植物修复土壤重金属污染

《土壤污染与防治》课程论文题目：土壤重金属污染的植物修复学生姓名：马玉琴学生班级：环境工程131班学生学号：2013011631所在院系：资源环境学院2016年5月20日目录1土壤重金属污染 (1)1.1土壤重金属污染现状 (1)1.2土壤重金属污染概述 (1)2.植物修复技术的引入 (2)3植物修复技术 (2)3.1植物修复技术的概念 (2)3.2植物修复技术的类型 (2)3.2.1根部过滤技术 (3)3.2.2植物提取技术 (3)3.2.3植物挥发技术 (3)3.2.4植物稳定技术 (4)4植物修复技术的应用 (4)土壤重金属污染的植物修复摘要近年来随着工业及城市化进程发展，我国农田土壤面临的污染风险越加突出，并受到越来越多的关注。

其中由于重金属在土壤环境中能持久存在，并可通过生物食物链积累、传递，对人类健康造成有害影响而受到特别的关注。

植物修复技术是近年来发展起来的一种主要用于清除土壤重金属污染的绿色生态技术，是指利用植物吸收、分解、挥发或固定土壤中的重金属，降低重金属在土壤中的含量和有效态含量，从而降低其对生物的危害。

关键词：土壤重金属，植物修复技术，超富集正文1土壤重金属污染1.1土壤重金属污染现状据估测，目前中国受污染的耕地面积近2000万hm2，约占耕地总面积的1/5[1]，其中工业“三废”污染1000万hm2[2]，农田污灌面积已达130多万hm2[3]。

每年因土壤污染而减少的粮食产量高达1000万t，直接经济损失达100多亿元[4]。

土壤重金属污染源包括“三废”的排放、矿山的开采和冶炼、化肥和农药的施用、城市生活垃圾的排放、污水灌溉和污泥农用等。

导致土壤污染的重金属主要包括As、Co、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb等，一般为几种重金属的复合污染[5]。

1.2土壤重金属污染概述土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象[6]。

土壤本身含有一定量的重金属元素，如植物生长所必须的Mn、Cu、Zn 等。

因此，只有当叠加进入土壤的重金属元素累积的浓度超过了作物需要和忍受程度，作物才表现出受毒害症状，或作物生长并未受害但产品中某种金属的含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤已被重金属污染[7]。

2.植物修复技术的引入重金属污染土地的治理大致有客土法、石灰改良法、化学淋洗法等[8]。

这些方法在污染土壤的改良和治理方面虽然具有一定的理论意义，但在实际应用上往往都存在某些局限。

比如说加入土壤改良剂的沉淀法虽然在一定时期内可以降低土壤溶液中重金属离子的溶解度，但同时却会导致某些土壤营养元素的沉淀；淋洗法会同时造成营养元素的淋失；客土法虽效果较好，但费用昂贵，难以大面积工程推广，近年来发展起来的植物修复技术以其安全、廉价的特点正成为研究和开发的热点。

3植物修复技术3.1植物修复技术的概念植物修复技术是指利用植物吸收、分解、挥发或固定土壤中的重金属，降低重金属在土壤中的含量和有效态含量，从而降低其对生物的危害。

其实质是将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的忍耐和超量积累能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后可将重金属移出土体，以达到治理污染与恢复生态的目的[9]。

3.2植物修复技术的类型根系是植物直接接触土壤的器官，也是植物吸收重金属的主要器官，重金属到达根的表面主要两条途径：一条是质体流途径，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水分一起达到植物根部；另一条途径是扩散途径，即通过扩散而达到根部的表面。

目前，利用植物改良土壤环境的4种方法主要是根部过滤技术(Rhizofiltration)、植物萃取技术(Phytoex- tration)、植物挥发技术(Phytovolatilization)和植物稳定技术(Phytostabilizaton)[10]。

3.2.1根部过滤技术根部过滤技术是指将特定的植物种植在重金属污染的水体中，利用植物庞大的根系和巨大的表面积过滤、吸收、富集水体中重金属元素后，将植物收获处理，从而达到治理水体重金属污染的目的[11]。

例如水科植物浮萍和水葫芦可有效吸收和清除水体中镉、铜和硒。

目前用于根系过滤的植物有印度芥菜、盐地鼠尾粟、宽叶香蒲等。

进行根滤作用所需要的媒介以水为主.因此根滤是水体，浅水湖和湿地系统进行植物修复的重要方式，所选用的植物也以水生植物为主。

3.2.2植物提取技术植物提取技术又称植物萃取技术，是目前研究最多且最有发展前景的植物修复技术。

重金属经植物根系吸收后，继而被转移、贮存到植物的地上部分，然后收割植物地上部分，从而达到去除土壤重金属元素的目的[12]。

收获植物中的重金属元素还可以回收利用。

植物提取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊超积累植物。

目前已经发现的500多种超富集植物广泛分布于45个科，其中Ni的超富集植物最多，主要是十字花科的庭荠属。

据报道，红根苋可富集cs，对切尔诺贝利核电站1986年泄露后大面积土壤的核污染进行植物修复有较大潜力。

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。

此方法的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。

3.2.3植物挥发技术植物挥发技术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污染物被植物吸收和转化，以挥发状态排出植物体外，从而去除土壤重金属污染[13]。

植物挥发要求污染物被转化后的毒性要小于转化前的污染物质，以减轻对环境危害。

目前在这方面研究最多的是金属元素汞和重金属元素硒，如离子态汞(Hg2+)，它在厌氧细菌的作用下可以转化成对环境危害极大的甲基汞(Me—Hg)。

利用细菌先在污染位点存活繁衍，然后通过酶的作用将甲基汞和离子态汞转化成毒性小得多、可挥发的单质汞Hg，这已被作为一种降低汞毒性的生物途径之一。

3.2.4植物稳定技术植物稳定技术是利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无害的物质。

这些植物通过根系分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程可使污染物惰性化。

也有人认为，植物稳定技术就是指污染物被植物的根吸收、在体内富集，或者被吸附到根的表面，或者在根际区沉淀下来。

植物及其根部可防止污染物被风或水侵蚀而迁移，还可防止其在土壤中渗漏或扩散。

植物在植物稳定中主要有两种功能：一是保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移;二是通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。

应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素，以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食物链带来的污染。

然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时将其固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，但并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。

如果环境条件发生变化，重金属的生物可利用性可能又会发生改变。

因此，植物固定不是一个很理想的修复方法。

4植物修复技术的应用植物修复技术因其绿色生态而受到很大关注，四种方法中最有前景的是植物提取，亦即通常所指的植物修复。

陈同斌是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，是我国植物修复和智能控制生物堆肥领域的主要开创者和学术带头人。

陈同斌的重金属污染土壤植物修复团队，从1997年开始在全国范围内进行土壤污染状况调查，1999年在中国本土发现了世界上第一种砷的超富集植物——蜈蚣草。

蜈蚣草是一种通过孢子繁殖的蕨类植物，它可以将土壤中的重金属，通过根系吸收到体内，并转移到地上部分。

最后将地上部分焚烧，再作为危险废弃物集中填埋。

焚烧后，重金属的比例就不大了，在允许的范围内。

填埋后，它释放的那部分重金属的含量通过再释放已经在环境背景值的水平以下，而在背景值水平以下的重金属，一般不会显示出它的毒性。

就像一般的农业土壤，均存在着重金属元素，它们之所以不产生危害是因为处于背景值水平[14]。

参考文献[1]王先进，《中国权威人士论中国怎样养活养好中国人》，1997[2]中国科学技术信息研究所;国家科委高技术计划司，1995[3]高梁，《土壤污染及其防治措施》，1992(06)[4]中国农业持续发展和综合生产力研究组，《中国农业持续发展和综合生产力研究》[5]谢正苗;黄昌勇;徐建民《土壤污染化学》，1997[6]王红旗、刘新会、李国学等著《土壤环境学》，高等教育出版社[7]张辉，《土壤环境学》，化学工业出版社[8]夏星辉;陈静生《土壤重金属污染治理方法研究进展》，1997(03)[9]刘秀梅,聂俊华,王庆仁.植物修复重金属污染土壤的研究进展[J].甘肃农业大学学报,2001,36(3)8-13。

[10]史宇,何玉科.重金属污染环境的植物修复及其分子机制[J].植物生理与分子生物学学报,2003,29(4):267-274.[11].王雁,缪昆.城市森林植物修复污染土壤的功能[J].东北林业大学学报,2003,31(5):65-67.[12].蒋先军,骆永明,赵其国,等.重金属污染土壤的植物修复研究.金属富集植物Brassicajuncea对铜、锌、镉、铅污染的响应[J].土壤,2000(2):71-74.[13].魏树和,周启星,王新.18种杂草对重金属的超积累特性研究[J].应用基础与工程科学学报,2003,11(2):[14] 陈同斌,范稚莲,雷梅等.磷对砷超富集植物吸收砷的影响及其科学意义[J].科学通报.2002, 47(15):1 156-1 159.]。