矿区土壤重金属植物修复技术研究进展(英文)_

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Research Progress of Phytoremediation

Technology on Soils Polluted by Heavy Metals in Mining Areas

Ying WANG,Zhun XIANG,Hongzao HE,Chunguang REN,Chao SUN *

Institute of Biology,Guizhou Science Academy,Guiyang 550009,China

*Corresponding author.E -mail:chao_sun2000@https://www.360docs.net/doc/a3363027.html, Received:September 25,2012Accepted:October 8,2012

A

Agricultural Science &Technology,2012,13(10):2133-2136

Copyright 訫2012,Information Institute of HAAS.All rights reserved

Soil and Fertilizer

Abstract Phytoremediation is an efficient and economic ecological technology.It in -cludes phytostabilization,phytovolatilization,and plant absorption.In the research,status quo and progress of Phytostabilization and plant absorption in soils polluted with heavy metals in metal mines were summarized,including the characteristics and status quo of phytoremediation and selection method of hyperaccumulator.In addition,further research was proposed as well.

Key words Heavy metals;Polluted soils;Phytoremediation;Hyperaccumulator

R

ecently,soil pollution with heavy metals is increasingly serious in mining areas and

neighboring regions,threatening eco -environment,food security and peo -ples ’health.It is urgent to develop economic and high efficient soil restoration technology for environment improvement,which is a research hots -pot in environmental sciences,geological sciences and agricultural sciences [1-6].Heavy metals in soils in -clude Chromium (Cr),Lead (Pb),Mer -cury (Hg),Znic (Zn),Stannum (Sn),Cadmium (Cd)and Arsenic (As).Some of the heavy metals would have a direct effect on environment,such as Cd,Pb,Hg and As and some,as necessary microelements,would pol -lute environment if the contents ex -ceed a certain value,such as Zn and Cu.Presently,Cd,Pb,As,Pb and Hg are most studied [7].

The restoration methods of soils contaminated by heavy metals are physical method,chemical method and biological method,among which the first two,expensive and complicat -ed,usually destroy soil structure or biodiversity and are not suitable for soils polluted in large area [8-10].Biore -mediation technique,especially for

phytoremediation,enjoys many ad -vantages,such as safeness and low cost,eco -balance and environment -friendliness.However,some condi -tions should be satisfied,as follows:Plants tolerant to heavy metals or hy -peraccumulator should be selected;the theories and operation technolo -gies for optimal restoration effect should be obtained [11-12].Phytoremedi -ation on soils polluted by heavy metals can be observed from phytostabiliza -tion,phytovolatilization and plant ab -sorption.The researches available concentrate on the plants which would remove heavy metals efficiently (hy -peraccumulator)and plants which would prevent heavy metals being ab -sorbed (hyper -tolerant plants).

Characteristics of Phytore -mediation

Exploitation of metal mine is characterized with pollution by heavy metals.Hence,pollution reduction of heavy metal should be considered in treatment of soil erosion in mining ar -eas.Although the methods of heavy metal treatments are multiple,at home and abroad,phytoremediation proves optimal,which is economic,high -effi -

cient and safe.It has been an emerg -ing technology in restoration of soils polluted by heavy metals.

Phytoremediation refers to the natural ability of certain plants called hyperaccumulators to bioaccumulate,degrade,or render heavy metals in soils and can be classified into phy -toextraction,phytovolatilization,rizofil -tration,and phytostabilization.The first three are usually called removing pro -cess and the last one is called stabi -lization period.Phytoextraction is quite popular in research field.For restora -tion of heavy metals in metal mines,the plants with ability of hyper -collec -tion are mainly made use of.There -fore,soil erosion would be reduced and heavy metals in soils would be transferred into plants which would be processed together to be raw materi -als of industry production.

Status quo of Phytoreme -diation Research

Hyper -tolerant plants can make use of root absorption and collection a -bility to fix heavy metals in plant roots and rhizosphere soils,further reducing transferring ability of heavy metals in soils.Hence,bioavailability and bio -toxicity of heavy metals would drop ac -cordingly [13-14].With this kind of plants,vegetation coverage in mining area can be enhanced and erosion condi -tions would be improved.It is of practi -cal significance for ecological restora -tion and soil pollution restoration to grow the plants in metal mines.

Agrostis tenuis and Festuca rubra ,discovered by Smith and Brad -shaw [15],have been applied in heavy metal stabilization,such as Pb,Zn and

Cu in soils.What’s more,Zeamays, Hordeum vulgaris and Lolium perenne can also made use of in soil restora-tion[16].The absorption of Hypar rheni-ahrta and Zygophyllum fabago in Spain are not so strong,but Zn con-centration in soils is high.It can be concluded that the two plants might have concentration on Zn[17].According to related research,during interplant-ing period of Festuca arver nensis, Koeleria vallesiana and Anthyllis vul-neraria,the concentrations of Zn,Pb and Cd in leaves of first two were sig-nificantly lower than those of the plants grown alone[18].When Lupinus albus is applied in soils polluted by pyrite, soil pH was improved and availability of As and Cd were reduced,making more As and Cd around roots[12]. Johansson[19]conducted a test in fields of a junkyard of a copper mine in Cyprus and found that Pistaciater ebinthus and Cistuscreticus are hy-per-tolerant plant to Cu.

Zhang[20]and Liu[21]made research on dominant wild plants in a tailing pond in Tongling City and found that Dysophylla yatabeana and Cynodon dactylon are of poor absorption on heavy metals,but would tolerate the barren environment in the tailing pond and grow well.

Research on hyperaccumulator Hyperaccumulator is most popu-lar object in research fields with great potential.The kind of plants enjoy more advantages,such as tolerance to highly-concentrated heavy metal,con-centration ability on heavy metal(the accumulation ability is500times of that of common plants),rapid growth, more biological yield,and advanced root[22].Until now,more than400vari-eties of plants have been demonstrat-ed with high concentration to heavy metals.Hyperaccumulator list,issued in Canada,includes750varieties of plants,such as terrestrial plant,aquat-ic plant,wild and cultivated plants[23].

According to related researches, Thlaspi caerulescens is of high con-centration ability on Zn and Cd and the contents in overground plants are as high as3.96%and0.18%[24-27].Ebb et al.[16]reported that tissues of Brassica juncea contain as much as1/3of Zn. Hence,Brassica juncea would remove Zn pollution in soils more efficiently compared with Thlaspi caerulescens

and the yield of the former is10times

of the latter[14].Furthermore,Sedumal

fredii enjoys high concentration on Zn

and Cd and the tolerance,concentra-

tion and transferring ability to Cd are

much higher in mining compared with

other areas[28].In addition,Asplenium,

Viola baoshanensis and Phytolacca

acinosa are strong in concentration

on Cd and the last proved most signif-

icant[29-30].Solanum nigrum,Conyza.

Canadensis and Taraxacum mon-

golicum,with high concentration to Cd,

would tolerate stress from Cd,Pb,Cu

and Zn[31-32].Wei et al.[33]made research

on accumulation characters of weeds

in31species of17families and the re-

sults showed that the concentration

coefficients of overground parts of

Kalimeris integrifolio,Taraxacum

mongolicum and Herba Bidentis Bip-

innatae were all higher than1and Cd

contents in overground plants were

more than those in roots.Hence,the

three species can be concluded as hy-

peraccumulator to heavy metals.Ara-

bis gemmifera is with concentration

ability both to Cd and Zn[34].Holcus

lanatus would grow well in soils pollut-

ed by Zn or lacking Zn[35].Helianthus

annuus is proved with significant con-

centration ability in leaves and roots to

Pb[36-38]and Thlaspi rotundifolium is

also of concentration to Pb[39].Anti-

ochia et al.[40]made a pot experiment

on compound pollution of Cr,Cu,Pd

and Zn and determined that Pb and Zn

contents in Vetiveria zizanioides ex-

ceeded the standard of hyperaccumu-

lator and the contents in roots were

higher than those in stems;the ab-

sorption on Cr and Cu was lower.Ipo-

moea alpine and Haumaniastrum

katangense were of significant con-

centration on Cu and Zn[41-42].The test

conducted by Li et al.[43]indicated that

when Cu2+is96.5‰in soils,Cu con-

tent in Elsholtzia splendens would be

more than1‰,exceeding hyperaccu-

mulator standard.Based on soils con-

taminated by Cu,Pyatt[44]found that

leaves of Eucaly ptustor quata and A-

cacia retinoides contained Cu at0.21%

and0.19%,respectively.As con-centra-

tion in Pteris vittata is2.3%[45];Pteris

vittata,Pteris cretica,Potentilla longi-

folia and Phlomis umbrosa are optimal

plants for restoration of soils polluted

with As[46-48].Pityrogramme cal-ome-

lanos and Mimosa pudica are possible

hyperaccumulator to As[49].Some

plants,such as Berkhey acoddii,is of

concentration ability to Ni and the con-

centration of Ni can be as high as

5.5‰[50].Ni in Alyssum lenense mainly

exists in vacuole of Stomatal morphol-

ogy or star-shaped trichome and Ni

concentration in base part of vascular

plant is as high as15%-20%(dry

weight)[51].In addition,Austromyrtus

bidwilli and Phytolacca acinosa in

Australia enjoy good concentration on

Mn[52-53].

The research made by Zhang[20]

and Liu et al.[21]also showed that Com-

melina communis is of high concen-

tration ability on Cu,Zn and As;As

concentrations in Herba Bidentis Bip-

innatae,Setaria viridis and Artemisia

capillaris in pits can be over0.33‰;

Artemisia capillaries grow in soils in

pits and concentration coefficients of

Pb,Zn and As are all higher than1.

Hence,these plants are suitable for

soil restoration.Zhang[54]made a sur-

vey on polluted plants by heavy metals

in soils in tailing ponds and the results

indicated that Poaacroleuca,Gnapha-

lium affine,P.Aquilinum and Phytolac-

ca acinosa are of high concentration

on Mn;Poaannua L,Gnaphalium

affine D.Don and P.Aquilinum are of

high absorption and concentration a-

bility on Pb;Erigeron cannadensis,

Poaannua L,and Gnaphalium affine

are of high concentration ability on Cd;

the concentration ability of plants on

Mn,Pb and Cd still not achieved the

standard of hyperaccumulator.

Selection Methods of Hy-

peraccumulator

Presently,field sampling analysis

and pot-culture simulation are popular

among the selection methods.The

former,simple and rapid,is made use

of by most hyperaccumulators.The lat-

ter,in contrast,could be made use of

for plant in a whole growth period.

Compared with plants growing in metal

mines for a long term,the plants in pot-

culture simulation tests are domesti-

cated shorter.Thus,plants’charac-

ters can be researched and the genet-

ic genes against heavy metals can be

found based on response of plants on

Agricultural Science&Technology Vol.13,No.10,2012

pollutants.Hence,the primarily se-lected hyperaccumulators suitable to be grown in local areas should be an priority to be considered in choosing plants in mining areas to reduce soil erosion and restore the polluted soils[55].

Conclusions

In treating heavy metal pollution in metal mines,some measures should be taken,as follows:The pollution source of heavy metal should be re-duced or cut;“the three wastes”(waste,gas and industrial residue)in mine areas should be supervised to control the discharge;based on rela-tionship between plant biological char-acters and phytoremediation,some chelants or fertilizers can be made use of with the research fruits,at home and abroad.Therefore,development and protection should be both highlighted for metal mines to control heavy metal pollution effectively.

References

[1]ZHAO XO(赵晓欧),ZHOU PJ(周丕基).

The research on the abandoned land of mine in Guizhou(贵州省矿山废弃地研究)[J].Guizhou Geology(贵州地质), 2002,19(2):112-117.

[2]KNASMULLER S,GOTTMANN E,ST-

EINKELLNER H,et al.Detection of genotoxic effects of heavy metal con-taminated soils with plant bioassays[J].

Mutation Research,1998,420:37-48.

[3]ZHOU TF(周涛发),YIN HQ(殷汉琴),

ZHANG X(张鑫),et al.Speciation and bioavailability of lead in Tongling mining soil(铜陵矿区土壤中铅的存在形态及生物有效性)[J].Journal of Hefei University of Technology:Natural Science(合肥工业大学学报:自然科学版),2005,28(9): 1146-1150.

[4]TANDY S,SCHULIN R,NOWACK B.

The influence of EDDS on the uptake of heavy metals in hydroponically grown sunflowers[J].Chemosphere,2006,62

(9):1454-1463.

[5]LUO CL,SHEN ZG,LI XD,et al.En-

hanced phytoextraction of Pb and other metals from artificially contaminated soils through the combined application of EDTA and EDDS[J].Chemosphere, 2006,63(10):1773-1784.

[6]ZHOU TF,FAN Y,YUAN F,et al.A pre-

liminary investigation and evaluation of the thallium environmental impacts of the unmined Xiangquan thallium-only deposit in Hexian,China[J].Environ-

mental Geology,2008,54(1):131-145.

[7]ZHANG L(张莉),ZHOU K(周康).Cur-

rent status and countermeasures for

heavy metal contamination in soil in

Guizhou(贵州省土壤重金属污染现状与

对策)[J].Guizhou Agricultural Sciences

(贵州农业科学),2005,33(5):114-115.

[8]SALT DE,BLAYLOCK M,KUMAR

PBAN,et al.Phyto-remediation:a novel

strategy for the removal of toxic metals

from the environment using plants[J].

Biogeochemistry,1995,13:468-474.

[9]ALKORTA I,GARBISU C.Phytoreme-

diation of organic contaminants[J].Bio-

resource Technology,2001,79:273-

276.

[10]WEBER O,SCHOLZ RW,BHLMANN

R,et al.Risk perception of heavy met-

al soil contamination and attitudes to-

ward decontamination strategies[J].

Risk Analysis,2001,21:967-977.

[11]TU SX(涂书新),WEI CY(韦朝阳).The

progress and prospects of bioremedi-

ation studies in China(我国生物修复技

术的现状与展望)[J].Progress in Ge-

ography(地理科学进展),2004,23(6):

20-32.

[12]VZQUEZ S,AGHA R,GRANADO A,

et https://www.360docs.net/doc/a3363027.html,e of white Lupinplant for phy-

tostabilization of Cd and As pol-

lutedacid soil[J].Water,Air and Soil

Pollution,2006,177:349-365.

[13]BOULARBAH A,SCHWARTZ C,BIT-

TON G,et al.Heavy metal contamina-

tion from mining sites in South Moroc-

co:Assessment of metal accumulation

and toxicity in plants[J].Chemosphere,

2006,63(5):811-817.

[14]PRABHA K,PADMAVATHIAM MA,

LORETTA YL.Phytoremediation

technology:hyper-accumulation met-

als in plants[J].Water,Air and Soil

Pollution,DOI10.1007/s11270-007-

9401-5.

[15]SMITH RAH,BRADSHAW AD.Stabi-

lization of toxicmine wastes by the use

of tolerant plant populations[J].Trans-

actions of the Institution of Mining and

Metallurgy,1992,81:A230-A237.

[16]EBBS SD,LASAT MM,BRANDY DJ,

et al.Heavy metals in the environment:

Phytoextraction of cadmium and zinc

from a contaminated soil[J].Journal of

Environmental Quality,1997,26:

1424-1430.

[17]CONESA MH,FAZ A,ARNALDOS R.

Initial studies for the phytostabilization

of a mine tailing from the Cartagena-

La Union Mining District(SE Spain)

[J].Chemosphere,2006,66(1):38-44.

[18]FRROT H,LEFBVRE C,GRUBER W,

et al.Specific interactions between

local metallicolous plants improve the

phytostabilization of mine soils[J].

Plant and Soil,2006,282:53-65.

[19]JOHANSSON L,XYDAS C,MESSIOS

N,et al.Growth and Cu accumulation

by plants grown on Cu containing mine

tailings in Cyprus[J].Applied Geo-

chemistry,2005,20:101-107.

[20]ZHANG X(张鑫).Geochemical char-

acteristics and environmental effects

of heavy-metal elements releasing and

migrating in Tongling Mine Area,Anhui

Province(安徽铜陵矿区重金属元素释

放迁移地球化学特征及其环境效应研

究)[D].Hefei:Hefei University of Tech-

nology(合肥:合肥工业大学),2005.

[21]LIU Y(刘一).Wild plants restoration

potential and edible foods in Tongling

mining area(铜陵矿区野生植物修复潜

力研究及可食用性作物)[D].Hefei:

Hefei University of Technology(合肥:

合肥工业大学).

[22]THANGAVEL P,SUBHURAM CV.

Phytoextraction-role of hyper accumu-

lators in metal contaminated soils[J].

Proceedings of the Indian National

Science Academy,2004,70(1):109-

130.

[23]KUMAR PBAN,DUSHENKOV V,

MOTTO H,et al.Phytoextraction:The

use of plants to remove heavy metals

from soils[J].Environmental Science

and Technology,1995,29(5):1232-

1238.

[24]REEVES RD,BROOKS RR.Hyperac-

cumulation of lead and zinc by two

metallophytes from a mining area of

Central Europe[J].Environmental Pol-

lution Series A,1983,31:277-287.

[25]CUNNINGHAM SD,OW DW.Promis-

es and prospects of phytoremediation

[J].Plant Physiology,1996,110(3):

715-719.

[26]WHITING SN,LEAKE JR,MCGRATH

SP,et al.Positive response to Zn and

Cd by roots of the Zn and Cd hyper-

accumulator Thlaspicaerulescens[J].

New Phytologist,2000,145:199-210.

[27]SCHWARTZ C,ECHEVARRIA G,

MOREL JL.Phytoextraction of cadmi-

um with Thlaspicaerulescens[J].Plant

and Soil,2003,24:27-35.

[28]YANG XE(杨肖娥),LONG XX(龙新宪),

NI WZ(倪吾仲).Sedumal fredii,a new

Zinc hyperaccumulator(东南景天(Se-

dumal fredii)一种新的锌超富集植物)

[J].Chinese Science Bulletin(科学通

报),2002,47(13):1003-1006.

[29]LIU W(刘威),SHU WS(束文圣),LAN

CY(蓝崇钰).Viola baoshanensis,a

new Cadmium hyperaccumulator(宝山

堇菜(Viola baoshanensis)一种新的镉

超富集植物)[J].Chinese Science Bul-

letin(科学通报),2003,48(19):2046-

2049.

[30]NIE FH(聂发辉).Cd hyper-accumula-

tor Phytolacca acinosa Roxb and Cd-

accumulative characteristics(超富集植

物商陆及其富集效应)[J].Ecology and

Environment(生态环境),2006,15(2):

303-306.

[31]WEI SH(魏树和),ZHOU QX(周启星),

WANG X(王新),et al.Screening of

hyperaccumulative characteristics of

Vol.13,No.10,2012Agricultural Science&Technology

Agricultural Science &Technology Vol.13,No.10,2012

矿区土壤重金属植物修复技术研究进展

王莹,向准,贺红早,任春光,孙超*

(贵州科学院生物研究所,贵州贵阳550009)

摘要植物修复技术是清除土壤中重金属的一种有效、经济的生态技术。重金属污染土壤植物修复技术主要有植物固定、植物挥发和植物吸收等方式,总结了在金属矿区土壤重金属污染的植物固定和植物吸收修复技术研究方面的现状与进展,包括植物修复技术的特点、植物修复的研究现状、超富集植物的筛选方法,并提出了进一步研究的主要方向。关键词重金属;污染土壤;植物修复;超富集植物作者简介王莹(1982-),女,黑龙江齐齐哈尔人,硕士,从事植物学相关研究工作,E -mail:wangyinghouzi@https://www.360docs.net/doc/a3363027.html, 。*通讯作者:E -mail:chao_sun2000@hot https://www.360docs.net/doc/a3363027.html, 。收稿日期

2012-09-25修回日期2012-10-08

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Responsible editor:Xiaoxue WANG

Responsible proofreader:Xiaoyan WU

some weeds (杂草中具重金属超富集特征植物的筛选)[J].Progress in Nat -ural Science(自然科学进展),2003,13(12):1259–1265.

[32]WEI SH,ZHOU QX,WANG X,et al .

Potential of weed species applied to remediation of soils contaminated with heavy metals [J].Journal of Environ -mental Science,2004,16:868-873.[33]WEI SH(魏树和),ZHOU QX(周启星),

WANG X (王新),et al .Hyperaccumu -lative characteristics of some weeds distributed round a Pb-Zn mining site (某铅锌矿坑口周围具有重金属超积累特征植物的研究)[J].Chinese Journal of Environmental Engineering (环境污染治理技术与设备),2005,5(3):33-39.

[34]KUBOTA H,TAKENAKA C.Arabis

gemmifera is a hyperaccumulator of Cd and Zn [J].International Journal of Phytoremediation,2003,5:197-120.[35]RENGEL Z.Ecotypes of Holcus lana -tus tolerant to zinc toxicity also tolerate zinc deficiency [J].Annals of Botany,2000,86:1119-1126.

[36]CHANDRA SK,KAMALA CT,CHARY

NS,et al .Potential of Hemidesmus in -dicus for phytoextraction of lead from industrially contaminated soils [J].Chemo -sphere,2005,58:507-514.[37]BOONYAPOOKANA B,PARKPLAN

P,TECHAPINYAWAT DELAUNE RD,et al .Phytoaccumulation of lead by sunflower (Helianthus annuus ),tobac -co (Nicotiana tabacum )and vetiver (Vetiveria zizanioides )[J].Journal of Environmental Science and Health A,2005,40:117-137.

[38]SHARMA NC,GARDEA TJL,PAR -SONS J,et al .Chemical speciation and cellular deposition of lead in Ses -bania drummondii [J].Environmental Toxicology and Chemistry,2004,23:2068-2073.

[39]BROOKS RR.Plants that hyperaccu -mulate heavy metals.Walling ford [J].Centre Agriculture Bioscience Interna -tional,1998:384.

[40]ANTIOCHIA R,CAMPANELLA L,GH -EZZI P,et al .The use of vetiver for re -mediation of heavy metal soil contami -nation [J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2007,388:947-956.

[41]BAKER AJM,BROOKS RR.Terrestri -al higher plants which hyper accumu -late metallic elements —Review of their distribution,ecology,and phy -tocheistry [J].Biorecovery,1989,1:81-126.

[42]XIE XJ(谢学锦),XU BL(徐邦梁).Cop -per indicator plant:Elsholtzia hai -chowensis (铜矿指示植物海州香薷)[J].Acta Geologica Sinica (地质学报),1953,32(4):360-368.

[43]LI FM (李锋民),XIONG ZT (熊治廷),

HU HY (胡洪营).Copper toxicity and accumulation in Elsholtzia splendens (海州香薷对铜的蓄积及铜的毒性效应)[J].Chinese Journal of Environmental Science(环境科学),2003,24(3):30-34.

[44]PYATT FB.Copper and lead bioaccu -mulation by Acacia retinoides and Eu -calyptus torquata in sites contaminat -ed as a consequence of extensive ancient mining activities in Cyprus [J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2001,50:60-64.

[45]MA LQ,KOMAR KM,TU C,et al .A

fern that hyperaccumulates arsenic[J].Nature,2001,409:579.

[46]CAILLE N,SWANWICK S,ZHAO FJ,

et al .Arsenic hyperaccumulation by Pteris vittata from arsenic contaminat -ed soils and the effect of liming and phosphate fertilisation [J].Environ -mental Pollution,2004,132:113-120.[47]CHEN TB(陈同斌),WEI CY(韦朝阳).

Arsenic hyperaccumulation Nephrole -piscordifolia and enrichment chracter -sitics(砷超富集植物蜈蚣草及其对砷的富集特征)[J].Chinese Science Bulletin (科学通报),2002,47(3):207-210.[48]WEI CY(韦朝阳),CHEN TB(陈同斌),

HUANG ZC (黄泽春),et al .Cretan brake (Pteris cretica L.):an arsenic-accumulating plant(大叶井口边草——一种新发现的富集砷的植物)[J].Acta Ecologica Sinica (生态学报),2002,22

(5):777-778.

[49]VISOOTTIVISETH P,FRANCESCONI

K,SRIDOKCHAN W.The potential of Thai indigenous plant species for the phytoremediation of arsenic contami -nated land[J].Environmental Pollution,2002,118:453-461.

[50]ROBINSON BH,BROOKS RR,HOW -ES AW,et al .The potential of the high biomass nickel hyperaccumulator Berkheya coddii for phytoremediation and phytomining [J].Journal of Geo -chemical Exploration,1997,60:115-126.

[51]BROADHURST CL,CHANEY RL,AN -GLE JS,et al .Simultaneous hyperac -cumulation of nickel,manganese,and calcium in Alyssum leaf trichomes [J].Environmental Science and Technolo -gy,2004,38:5797-5802.

[52]BIDWELL SD,WOODROW IE,BA -TIANOFF GN,et al .Hyperaccumula -tion of manganese in the rainforest tree Austromyrtus bidwillii (Myrtaceae)from Queensland,Australia [J].Func -tional Plant Biology,2002,29:899-905.

[53]XUE SG,CHEN YX,REEVES RD,et

al .Manganese uptake and accumula -tion by the hyperaccumulator plant Phytolacca acinosa Rox b.(Phytolac -caceae)[J].Environmental Pollution,2004,131:393-399.

[54]ZHANG HZ(张慧智),LIU YG(刘云国),

HUANG BR(黄宝荣),et al .A survey of heavy -metal content in plants growing on the soil polluted by Manganese mine tailings(锰矿尾渣污染土壤上植物受重金属污染状况调查)[J].Chinese Journal of Ecology(生态学杂志),2004,23(1):111-113.

[55]LIN LJ (林立金),WANG LL (王礼亮),

CHEN QS (陈勤水).Special role of plants in soil erosion control measures of metal mines(金属矿山水土流失防治中植物措施的特殊作用)[J].Science of Soil and Water Conservation(中国水土保持科学),2008(6):95-96.

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

植物修复案例

拿什么拯救重金属污染土壤? “土壤中毒”不是耸人听闻,而是正在发生的事实。 在广西、云南、湖南等一些受到重金属污染区的土地上,原本正常生长的农作物会被超标的重金属毒死,人们难觅蔬菜和粮食的踪影。随着经济社会的发展,中国的土壤重金属污染日益严重。环保部此前估算的数据显示,全国每年因重金属污染的粮食高达1200万吨,造成的直接经济损失超过200亿元。国土资源部也称,目前全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染。 中国科学院地理科学与资源研究所陈同斌研究员告诉记者,因矿产资源采掘不当而使废弃采矿地大量裸露,并通过水流等途径污染农田,造成土壤中的重金属含量严重超标,直接影响到农作物的产量和品质,威胁人类健康。 他说,土壤污染问题的“弱势”,跟其隐蔽性和滞后性有关。大气污染、水污染和废弃物污染等问题一般都比较直观。比较典型的重金属污染物有砷、镉、汞、铬、铅、镍、锌、铜等,尤其是砷中毒的事件,我国每年都有报道。 但土壤的安全,又涉及人们的米袋子、菜篮子,事关人们的生命健康。因此,污染土壤的修复迫在眉睫。 ——谁来拯救—— 土壤重金属污染是全球面临的一个亟待解决的环境问题,传统污染土壤的修复方法不能从根本上解决问题。陈同斌研究员说,像淋洗法修复土壤,用化学溶剂对受污染土壤进行清洗,把重金属洗去,

这是比较彻底的解决办法,但是淋洗法除了耗费巨大和工程量大之外,还存在二次污染的问题。相对来说,借助植物特殊功能修复污染土壤的植物技术以其安全、廉价的特点正成为全世界研究和开发的热点。 陈同斌主持的“重金属污染土壤的植物修复技术”课题小组,在国际上率先开发出砷污染土壤的植物修复技术,并建立了第一个植物修复示范工程。他们的研究证实,蕨类植物蜈蚣草对砷具有很强的超富集功能,其叶片含砷量高达千分之八,大大超过植物体内的氮磷养分含量。 “植物修复可以细分成植物富集、植物稳定、植物阻隔等很多类型。但是目前植物修复的重点方向主要集中在以去除重金属为目的的植物萃取技术。植物修复萃取技术首先需要筛选和培育特种植物,特别是对重金属具有超常规吸收和富集能力的植物——俗称‘超富集植物’,种植在污染的土壤上,让植物把土壤中的污染物吸收起来,再将植物中的重金属元素加以回收利用。”陈同斌说,“大部分植物吸收的重金属都集中在根部,而超富集植物地上部分的吸收量要高于根系的吸收量。能成为超富集植物,一是植物在有毒重金属污染胁迫下生物量不能减少;二是植物吸收的重金属含量应该高于土壤中的含量。这样的超富集植物才具有实用价值,可以推广应用。” ■专家释疑 陈同斌:中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心主任,首席研究员、博士生导师、国家杰出青年基金获得者,是我国植

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。

土壤重金属污染及治理修复技术

土壤重金属污染及治理修复技术 摘要:由于冶炼、电镀、制革和电子等工业中三废的排放,以及各种金属矿山开采活动的增多,导致含有很多重金属的物质进入土壤,并由土壤间接进入周围的环境中,给周围环境造成很大的破坏,同时也在危害着人类的健康。本文重点讲述了土壤中重金属的存在形式和转移形式,并系统地介绍了传统的重金属污染修复技术和新型的重金属污染修复技术。 关键词:土壤;重金属污染;治理修复技术 1、土壤中的重金属存在形态和转移形式 重金属物质在土壤介质中的存在形态是衡量其对周围环境影响程度的关键指标,重金属在土壤中的主要存在形态有自由离子形态、可溶化合物形态、可交换离子形态、有机束缚形态或与其它离子形成氧化物硅酸盐氮化物等形态。一般情况下,可以通过重金属形态的探测和提取法将一些交换态和结合态的或者残渣态的金属络合物进行提取和分析,可用于这类技术方法提取的重金属有铅、镉、铜、锌等。[1]目前已知的重金属在土壤中有三种迁移方式,即由于植物对周围金属离子有吸附作用,重金属离子被移入植物体内,并随着食物链进入动物或人体内,也可能会随着植物的枯萎和腐朽再次回到土壤中。一些重金属物质以离子形式存在于地

下水和河流中,并随地下水和河流的四处流动而进行扩散,这就加重了对重金属污染进行治理的难度。最后一种方式就是重金属物质残留在土壤中,随着时间的推移慢慢氧化作用或者进行其他化学作用,在化学作用后与其他物质进行化合,最后将毒害作用减少。 2、传统的土壤重金属污染修复技术 2.1物理化学修复技术 物理化学修复过程即通过各种物理和化学手段从土壤 中除去或者分离含重金属的污染物,比如利用淋洗液将土壤中的固相重金属转移到土壤的液相中,再利用络合或者沉淀的方法使土壤富集,然后将富集液中含重金属的沉淀进行过滤并除去。在进行淋洗时,淋洗剂的选择是非常关键的问题。除此之外,可以用电动修复的方法,就是在固液相的土壤中插入电极,利用重金属导电性的原理,充分在电场的作用下引导并从土壤中移动出。然后进行筛选和过滤。也可以利用重金属与某些非金属阴离子在土壤中化合形成化合物的方法,在土壤中掺入适量的含有非金属阴离子的物质,使重金属阳离子和非金属阴离子不易分解的无害的化合物,或者可直接分离提取的化合物[2]。 2.2农业化学修复技术 农业化学修复技术就是采用大面积种植一些可以对重 金属物质进行有利吸收的农作物,从而利用植物自身的吸收

植物在污染土壤的修复中的应用

植物在污染土壤的修复中的应用 植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。植物修复的对象 是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。研究表明,通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用,可以净化土壤或水体中的污染物,达到净化环境的目的,因而植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。 土壤是陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层,是人类及众多生物赖以生存繁衍的物质基础之一。当进入土壤中的污染物超过土壤的自净能力,或污染物在土壤中的累积量超过了土壤基准值时,就会给生态系统造成一定的危害。近年来,随着工业化进程的加速,有机、无机的有毒有害物质对土壤环境的污染变得越来越严重,世界各国都面临着不同程度的土壤污染问题。对土壤造成污染的有毒有害物质主要有农药、重金属、石油等。据粗略统计,我国现有耕地1亿hm2。,其中受重金属污染的土地达到2000万hm2,受农药、化学试剂污染的农田达到6000多万hm2,污染程度达到了世界之最。植物修复作为生物修复中的一种重要类型,与传统的物理、化学修复方法相比,具有低耗费、治理效果明显、不易产生 副作用、资源可回收等特点。 植物修复污染土壤的机理 重金属植物对重金属的修复包括植物自身的吸收、运输以及植物的根际行为两方面的机制。①植物对重金属的吸收和富集,包括植物根系的吸收、植物向地上部分运输及在植物体内贮存。②植物的根际行为。植物根系由于生长发育和生理代谢活动,形成了一个不同于非根际的微生态系统,它是土壤、植物和微生物相互作用的场所,也是水分、养分和污染物进入植物体内的门户。 有机污染物有机化合物能否被植物吸收,并在植物体内发生转移,完全取决于有机化合物的亲水性、可溶性、极性和相对分子量。植物主要通过3种机制降解有机污染物:①植物从土壤中直接吸收代谢有机污染物。进入植物体内的一部分有机污染物会通过植物蒸腾作用挥发到大气中,但大多数有机污染物在植物的生长代谢活动中发生不同程度的转化或降解,被转化成对植物无害的物质(不一定对人畜无害),储存在植物组织中,只有较少的一部分被完全降解、矿化成二氧化碳和水。②植物产生的酶可催化降解有机污染物。植物的根和茎本身具有一定的代谢活性,而且这些活性是可以被诱导的,植物释放到根际土壤的酶等根系分泌物可以直接降解有机污染物。③根际有机污染物的生物降解。根际是受植物根系活动影响的根土界面的一个微区,也是植物一土壤一微生物与其环境条件相互作用的场所。植物的根系分泌物中含有的糖类、有机酸、氨基酸等物质为微生物的生命活动提供了能源,使其聚集在根际区域,从而有利于根际有机污染物的降解。研究表明,植物根际的微生物数量比非根际区高几十倍乃至几百倍,微生物的代谢活性也比原土体高,从而提高了植物对环境中有机污染物的降解效率。 植物对污染环境的适应模式 长期生长于污染土壤中的植物对环境胁迫往往形成了三类适应模式,各自特点为:①抵御:与根际周围的各类真、细菌组成菌根,形成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。

土壤重金属污染的植物修复

土壤重金属污染的植物修复 3 屈 冉1,2  孟 伟1  李俊生 133  丁爱中2 金亚波 3 (1中国环境科学研究院,北京100012; 2 北京师范大学水科学研究院,北京100875; 3 广西大学农学院,南宁530005) 摘 要 土壤重金属污染的危害范围广泛,使用传统的物理和化学修复方法成本高,对环 境扰动大,而利用植物修复的效果较为明显,易于操作。本文论述了土壤重金属污染的单一植物、植物与微生物联合、植物与化学方法相结合的修复方法,着重介绍了重金属超富集植物的研究和植物体内螯合肽(PCs )的合成。生物螯合剂的应用及土壤重金属污染的动物、植物和微生物的联合修复将是未来研究的热点。关键词 土壤污染;重金属;植物修复中图分类号 X131.3 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2008)04-0626-06Research progress on phytore m ed i a ti on of heavy m et a l con t am i n a ted so il 1QU Ran 1,2 , ME NG W ei 1,L I Jun 2sheng 1,D ING A i 2zhong 2,J IN Ya 2bo 3(1 Chinese R esea rch A cade m y of En 2 vironm ental Sciences,B eijing 100012,Ch ina;2 College of W ater Sciences,B eijing N or m al U niver 2 sity,B eijing 100875,Ch ina;3 A g ricultu ral College of Guangxi U niversity,N anning 530005,Chi 2na ).Ch inese Journal of Ecology ,2008,27(4):626-631.Abstract:The conta m inati on har m by s oil heavy metals is extensive .The cost of traditi onal phys 2ical and che m ical re mediati on methods is expensive .Moreover,the disturbance of traditi onal methods on envir onment is severe .It has been p r oven that phyt ore mediati on ismore effective than other methods and easily operated .This paper discussed the phyt ore mediati on technique of single p lants,co mbinati on of p lants and m icr obes,as well as combinati on of p lants and che m ical treat 2ment,and e mphatically intr oduced the research of hyperaccumulati on p lant and the synthesis of phyt ochelatin (PCs ).It is f orecasted that future disquisitive e mphases are the app licati on of bi o 2chelat or al ong with co mbinati on re mediati on of ani m als,p lants and m icr obes .Key words:s oil conta m inati on;heavy metal;phyt ore mediati on . 3国家自然科学基金项目(30440036)和中国环境科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目(30770306)。33通讯作者E 2mail:meng wei@craes .org .cn 收稿日期:2007206224 接受日期:2007212203 土壤是人类及众多生物赖以生存繁衍发展的物 质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中,当其积累到一定程度、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。重金属是土壤重要污染物之一。粗略统计,在过去的50年中,排放到全球环境中的Cr 212×104 t 、Cu 9139×105 t 、Pb 7183×105 t 和Zn 1135×106t,其中大部分进入土壤,致使 世界各国土壤出现不同程度的重金属污染(Singh,2003),中国土壤的重金属污染也十分严重(王新和周启星,2004)。土壤中的重金属离子可以作为中 心离子与土壤中的水、羟基、氨以及一些有机质中的某些分子形成螯合物,并在土壤中迁移转化,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。因此,有必要开展土壤重金属污染的生态修复。 传统的土壤重金属污染修复技术有排土填埋法、稀释法、淋洗法、物理分离法和化学法等。在20世纪80年代初期,土壤重金属污染的植物修复开始起步,目前关于这方面的研究比较多,是一项有发展前景的修复技术。与传统的处理方式相比,植物修复的主要优点是成本低,处理设施简单,适合大规模的应用,利于土壤生态系统的保持,对环境扰动小, 具有美学价值等特点。植物修复是生物修复(bi ore 2 生态学杂志Chinese Journal of Ecol ogy 2008,27(4):626-631

植物对土壤重金属污染修复的研究进展

植物对土壤重金属污染修复的研究进展 作者: 曾冰纯 指导教师: 杜瑞卿 摘要: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。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。重点涉及 了其中的植物提取和植物稳定两种修复类型,当它们与其他诸如稳定同位素标记技术、 基因工程技术等相结合时,可以提高植物的修复效果。而超积累植物由于其独有的生理 特性非常适用于大规模应用。最后探讨了植物修复技术在土壤污染治理中的一些不足、 发展趋势和研究重点。 关键词:植物修复; 重金属; 土壤; 引言 土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一,也是人类生存环境的重要组成部分.随着城市化、工业化、矿产资源的开发利用以及大量化学产品的广泛使用,土壤重金属污染日趋严重,威胁着人类的生存和发展.土壤中的重金属污染物不仅具有隐蔽性、不可逆性等特点,而且可经水、植物等介质进入人体,最终影响人类健康.因此,如何控制和减轻土壤重金属污染及其危害已成为了一个日益突出的问题.也正由于土壤重金属污染治理和恢复的难度大,迄今仍未找到理想的方法[1].重金属在土壤中的自然净化过程十分漫长,一般需要上千年时间.采用物理与化学治理技术(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等),不仅费用昂贵、需要特殊的仪器设备和培训专门的技术人员,而且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.通过种植超富集植物或一些对重金属抗性强、具有一定吸收富集能力且生物量大的特殊植物逐步提取土壤中的重金属元素,进而修复污染土壤的方法——植物修复技术,已成为人们研究的热点,且被认为具有巨大的商品化前景。 1 土壤重金属的来源及污染概述

重金属污染土壤的植物修复

立志当早,存高远 重金属污染土壤的植物修复 土壤是环境中特有的组成部分,是最宝贵的自然资源之一。在地球表面,土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带,是生态系统物质交换和物质循环的中心环节,是连接地理环境各组成要素的枢纽,是人类赖以生存的必要条件。然而,各种人为因素如工业污泥、垃圾农用、污水灌溉、大气中污染物沉降,大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等,使土壤遭受不同程度的破坏,致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值,并危及食物链安全与人类自身健康。 我国城市与工业废水年排出镉、汞等重金属为2700 吨左右,且相当一部分污染物通过灌溉途径进入农牧业生产环境,污染了耕地。灌溉水源中的镉、汞、铜、锌等重金属一旦进入土壤,就会被农作物吸收,从而残留在农产品中。受污染的水源和农作物还会危及畜禽健康,使畜禽产品受到污染。 在造成环境污染的重金属中,危害最大的是汞、镉、铬、铅、砷等,毒性稍低的是镍、铜、锌、钴、锰、钛、钒、钼、铋等。汞进入人体后被转化为甲基汞,有很强的脂溶性,易进入生物组织,并有很高的蓄积作用,在脑组织中积累,破坏神经功能,无法用药物治疗,严重时能造成死亡。镉进入人体后,主要贮存在肝、肾组织中,不易排出,镉的慢性中毒主要使肾脏吸收功能不全,降低机体免疫力以及导致骨质疏松、软化,引起全身疼痛、腰关节受损、骨节变形,如八大公害之一的骨痛病,有时还会引起心血管疾病等。铅对人体也是累积性毒物,铅能引起贫血、肾炎,破坏神经系统和影响骨骼等。砷是一种类金属,也是传统的剧毒物。 植物修复是一门新兴的环境治理技术。广义的植物修复就是利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害

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