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4種植物修復技術在重金屬污染土壤中的應用

來源: http://www.modanoo.com/    發表日期:2015-09-18    瀏覽:4063

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土壤是生態環境的重要組成部分,是人類賴以生存的主要資源之一。近年來,土壤污染日益嚴重,其中重金屬污染土壤不僅面積大,且殘留時間長。當土壤中重金屬含量積累到一定的程度,會對植物系統產生一定的毒害作用,導致農作物的產量和品質下降、土壤退化,因重金屬污染每年糧食減產達1000多萬t,每年有1200萬t糧食是被重金屬污染的,年經濟損失在200億以上。另外,通過植物的吸附作用,重金屬可以進入植物體內,通過接觸和食物鏈等途徑,最終危害人們的生命健康。

1 重金屬及土壤重金屬

1.1 重金屬的概念 重金屬是指元素的密度大于6g/cm3,常見的有銅、鋅、銀、鎘、鉛、鉻、汞和錫等。重金屬離子是植物代謝必需的微量元素(如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Co2+等),如果過量則具有相當毒性。受到污染的土壤通常具有累積性、隱蔽性、滯后性和不可逆轉性,治理相當困難。

1.2 重金屬污染土壤重金屬污染土壤的主要影響因素如下:1)礦產資源的開采,采礦過程產生的大量廢水、廢氣、廢渣及采礦廢棄場地,都能使重金屬引起土壤污染;2)化肥和農業的大量使用,現代農業生產中,隨意濫用化肥和農藥,急劇增加農業土壤中重金屬含量,進而造成重金屬污染農業土壤;3)污水灌溉和污泥的利用,城市污泥的農業利用和含有重金屬的污水的農業灌溉都是引起土壤重金屬污染的來源;4)汽車尾氣的排放,由于汽車工業的發展,越來越多的汽車進入家庭,汽車排放的尾氣對公路兩旁的土壤重金屬污染尤為嚴重。

2 植物修復方法

金屬污染土壤的植物修復技術是利用植物修復和消除由有機毒物和無機廢棄物造成的土壤環境污染,其是一種利用自然生長植物或遺傳工程培育植物修復金屬污染土壤環境的技術總稱,主要通過植物系統及其根際微生物群落來移去、揮發或穩定土壤環境污染物。

2.1 植物提取法 種植一些特殊的植物,利用其根系吸收受污染土壤中的有毒有害物質,并將其轉移至植物的地上部分,最后通過收割地上部分物質的方式帶走土壤中的污染物。該技術最適合淺層且污染程度較低的土壤修復。

2.2 植物揮發法 利用植物根系分泌的一些特殊物質,使土壤中的汞、硒轉化為揮發形態以去除污染的一種方法。植物揮發只是將污染物從土壤中經植物轉移到人氣中進行稀釋,這一方法只適用于揮發性污染物,所以應用范圍小,并且將污染物轉移到大氣中對人類和生物有一定的風險。

2.3 植物固化法 利用植物根際的一些特殊物質使土壤中污染健康的風險就是植物固化法。其只是暫時將其固定,在這個過程中土壤重金屬的含量并不減少,之后包括分解、螯合、氧化還原等多種過程。

2.4 根際過濾法 在重金屬污染的水體中種植特定的植物,通過植物龐大的根系和巨大的表面積,過濾、吸收、富集水體中重金屬元素,之后收獲處理植物,達到治理水體重金屬污染的目的就是根際過濾。如有效吸收清除水體中鎘、銅和硒就利用水科植物浮萍和水葫蘆。

3 植物修復技術在重金屬污染土壤修復中的應用

超積累植物是植物修復中的主要作物,植物體中對重金屬元素的積累量超過普通植物100倍以上,超積累植物約有450種,廣泛分布于植物界的45個科,大多數屬于十字花科植物,以超積累鎳最多,有些能同時吸收和積累2種或2種以上的重金屬元素,目前植物修復技術具有巨大的市場潛力。

國內關于植物修復的研究起步較晚,但也取得了一系列的成果。陳同斌等首次在中國找到了砷的超富集植物蜈蚣草;對砷有很好富集作用的是大葉井口邊草,其地上部分含砷量可達694mg/kg;修復土壤鉛污染的富集效果較好的植物是魯白、芥菜,這些植物在溫室砂培盆栽條件下,進行鉛吸收和耐性實驗,發現其不僅生長快,且地上部分鉛含量超過1000mg/kg,遷移總量和遷移率都很高;超富集銅的植物是鴨跖草;通過野外調查和溫室栽培發現,東南景天是很好的鋅超富集植物,在天然條件下的地上部分鋅平均含量為4515mg/kg。

蔬菜也對土壤中的重金屬有一定的富集作用。辣椒、四季豆、萵苣、紅蘿卜均對汞有一定的富集作用(氣汞濃度為57.6±14.7ng/m3),富集汞的能力最強的是辣椒,最低的是萵苣。姚會敏等發現,不同類蔬菜及不同品種的同類蔬菜之間,吸收和累積金屬的能力存在顯著差異;在雜草中篩選出龍葵等植物,莖和葉中富集系數也大于1(鎘含量均超過l00mg/kg),認為是鎘超積累植物。

4 結語

植物修復技術在土壤修復中是綠色環保技術,社會生態綜、合效益良好,主要是治理的費用比原來傳統技術低很多,并且、該方法的治理成效具有永久性,在重金屬污染土壤治理方面值、得推廣。因此,提出植物修復概念后,很快成為環境領域的全球性研究熱點,在環保領域上植物修復技術將成為朝陽產業。

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