受或只积累重金属的植物[19]。超富集植物是能超量吸收重金属并将其运移到地上部的植物（表3）。通常，超富集植物的界定可考虑以下两个主要因素：①植物地上部富集的重金属应达到一定的量；②植物地上部的重金属含量应高于根部。由于各种重金属在地壳中的丰度及在土壤和植物中的背景值存在较大差异，因此对不同重金属，其超富集植物富集浓度界限也有所不同。尽管目前世界上已经发现了大量的重金属超富集植物，但这些植物普遍存在生物量低、生长缓慢、地域性较强和修复时间较长等缺陷[1]。许多学者在寻找超富集植物的同时也开始关注对重金属具有耐性、适应性强、分布广泛和生物量高的一些能源作物和园林花卉等常见植物。这些植物与超富集植物相比体内重金属富集量很低，但因植物生物量及生长速度都远远大于超富集植物，即使体内重金属含量未达到临界含量标准，但同样时间内所积累的重金属绝对量反而比超富集植物积累的绝对量大，对重金属污染土壤的修复作用更大。表4为目前国内外学者研究发现的一些对单一或多种重金属元素，如铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、锰（Mn）等，具有耐性、富集和超富集能力的野生植物、能源作物和观赏花卉等。
表4国内外常见重金属耐性、富集和超富集植物[21] Tab.4 Common heavy metal tolerance and accumulation and hyperaccumulation
plants at home and abroad
植物名称
目标金属元素
植物名称
目标金属元素
Pb Zn Cd Cu Mn Pb Zn Cd Cu As
串叶松香草√桦树√
白三叶√海州香薷√
中华景天√油菜√银杏√银合欢√
紫茉莉√东南景天√√
全叶马兰√√√蜈蚣草√淡黄鼠李√√√大叶井口边草√吊兰√紫花苜蓿√
德国鸢尾√印度芥菜√
牛耳枫√龙葵√
大叶樟√伴矿景天√
蚊母√苍耳√
构树√凤尾蕨√
胜红蓟√√√√杂交狼尾草√√
2.3植物修复的主要影响因素
植物对土壤中重金属物质的积累效果取决于物理化学因素，包括重金属浓度、土壤pH、电导率等，土壤营养状况和重金属的形态。此外迁移速率以及土壤中磷、铅等微量元素和土壤生物活性也会影响植物修复的效果[22]。
（1）土壤因素。重金属进入土壤后会与土壤结合，土壤释放重金属的能力及重金属从土壤团里转移到植物根部的过程决定了金属的植物可利用性。黏土矿物具有吸附重金属离子的特殊表面，从而限制了植物对重金属物质的吸收。植物对重金属物质的吸收同样受到土壤pH值的影响。如Cu在土壤pH为5～7时活性最小，pH＞7.5时，溶出量增大。另外，土壤中有机质也会影响植物对重金属的吸收利用。
（2）植物因素。不同植物对重金属的积累类型和积累量不同。研究显示，庭荠属和李禾氏对Ni的吸收效果明显，高山萤属类对土壤中Cu、Co等吸收效果明显。Banuelos等[23,24]研究表明，在Se和Hg污染的土壤中分别种植芥菜和烟草，可使土壤中的Se和Hg通过挥发形式得以有效去除；Meagher等[25]研究表明在Se污染的土壤中种植洋麻可使土壤中Se3+转化为挥发性的甲基硒而得以去除。故针对不同的污染物选择不同的植物进行修复，能够有效提高植物修复效
率。此外，即使是同类植物，重金属的积累量也随器官不同发生变化。As富集植物蜈蚣草不同器官中的重金属含量为羽片＞叶柄＞根系；同样，天蓝遏蓝菜枝条中重金属物质的含量远高于根系，显示出其对Zn和Ca独特的富集能力。2.4 提高植物修复效率的手段
提高植物修复效率主要措施包括农艺措施，化学措施，微生物措施和基因工程措施。
（1）农艺措施。施肥可用于强化重金属污染土壤的植物修复，促进植物生长，提高植物生物量，进而提高植物累积重金属总量[26]。但需要注意的是，肥料的使用量需要适宜，过量使用化肥可能会降低植物的修复效率。如聂俊华等[27]报道，少量的氮肥能够提高植物对Pb的吸收效率，但植物对Pb的吸收能力随着氮肥水平增加而下降。另外，合理的植物栽培与田间管理如翻耕、搭配种植、刈割及轮作、间作、套作等同样会提高植物修复效率。Wu等[28]将超富集植物与普通植物进行套种，结果效果良好且降低了修复成本。
（2）化学措施。通过向土壤中施加化学物质，来改变土壤重金属的形态，提高重金属的植物可利用性来提高重金属的去除效果。当人工添加特定的螯合剂到土壤后，土壤固相吸附固定的重金属离子被活化释放并溶解进入土壤溶液，从而提高超富集植物对重金属的吸收富集效率[29]。Wu等[30]研究发现，在种植印度芥菜的Cu、Pb污染土壤中施加乙二胺四乙酸（EDTA）可显著增加印度芥菜地上部分的Cu、Pb含量。Debra等[31]也发现在利用印度荠菜修复土壤中Cd污染时，添加EDTA可使其体内Cd富集浓从131mg/kg提高到1283mg/kg。Zhou 等[32]研究表明EGTA可显著促进超富集植物对土壤中Cd的吸收。Quartacci等[33]发现施加NTA后印度芥菜地上部分Cd、Zn的浓度提高了2倍，Cu的浓度提高了3倍。
（3）微生物措施。根际微生物可以通过金属的氧化还原来改变土壤金属的生物有效性，或者是通过分泌生物表面活性剂，有机酸、氨基酸和酶等来提高根际环境中重金属的生物有效性[34]。赵根成等[35]发现，外源添加放线菌PAQ、shf2和细菌Ts37、C13能够促进超富集植物蜈蚣草的生长，提高其积累As的能力。王发园等[36]通过试验证明，将丛枝菌根真菌于植物联合培养，不仅能够减轻重金属对植物的毒害，还能有效提高植物对重金属的吸收和转化效率。Tiwari等[37]
从香蒲根际中分离出了一些菌株能有效钝化固定土壤中的Cu和Cd；马淑敏等[38]采用甜高粱与蚯蚓协同对Cd污染土壤进行修复，结果表明蚯蚓能显著提高高粱生物量以及对Cd的吸收量。
（4）基因工程措施。基因工程技术将金属螯合剂、金属硫蛋白(MTs)、植物螯合肽(PCs) 和重金属转运蛋白基因等转入超积累植物，能有效增加植物对金属的提取[39]，从而提高植物修复的效率。Gisbert等[40]将小麦PCs合成的TaPCSI 基因导入烟草中，烟草对Pb的积累量相对于野生型提高了1倍。同样，Mer A 转基因烟草去除Hg的能力是非转基因烟草的3～4倍。虽然利用基因工程手段提高植物修复效率存在一些问题[41]，但其仍是提高植物修复效率的一个有效手段。
3植物修复限制因素
3.1限制因素
虽然植物修复绿色环保，目前也取得了一系列修复效果，但植物修复也面临许多难题。
（1）效率低。一般植物对重金属富集量较低，要达到预期修复效果一般需要较长时间。如假设需要移除土壤中Cd 的总量为4 kg·hm-2。若植物地上部年产量为4t·hm-2(相当于常规作物如玉米、水稻的1/5[42])，需要连续种植20年才能将土壤Cd浓度降低1mg·kg-1。而目前所发现的超富集植物较小，且大多数为Ni 的富集植物，但所需修复的耕地大多数却是重金属的复合污染，多元胁迫下，植物修复时间将进一步延长。连续收获植物会导致土壤重金属有效性不断降低，植物对土壤重金属的吸收能力也会随之下降。其次植物修复能力通常在室内实验的条件下得出。而实际上，超积累植物多为野生型稀有植物，对生物气候条件的要求比较严格，区域性分布较强，严格的适生性使成功引种受到限制。即使引种成功，连年的种植也会使土壤养分逐步耗竭，病原微生物滋生，极易引起连作障碍等问题。
（2）二次污染风险。在植物收获的过程中，富集重金属的枯枝落叶极易随风或随附近的河流分散到邻近地区。如果落叶中重金属含量偏高，就会导致周围环境的二次污染，并扩散为面源污染。同时，植物落叶过程也是导致重金属在不同土层的再分配过程。土壤深层的重金属通过植物吸收带到地上部，这容易导致
表层土壤聚集更多的重金属。富集重金属的植物一旦被畜禽所误食，污染物就会转移至食物链中，造成更为严重的农产品的危机。除此，植物修复会产生大量的、高污染的植物残体，多年来，学者们对植物残体综合处置问题开展了一系列研究，如利用堆制、压缩、热解、焚烧、灰化、液萃取等方法提取残体中的重金属，但这些技术仍属于样品前处理范畴。由于目前处理成本过高，如何妥善管理和利用这些提取的重金属至今仍是个科研难题。
3.2改进方法
（1）超富集植物选育。我国国土广袤，气候地理条件复杂多样、植物资源丰富，为开展植物修复技术研究提供了优越的条件。目前，我国选育的超富集植物种类较少，筛选、培育、驯化超富集植物仍然是今后一个时期内植物修复研究领域的重要任务，特别是要加强木本超富集植物的选育工作。
（2）深化基础理论研究。植物对重金属元素的超富集、转化、转移、代谢机理，根际作用以及根际微生物群落的生态学和生理学特征，根际土壤环境条件对重金属的生物有效性制约机理，植物—微生物—重金属的相互作用，重金属元素在土壤中的吸附、解析、迁移机理等一系列基础理论问题有待深入研究。
（3）基因工程技术的运用。目前已发现的超富集植物大多存在根系浅、生物量小、生长缓慢等缺点，使植物修复技术应用受到限制。科研人员可以应用基因工程技术，将自然界中超富集植物的耐重金属、超累积基因导入到生物量大、生长速度快、抗逆性强、修复效率高的植物中去，从而获得高效的超富集植物。利用基因工程也可使植物将重金属元素富集在不可食用、易于收割的组织当中，避免修复植物被动物采食而使重金属元素进入食物链，便于修复植物的后期处理。近些年来，在Se、Hg、Cd、Zn等重金属元素转基因植物研究方面已初获成果，基因技术的应用将为植物修复广泛推广开辟新的途经。
（4）施肥技术的提高。重金属污染土壤常出现在矿区、废弃地等养分贫瘠区域，修复中需要根据待修复土壤的养分状况及超富集植物的需肥特性进行施肥；土壤中较高浓度的重金属元素会影响植物对营养元素的吸收，严重时会出现缺素症状甚至死亡；此外，超富集植物也会从土壤中带走大量营养元素，因此，需要通过施肥来确保超富集植物修复过程中的营养供应。
（5）环境友好型添加剂研发。选择合适的土壤添加剂是促进植物修复技术
发展和应用的重要课题。许多研究证明向土壤施用添加剂可以提高植物对重金属的积累速率和水平，但其环境安全性也受到高度重视，因此开发环境友好型添加剂是今后的一个重要研究方向。
（6）降低成本—转变土地利用方式。实际上，当前植物修复技术最大的制约因素就是成本问题：不能将土地撂荒，风险防控及植物残体的处理均不能产生经济效益，这种纯投入的方式无法自发进行。转变污染土地的利用方式，在修复土壤的同时，使污染农田能够得到再利用，这或许是一条长期良性的植物修复途径。
4展望
尽管存在诸多不足，但绿色、生态这一优势使植物修复技术仍是今后治理土壤重金属污染的一个重要方法，当前，探寻该技术的改进方法已成为该领域一个新的研究课题，同时也为植物修复技术带来了新的发展契机。为了能够将植物修复手段广泛的应用与实践当中，同时保证修复工作高效、顺利地进行，在今后应加强以下几个方面的研究：（1）继续寻找和开发生物量大、能超量累积放射性重金属以及能同时累积多种放射性重金属的植物；（2）基因工程手段与合理高效的水肥管理、轮作制度、刈割等农艺措施相结合（3）施用螯合剂虽可促进植物对重金属的吸收，但其活化作用一旦超出植物根系吸收的范围，就会增加污染风险。目前植物重金属收集技术还尚未实现，研发各种稳定技术，减少重金属向食物链转移的途径看起来更为可行。（4）深入探讨重金属的源与宿问题，正确认识不同条件下重金属的污染阈值，以转变污染土地的利用方式为主导，才能形成一整套有利润链条的良性修复模式。
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植物修复土壤重金属的研究进展
植物修复土壤重金属的研究进展 摘要：植物修复技术被认为是治理重金属污染最为绿色的方法，因为此技术成本低、实施方便、无污染。超富集植物的研究是重金属污染植物修复的重点，然而一种植物由具有富集重金属特性到应用于现实的重金 属污染修复并非易事。研究表明，在现实条件下，植物修复技术应用于治理土壤重金属污染中存在一些约束。本文系统地总结了目前超富集植物的研究方法和研究现状，详细叙述了镉、铜、砷、镍的污染现状、危害及最新的植物修复技术究 进展，通过分析超富集植物在现实条件下修复土壤重金属污染的不足，提出土壤重金属污染植物修复的方向。 关键词：植物修复；重金属；土壤污染 前言：当前,土壤受重金属污染状况在国内外都很严重,受到了越来越多的关注。植物修复技术是新近发展起来的一项用于处理土壤 重金属污染的生态技术,其机理主要是通过某些植物对重金属元素的吸收、积累和转化,达到减轻重金属污染土壤的目的。与传统的处理土壤污染方法相比,植物修复技术具有经济、简单和高效等优点。本文简要介绍了植物修复的几种类型,论述了当前国内外植物修复技术的研究进展。主要对超富集植物的概念和特征、成功案例与不足进行了阐述，集中介绍了镉、铜、砷、镍几种重金属污染及其植物修复技术，对土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植 物修复技术的强化措施进行了综述,希望能为植物修复的近期研究工作提供借鉴。 １．土壤重金属污染的严重性及常用治理方法 土壤重金属污染途径包括自然方式和人类 活动。自然方式主要是岩石的分化，人类活动主要是矿山开发、金属冶炼、农药等使用。目前，重金属造成的环境污染已成为世界范围内的严重问题。工业化的发展，干扰了自然平衡的生物地球化学循环，使得这一问题愈发的严重。对于生物来说，超过阈值的重金属浓度会产生不利影响，并干扰正常运转的生物系统。植物在重金属胁迫下，其根系生长受到影响，细胞膜透性增大，植物抗氧化酶系统和光合系统遭到破坏，并对基因产生毒害。与有机物质不同，土壤重金属基本上不可降解，会在环境中不断累积，导致土壤质量下降，农作物减产和农作物品质下降。另外，由于生物的富集作用，土壤重金属最终还可能通过食物链进入人体，其潜在危害极大。因此，重金属污染具有隐蔽性，毒性大，长期性和不可逆性的特点。仅在中国就有2.88×10^6h㎡土地由于矿山开采而遭到污染破坏，并以平均每年46700ｈ㎡的速度在不断增加，最终导致水土流失、异地污染等环境问题，这些遭到污染破坏的土地几乎完全没有植被的覆盖［１］。为了减少重金属污染对生态系统的影响，必须对已经污染的土壤进行治理。治理方法要综合考虑成本以及技术，因此非常具有挑战性。目前不同的物理、化学和生物方法已被用于此。传统的治理方法包括土壤焚烧、挖掘和填埋、土壤清洗、土壤冲洗、凝固和电固定［２－３］。由于物理和化学方法受到成本高、劳动力大、土壤改变的不可逆性、本地菌群等因素的制约，以及可能产生的二次污染，因此有必要研究成本低、效益高、环境友好的治理土壤重金属污染的方法。植物修复被认为是一个可供选择的治理重金属污染问题的新 型的绿色方法。 目前, 重金属污染治理技术主要分为三类: 化学法, 物理化学法, 生物修复法。生物修复法中的植物修复技术具有成本低, 不会造成二次污染, 且具有一定的可行胜等优点, 在土壤重金属污染处理领域得到广泛的研究。 ２. 土壤重金属污染的植物修复技术 ２．１土壤重金属植物修复的概念 植物修复是指利用植物和相关的土壤 微生物来减少土壤中污染物浓度或毒性的 方法，它是一种新型、高效、低成本的土壤重金属污染修复技术，具有就地适用的特点，是一种以太阳能驱动来整治的策略。植
土壤重金属污染对植物的影响及其机制研究
土壤重金属污染对植物的影响及其机制研究 摘要：土壤重金属的种类很多,但目前污染比较严重的主要有铜(Cu)和镉(Cd)。本文重点阐述了土壤重金属污染对植物生长结果、产量及植物光合作用的影响。单因素重金属污染时,不同的重金属种类及其土壤浓度对作物产量的影响不同；复合污染时,植物产量及对重金属吸收量与重金属浓度间表现出复合污染效应。 目前的土壤重金属污染研究主要集中在土壤和植物两方面,土壤方面的研究主要是针对土壤微生物、土壤酶活性及土壤的呼吸作用、氨化、硝化作用等生化指标[1～6],植物方面的重金属污染研究主要集中在植物的产量指标的影响上[7～12]。 1 土壤重金属对植物生长和结果的影响 植物对重金属的忍耐力:因植物种类、年龄、生活型、物候期以及环境条件而变化。植物生长在重金属污染的环境中,由于质膜是有机体与外界环境的界面,所以植物细胞质膜首先接触到重金属,相应地重金属首先并直接地影响到细胞质膜。重金属浓度越高,胁迫时间越长,对植物细胞质膜的选择透性、组成、结构和生理生化等的伤害就越大。 1.1 Cu 土壤Cu过多时能抑制果树生长。研究表明,褐土中施用过量的Cu能抑制苹果新梢的伸长,其抑制程度与Cu素施用量呈正相关。土壤Cu污染还能影响果树的生理代谢。当土壤Cu 施入量少于100 mg/kg时,CAT活性随Cu施入量的增加而稍有上升,但当Cu施入量大于100mg/kg时,CAT的活性便极显著地下降。Cu污染影响环境中植物的正常生长发育，引起Cu 在植物体内的积累并进入食物链系统。如种植于Cu土壤中的小青菜植株矮小、叶片发黄，生长于Cu污染土壤中的胡萝卜和小麦等植物的生长也受到明显抑制，而且Cu含量远远高于对照区域，超过Cu的食品卫生标准，对人体健康造成威胁重金属抑制植物生长的原因之一是重金属引起氧化胁迫，改变植物体内的生理过程,Cu可以改变植物生理过程而影响植物生长。 1.2 Cd 土壤Cd过量时同样会抑制果树生长。Gieslibski等研究表明,随着土壤Cd浓度的增加,草莓叶片生长受到显著抑制,由此提出:叶干重是衡量Cd对草莓生长影响的最好指标。张金彪研究发现,低浓度Cd(土壤中的Cd浓度≤10 mg/kg)对草莓生长有促进作用,而高浓度(土壤中的Cd浓度≥25 mg/kg)有抑制作用,且随着Cd浓度的增加,抑制作用增强。Cd处理使草莓结果数、果重、果实维生素C及矿质元素(如K、Ca、Cu、Zn、Mn、Fe)含量减少。果实中
数学建模A题 城市表层土壤重金属污染分析(基础教资)
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮 件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：胡小虎 日期：2011 年9 月 12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析，对于本题中所提出的问题一，我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图，然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征，然后，我们利用综合指数（内梅罗指数）评价的方法，对五个区域进行了综合评价，得出结果令人满意。对于问题二，我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析，得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放，和工业区污水的大量排放等等。对于问题三，我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出，发现大多数金属都呈中心发散性传播，同时经过分析，我们发现，如果考虑大气传播和固态传播，很难得出结论，在交通区，由于是汽车尾气造成的传播，发现重金属的传播无规律可循等，所以，我们考虑液态形式的传播，以针对地表水污染物的物理运动过程，以偏微分方程为建模基础，通过和假设和模型参数的估计，得出了可能污染源位置，最后，我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验，发现在参数变化在10%左右，模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点，，最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式，测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，地下水流动方向以及每年的生物降解量，降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据，我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点，由此，我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字：表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量
中国耕地土壤重金属污染概况
中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、
土壤重金属污染植物修复研究报告现状与发展前景
土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①2007-05-27 17:08 土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①作者】桑爱云。张黎明。曹启民。夏炜林。王华。【英文作者】 SANG Aiyun1） ZHANG Liming1） CAO Qimin1） XIA Weilin1） WANG Hua2）<1 Tropical Crops Genetic Resources Institute。CATAS。Danzhou。Hainan。 2 College of Agronomy。SCUTA。Hainan 571737）。【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所。华南热带农业大学农学院。海南儋州。【刊名】热带农业科学 , Chinese Journal of Tropical Agriculture, 编辑部邮箱2006年01期 桑爱云1>② 张黎明1> 曹启民1> 夏炜林1> 王华2> (1 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州571737。 2 华南热带农业大学农学院海南儋州571737> 摘要重金属污染是土壤污染中危害极大的一类, 重金属污染的防治及其修复是目前国际上研究的热点之一。综述了土壤重金属污染及其植物修复的方法, 概述了超富集植物的概念、植物修复的机制和方式, 系统阐述植物修复的应用前景和今后的研究方向。关键词重金属污染。植物修复。超富集植物分类号X5 3 Resear ch Advances and Development Prospect of Phytor emediation in Heavy Metal Contamination Soil SANG Aiyun1> ZHANG Liming1> CAO Qimin1> XIA Weilin1> WANG Hua2> (1 Tropical Crops Genetic Resources Institute, CATAS, Danzhou, Hainan 571737。 2 College of Agronomy, SCUTA, Danzhou, Hainan 571737> Abstr act Heavy metal contamination is extremely harmful in soil contamination. It is one of the research priorities in the world to control and remedy heavy metal contamination. Heavy metal contamination in soil and its phytoremediation are reviewed in this paper. At the same time, the definition of hyper-accumulated plants and the mechanism and measures of phytoremediation are described in detail. The perspectives in research and application of phytoremediation were expounded systematically. Keywords heavy metal contamination 。phytoremediation 。hyper-accumulator 热带农业科学CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE 2006 年 2 月第26 卷第 1 期Feb. 2006 Vol.26, No.1 ① 科技基础性工作和社会公益研究专项( 2004DI B3J073> 资助。
浅谈植物对土壤中重金属的吸附..
浅谈植物对土壤中重金属的吸附摘要：针对中国土壤中重金属污染加剧的趋势，为提高人们对土壤重金属污染的认 识，和人们对土壤中重金属污染的重视，特简要介绍相关情况。本文从土壤重金属 污染现状概况、植物对土壤重金属的吸收、影响植物吸收土壤中重金属的因素三个 方面介绍。并对植物修复土壤中重金属污染的理论提出展望。 关键词土壤；重金属；植物；吸收 Introduction to Plant for the Adsorption of Heavy Metals in Soil Abstract：With the soil pollution of heavy metals getting worse and worse,In order to improve people's knowledge on the soil heavy metal pollution,and the importance of heavy metal pollution in soil,so introduce something about heany metal pollution.This studies about soil heavy metal pollution status、the absorption of heavy metals from soil、the factors affecting plant absorption of heavy metals in soil. The prospect of the theory of phytoremediation of heavy metal pollution in soil is also proposed. Key words:soil;heavy metal;plant;absorption 引言 土壤是环境要素的重要组成部分，它不仅是农业生产的基础，而且还是人类环境的重要组成部分。它处于自然环境的中心位置，承担着环境中大约90%的来自各方面的污染物。然而，局部地球化学作用或者人为活动的强烈作用，尤其是近年来由于城市和工业的迅速发展，工业废弃物、城市固体废弃物、农业灌溉水污染、肥料和农药的施用，和城市污水处理厂污泥及大气污染的沉降，污染已从城市向周围蔓延。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中的重金属含量过高，并造成生态环境恶化的现象，土壤中的一些重金属元素在低浓度时，对植物而言是必须元素，但有些重金属元素在过量时就会对植物物产生毒害作用，如锌、铜、铬、镍、镉、汞、砷、铅等。 在我国，土壤重金属污染主要来自采矿、冶炼、电镀、化工、电子、制革、染料等工业生产的三废以及污灌、农药、化肥的不合理施用等。重金属在土壤中积累到一定限度就会对土壤一植物系统产生毒害，并可能通过接触食物链直接或间接地对人体健康产生严重危害。
浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术
浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。 1我国土壤重金属污染现状 随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548 万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤
土壤中重金属污染研究现状的文献综述
土壤中重金属污染研究现状 【摘要】近几十年来,随着人类对自然资源的过度开发和利用，农用化学物质种类、数量逐年增加，工业、城市污染逐渐加剧，导致土壤重金属污染日益严重。通过翻阅一些资料和文献，深入了解了土壤重金属污染的现状。本文分析了土壤重金属污染的概念，土壤重金属污染的相关特点，并归纳了土壤重金属污染的治理方式[1]。 关键词：土壤污染；重金属；防治措施；治理措施 2008年以来，全国已发生百余起重大污染事故，包括砷、镉、铅等重金属污染事故达30多起。频繁爆发的污染事故损失惨重，不仅增加了环境保护治理成本，也使社会稳定成本大增，而土壤污染修复所需的费用更是天价。 污染的加剧导致土壤中的有益菌大量减少，土壤质量下降，自净能力减弱，影响农作物的产量与品质，危害人体健康，甚至出现环境报复风险。一是生态关系失衡，引起生态环境恶化[2]。 1 土壤重金属污染的概念 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染[3]。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。 2 土壤重金属污染的影响 2.1 重金属在土壤中的形态 土壤中重金属形态的划分有两层含义，其一是土壤中化合物或矿物的类型，其二是操作定义上的重金属形态。土壤中重金属存在的形态不同，其活性、生物毒性及迁移特征不同，其生态效应和植物效应也不同。重金属能在一定的幅度内
土壤重金属污染的植物修复
土壤重金属污染的植物修复 【摘要】土壤重金属污染是急需解决的环境问题之一，植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。本文介绍了植物修复技术的概念、基本原理、研究现状以及优缺点，并展望了该领域今后的研究方向。 【关键词】植物修复；重金属；超积累植物；土壤 随着工业和农业的发展，重金属对土壤的污染越来越严重。土壤中重金属污染不仅直接影响作物的产量与品质，而且会通过食物链危及人类的健康和安全，如日本的痛骨病事件就是典型的例证。由于重金属污染物在土壤中难迁移，又不能被微生物降解，价态变化复杂，使得治理非常困难[1]。目前，常用的土壤污染修复方法有物理法、化学法和生物法(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等)[2]，大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。近年来出现的植物修复技术由于成本低、效果良好、环境友好等优点，正成为环境科学领域研究和开发的热点[3,4]。 1.植物修复技术及其机理 植物修复技术是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的[5]。根据机理不同分以下4种：植物萃取、植物稳定、植物挥发和植物转化。 植物萃取又称植物提取技术。重金属经植物根系吸收后，继而转移、贮存到植物茎叶，然后收割茎叶，从而达到去除土壤重金属元素的目的。植物萃取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物，要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点，并具备对多种重金属较强的富集能力(即超富集植物)[6]，植物萃取是目前研究最多且最有发展前景的植物修复方式，此技术的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。 植物稳定是耐性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用固定土壤中重金属的方式，包括了分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程，这些过程可降低重金属的生物有效性，防止其进入水体和食物链。然而植物稳定并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时的固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。 植物挥发是指利用植物去除土壤中的一些挥发性污染物的一种方法，即植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。植物挥发只限于挥发性的污染物(如Se，As和Hg等)，应用范围小，且此方法将污染物转移到大气中，对环境有一定的影响。 植物转化是指利用植物的根部及其它部位通过新陈代谢作用等生理过程将
土壤重金属污染论文
土壤重金属污染论文 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
姓名：曹兴国 班级：机设c126 学号：125950 土壤重金属污染问题 随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，对环境造成的危害越来越严重，土壤的重金属污染就是一个例子。土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害，土壤重金属污染治理已经刻不容缓。 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显着的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不
为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。 四川某乡的重金属污染是众多污染区域、污染类型中的一个案例，是长江上游地区的小规模金属冶炼、加工为主要产业的地区的典型代表。该乡自1989年起发展小高炉炼铜业，这些小高炉均无环保设施，生产采用的原料大部分为冶炼厂的下脚料，含有多种重金属元素。生产中释放的大量烟尘未经任何除尘处理，直接排向空中。经过大气中重金属沉降而造成污染。过量的重金属会引起植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，且重金属不能被土壤微生物所降解，在土壤中不断累积，同时为生物所富集并通过食物链在人体体内积累，进而危害人体健康。 土壤重金属污染的治理有以下几种方法： （1）工程治理。工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染。主要有客土、换土、翻土和去表土。客土是在污染的土壤上加入未污染的新土；换土是将以污染的土壤移去，换上未污染的新土；翻土是将污染的表土翻至下层；去表土是将污染的表土移去等。淋洗法是用淋洗液来淋洗污染的土壤；热处理法是将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物（Hg）挥发并收集起来进行回收或处理；电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走。工程治理措施效果彻底、稳定，但实施复杂、治理费用高、易引起土壤肥力降低。
土壤重金属污染状况及修复
土壤重金属污染状况及修复 中文摘要：重金属污染因具有毒性、易通过食物链在植物，动物和人体内累积，对生态环境和人体健康构成严重威胁。随着工业快速发展、农药及化肥的广泛使用，农田土壤重金属污染越来越严重，研究农田土壤重金属污染现状及修复技术对农产品安全具有重要意义。综合国内外农田土壤重金属污染状况，农田土壤重金属污染主要来源于固体废弃物堆放及处置、工业废物大气沉降、污水农灌和农用物质的不合理施用。该文综述了国内外有关农田重金属污染土壤修复技术（物理修复、化学修复、生物修复、农业生态和联合修复）的研究进展，并针对各种修复方法，阐述了其原理、修复条件、应用实例及其优缺点，重点论述了植物修复的机理和应用，提出了草本与木本联合修复可有效提高农田土壤重金属复合污染的修复效率，为农田土壤土壤重金属复合污染修复提出了新的途径。最后在对已有研究分析的基础上，提出了联合修复技术（如生物联合技术、物理化学联合技术和物理化学—生物联合技术）可以在一定程度上克服使用单一修复手段存在的缺点，可提高复合污染的修复效率、降低修复成本，未来应深入探索联合修复技术间的相互作用机理，以期为农田土壤重金属综合治理与污染修复提供科学依据。 关键词：农田土壤；重金属；污染；修复技术 Abstract; Heavy metal pollution caused by toxic, easily in the food chain through plants, animals and humans in vivo accumulation of the ecological environment and pose a serious threat to human health. With the rapid development of industry, the widespread use of pesticides and fertilizers, agricultural soil heavy metal pollution is getting worse, research Soil Heavy Metal Pollution and Remediation Technology is important for the safety of agricultural products. Comprehensive Farmland Soil Heavy Metal Contamination at home and abroad, mainly from heavy metals in soils contaminated solid waste deposits and disposal of industrial waste atmospheric deposition, sewage unreasonable application of agricultural irrigation and agricultural materials. This paper reviews the related farmland abroad Heavy Metal Contaminated Soil Research Progress (physical restoration, chemical remediation, bioremediation, ecological agriculture and bioremediation) repair, and for a variety of repair methods, described its principle, to repair the condition, application examples its advantages and disadvantages, Focuses on the mechanism and application of phytoremediation, herbaceous and woody proposed bioremediation can effectively improve the efficiency of heavy metals in soils repair compound contaminated soil farmland soil heavy metals contamination fixes proposed a new way. Finally, the existing research and analysis based on the proposed joint repair techniques (such as bio-technology joint, joint technical and physical chemistry physical chemistry - Biotechnology United Technologies) can overcome the disadvantages of using a single repair means exist to some extent, can improve repair efficiency combined pollution, reduce repair costs, Future should further explore the mechanism of interaction between the United repair techniques, with a view to the comprehensive management of heavy metals in soils and pollution remediation provide a scientific basis. Keywords: Soil; heavy metal; pollution; repair technology 1 土壤中重金属的污染现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源重金属进入这个体系! 重金属对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气 中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属废水灌溉农田，以及含重金属农药、磷肥的大量施用! 外来重金属多富集在土壤的表层!.工业生产上重金属释放到环境中的主要途径有采矿、冶炼、燃
土壤中重金属污染的现状研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/3d9160561.html, 土壤中重金属污染的现状研究 作者：董续郎朗 来源：《科学与财富》2016年第05期 摘要：土壤中重金属污染存在着巨大的环境风险。城市环境中的土壤重金属污染已经成 为普遍关注的环境问题。本文针对重金属污染的特点与来源，以及各国对土壤中重金属污染的现状进行研究，阐述了土壤重金属污染不同的危害，包含改变土壤性质的直接危害以及对空气环境和水环境的污染的间接危害，最重要的是这些危害导致对人类健康生活的影响。加强社会各界对土壤中重金属元素污染的认识，以推动对土壤中重金属污染的重视及研究。 关键词：土壤；城市：污染；重金属元素 土壤中的重金属污染已经成为当今环境科学中重要的研究内容，尤其是城市的土壤重金属污染越来越多的被人们关注。城市作为人们生活和生产高度聚集的场所，人口相对集中，种种人类活动都非常容易造成城市的污染。本文针对土壤重金属污染的来源及危害加以阐述，增加读者对土壤污染的重视。 1 土壤重金属污染概况 重金属指的是密度大于5.0g/cm3的45种化学元素，但是因为每一种重金属元素在土壤中的毒性区别很大，所以在环境科学中通常关注锌、铜、锡、钒、汞、镉、钴、镍、铅、铬、钴等。硒和砷两种非金属元素它们的毒性及某些性质与重金属相似，因此也将硒元素和砷元素列入重金属污染物的范围内[1]。由于土壤中本身含有的铁和锰含量较高，因而一般不太注意它 们的污染问题，但在某些强还原条件下，铁和锰所引起的毒害却不能被忽视[2]。 中国作为发展中国家，工业科学上的发展越来越重要，但是由此造成的污染也在加剧。城市作为人口密集的区域，汽车尾气的排放成为了土壤中重金属污染的主要来源。吴学丽[3]等 人运用地累积指数法研究了沈阳地区浑河、细河及周边农田的土壤中重金属污染状况，发现这些地区土壤中汞元素和锌元素含量较高。兰砥中[4]等人研究湘南某铅锌矿区事故之后导致周 围土壤的重金属污染情况，运用单因子指数和潜在生态风险指数评价土壤污染状况，发现该地区土壤中铅、锌、铜、镉等重金属污染严重，其中镉的污染指数最高。 国外学者早在20世纪末就针对城市中土壤中重金属污染进行研究，在英国的几大城市中对土壤中的汞、铅等重金属元素进行调查，他们观察到这几个城市中的土壤重金属污染与英国的工业发展活动与周围居民区的繁荣与否有着直接的关系。世界各个国家正逐步开展城市中土壤中重金属污染的研究。在对葡萄牙、苏格兰、斯洛文尼亚、西班牙、意大利和瑞典这6个欧洲国家城市土壤中的重金属总浓度进行调查研究，发现葡萄牙地区中汞的浓度比苏格兰低，可能是由于燃煤发电和取暖导致的[5]。
土壤重金属污染植物修复研究进展
土壤重金属污染植物修复研究进展 土壤学兰兴梅S2******* 摘要：植物修复是一项新兴的绿色环保重金属污染物修复技术。本文在概述我国土壤重金属污染物的种类和污染现状的基础上，阐述了植物修复类型与机理、植物修复影响因素、植物修复的限制因素，并提出提高修复效率的手段，最后对重金属污染物植物修复进行了展望。 关键词: 重金属；土壤污染；植物修复 土壤是人类及众多生物赖以生存发展的物质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响[1]。在经济全球化的大背景下，工业化和城镇化迅速发展，土壤污染日益严重[2]。重金属是土壤重要污染物之一，它在土壤中迁移转化，易于被植物或微生物吸收利用，继而通过食物链进入人体，引起各种生理功能改变，导致各种急慢性疾病，如慢性中毒、致癌和致畸等。同其他种类的污染物相比，重金属污染具有隐蔽性、毒性大、长期性和不可逆转性等特点[3]。如何防治土壤重金属污染已成为我国乃至全球的研究焦点。 物理、化学及生物的方法都可用于修复重金属污染土壤，但是植物修复长期以来被公认为是净化水土资源的一种绿色环保的方法[4]，它是一种能让土壤免受扰动、绿色、生态友好的生态修复技术。近年来，对重金属植物修复技术的研究，特别是耐重金属和超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用、以及根际物理化学特性研究方面已经取得了重要进展[1]。鉴于土壤重金属污染严重以及植物修复技术的重大意义，本文将从我国土壤重金属污染现状、植物修复技术以及植物修复技术的限制性因素三个方面进行综述，以期为该领域的深层次研究提供参考。 1我国土壤重金属污染物来源及污染现状 1. 1土壤重金属污染物种类及来源 重金属是指密度在 4. 0 以上的60 种元素或密度在 5. 0 以上的45 种元素，通常可以分为以下 3 类：(1) 具有生物毒性的金属汞( Hg) 、镉( Cd) 、铅
土壤重金属污染的危害及修复教学提纲
土壤重金属污染的危 害及修复
土壤重金属污染的危害及修复 摘要:土壤重金属污染问题越来越引起人们关注,阐明了土壤中重金属污染的来源、污染情况及造成的危 害,主要综述了目前国内专家、学者对土壤污染及生物修复的研究进展,结合我国具体情况,提出一些自己的看法. 关键词:土壤;重金属污染;生物修复 土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境恶化 的现象[1].环境污染方面所指的重金属主要指对农作物和人畜生物毒性显著的Hg、Cd、Pb、Cr、以及类金属As,还包括具有毒 性的Zn、Cu、Co,Ni、Sn、V等污染物,后者在常量下对作物和人体是营养元素,过量时则出现危害.加强土壤污染的化学及生态 研究对推动绿色食品和生态农业的发展具有重要意义. 1土壤中重金属元素的来源和污染状况 除了来自于土母质本身的重金属,土壤重金属污染主要来自于人类活动.研究表明:Pb、Cd、Hg、As与大气污染有直接关 系[2].来源于象汽车含铅汽油燃烧排放的尾气、工农业生产、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的气体,它们经过自然沉降和 雨淋进入土壤.公路、铁路两侧土壤中的重金属污染主要是Pb、Cr、Zn,Cu、Co、Cd等,大气汞的干湿沉降也可引起土壤中汞含 量的增高.
城市大量的工业废水流入河道,其中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉、污泥施肥而进入土壤.太原、淮阳污灌区土 壤中重金属的含量自污灌以来逐年增高.广州市郊污灌区农田中Pb、Cd、Hg、Cr、As等重金属污染超过临界值,残留超标率分 别达16%、100%、68%、16%和52%[3、4].研究还表明:用城市污水污泥改良土壤,重金属Hg、Pb、Cr的含量明显增加,青菜中 的Pb、Zn、Cu、Cd、Ni也增加[5]. 胡永定[6]通过对徐州荆马河区域土壤重金属污染成因的分析和研究,发现Cd是由垃圾施用和农灌引起的,Pb、Zn、Cu、Cr 是由垃圾施用引起的,As是农田灌溉引起的,Hg是各种途径都有.另外城市生活垃圾、车辆废弃物、垃圾堆放场附近土壤中重 金属的含量都高于当地土壤背景值,如北京郊区某垃圾场周边土壤中Cd含量是对照组的8倍.金属矿山的开采、有色金属的 冶炼排放的废水、重金属冶炼矿渣的堆放,工厂烟囱的排放物等,随着降雨淋溶被带入水环境或直接进入土壤,都会成为土壤 重金属的来源.许多研究表明:随着磷肥、复合肥的大量施用,土壤有效镉的含量在不断增加,作物吸收镉量也相应增加.据马 耀华等对上海地区菜园土研究发现:施肥后,Cd的含量从0.1mgkg- 1上升到 0.32mg kg- 1.魏秀国等人通过对广州市蔬菜地 土壤重金属污染状况调查及评价发现:铅污染最为普遍,其次是砷污染;就污染的程度而言,镉污染最为严重,其次为砷[7].
土壤重金属污染的植物修复技术
土壤重金属污染的植物修复研究 院系:生命科技学院 专业：农学 班级：农学101 姓名：刘忠臣 学号：20100114103 完成日期：2012-12-29
目录 摘要 (3) 关键词 (3) 引言 (4) 第1章土壤重金属污染的植物修复概念及特点 (5) 1.1 植物修复法定义 (5) 1.2 植物修复技术的特点 (6) 第2章超积累植物及其概念 (6) 第3章重金属污染的植物修复机理 (7) 3.1 植物根系对重金属的吸收 (7) 3.2 重金属由根系向地上部的迁移 (8) 3.3 植物地上部重金属的积累 (8) 第4章提高植物对土壤重金属修复的措施 (9) 4.1 调节土壤pH (9) 4.2 添加螯合剂等添加剂，提高重金属的生物可利用率 (9) 4.3 施加植物营养，促进植物对重金属的吸收 (10) 第5章结论 (10) 参考文献 (10)
摘要：土壤重金属污染越来越严重，对环境安全和农业可持续发展构成了严重威胁。所以，对土壤重金属污染的修复刻不容缓，世界各地的科学家对此的研究也越来越深入。其中，土壤重金属污染的植物修复以其独特的优点越来越受关注。科学家对土壤重金属污染的植物修复技术研究也越来深入，其配套技术也越来越完善。本篇论文主要对土壤重金属污染的植物修复做完整的介绍，并对其技术特点及应用做了详细的描述。对土壤重金属有超积累现象的植物的寻找与培育是今后对土壤重金属污染的植物修复研究的重中之重。 关键词：重金属污染植物修复超积累植物
引言 土壤重金属以其特殊化学性质，对环境污染的持久性以及强烈的生物毒性，一直被世界各国环境科学工作者作为研究的重点。近几十年来，由于农药和化肥的大量使用、废水或污水灌溉、工业废渣与垃圾填埋渗漏和大气沉降等，造成土壤重金属污染日趋严重。土壤重金属污染，改变土壤化学组成，直接或间接地破坏土壤的生态结构，通过土壤—作物系统迁移积累，进而影响农产品安全乃至人体健康。据估算，我国重金属污染的土壤约3亿亩，占耕地总面积的1/6左右，每年因重金属污染的粮食高达数百万吨。土壤重金属污染问题以对我国环境安全和农业可持续发展构成严重威胁，亟须解决。 对于土壤重金属污染的修复方法主要有植物修复技术、工程措施、热解吸法、玻璃化技术、电动修复、电热修复/电磁法修复、土壤淋洗、土壤固化技术、有机质改良法、重金属拮抗作用、微生物修复技术、农业生态修复、联合修复技术。 本文主要研究植物修复技术。土壤重金属污染和防治一直是国际上的难点和热点研究课题。当前，主要的土壤修复技术包括工程治理、化学治理、农业治理和生物治理等四种措施，其中植物修复技术，因其具有效果好、投资省、费用低、二次污染小等优点，被誉为绿色修复技术，日益受到人们的重视，成为污染土壤修复研究的热点。 随着城市化、工业化的进程加速，土壤重金属污染不断加剧。重金属污染已成为全球面临的最大的环境问题，2011年全国环境保护工作会议中明确提出，重金属污染是“十一五”凸显的重大环境问题，国务院已经批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》，重金属污染综合防治列为环境保护的头等大事，力争到2015年，进一步优化涉重金属产业的结构，完善重金属污染防治体系、事故应急体系及环境与健康风险评估体系。可见，重金属污染的防治将是未来我国环境保护工作的重点。植物修复技术是重金属污染治理的重要手段。