植物修復(fù)土壤重金屬污染

《土壤污染與防治》課程論文題目：土壤重金屬污染的植物修復(fù)學(xué)生姓名：馬玉琴學(xué)生班級(jí)：環(huán)境工程131班學(xué)生學(xué)號(hào)：2013011631所在院系：資源環(huán)境學(xué)院2016年5月20日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"土壤重金屬污染現(xiàn)狀 1\o"CurrentDocument"土壤重金屬污染概述 1\o"CurrentDocument"2.植物修復(fù)技術(shù)的引入 2\o"CurrentDocument"3植物修復(fù)技術(shù) 2\o"CurrentDocument"3.1植物修復(fù)技術(shù)的概念 2\o"CurrentDocument"3.2植物修復(fù)技術(shù)的類型 23.2.1根部過(guò)濾技術(shù) 33.2.2植物提取技術(shù) 33.2.3植物揮發(fā)技術(shù) 3\o"CurrentDocument"3.2.4植物穩(wěn)定技術(shù) 4\o"CurrentDocument"4植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用 4土壤重金屬污染的植物修復(fù)摘要近年來(lái)隨著工業(yè)及城市化進(jìn)程發(fā)展，我國(guó)農(nóng)田土壤面臨的污染風(fēng)險(xiǎn)越加突出，并受到越來(lái)越多的關(guān)注。其中由于重金屬在土壤環(huán)境中能持久存在，并可通過(guò)生物食物鏈積累、傳遞，對(duì)人類健康造成有害影響而受到特別的關(guān)注。植物修復(fù)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種主要用于清除土壤重金屬污染的綠色生態(tài)技術(shù)，是指利用植物吸收、分解、揮發(fā)或固定土壤中的重金屬，降低重金屬在土壤中的含量和有效態(tài)含量，從而降低其對(duì)生物的危害。關(guān)鍵詞：土壤重金屬，植物修復(fù)技術(shù)，超富集正文1土壤重金屬污染土壤重金屬污染現(xiàn)狀據(jù)估測(cè)，目前中國(guó)受污染的耕地面積近2000萬(wàn)hm2,約占耕地總面積的1/5U］，其中工業(yè)“三廢”污染1000萬(wàn)hm2［2］，農(nóng)田污灌面積已達(dá)130多萬(wàn)hm2［3］。每年因土壤污染而減少的糧食產(chǎn)量高達(dá)1000萬(wàn)t，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100多億元囹。土壤重金屬污染源包括“三廢”的排放、礦山的開(kāi)采和冶煉、化肥和農(nóng)藥的施用、城市生活垃圾的排放、污水灌溉和污泥農(nóng)用等。導(dǎo)致土壤污染的重金屬主要包括As、Co、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb等，一般為幾種重金屬的復(fù)合污染⑸。土壤重金屬污染概述土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)將重金屬帶入到土壤中，致使土壤中重金屬含量明顯高于背景含量、并可能造成現(xiàn)存的或潛在的土壤質(zhì)量退化、生態(tài)與環(huán)境惡化的現(xiàn)象⑹。土壤本身含有一定量的重金屬元素，如植物生長(zhǎng)所必須的Mn、Cu、Zn等。因此，只有當(dāng)疊加進(jìn)入土壤的重金屬元素累積的濃度超過(guò)了作物需要和忍受程度，作物才表現(xiàn)出受毒害癥狀，或作物生長(zhǎng)并未受害但產(chǎn)品中某種金屬的含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，造成對(duì)人畜的危害時(shí)，才能認(rèn)為土壤已被重金屬污染⑺。2.植物修復(fù)技術(shù)的引入重金屬污染土地的治理大致有客土法、石灰改良法、化學(xué)淋洗法等㈤。這些方法在污染土壤的改良和治理方面雖然具有一定的理論意義，但在實(shí)際應(yīng)用上往往都存在某些局限。比如說(shuō)加入土壤改良劑的沉淀法雖然在一定時(shí)期內(nèi)可以降低土壤溶液中重金屬離子的溶解度，但同時(shí)卻會(huì)導(dǎo)致某些土壤營(yíng)養(yǎng)元素的沉淀；淋洗法會(huì)同時(shí)造成營(yíng)養(yǎng)元素的淋失；客土法雖效果較好，但費(fèi)用昂貴，難以大面積工程推廣，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的植物修復(fù)技術(shù)以其安全、廉價(jià)的特點(diǎn)正成為研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。3植物修復(fù)技術(shù)3.1植物修復(fù)技術(shù)的概念植物修復(fù)技術(shù)是指利用植物吸收、分解、揮發(fā)或固定土壤中的重金屬，降低重金屬在土壤中的含量和有效態(tài)含量，從而降低其對(duì)生物的危害。其實(shí)質(zhì)是將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，而該種植物對(duì)土壤中的污染元素具有特殊的忍耐和超量積累能力，將植物收獲并進(jìn)行妥善處理（如灰化回收）后可將重金屬移出土體，以達(dá)到治理污染與恢復(fù)生態(tài)的目的⑼。3.2植物修復(fù)技術(shù)的類型根系是植物直接接觸土壤的器官，也是植物吸收重金屬的主要器官，重金屬到達(dá)根的表面主要兩條途徑：一條是質(zhì)體流途徑，即污染物隨蒸騰拉力，在植物吸收水分時(shí)與水分一起達(dá)到植物根部；另一條途徑是擴(kuò)散途徑，即通過(guò)擴(kuò)散而達(dá)到根部的表面。目前，利用植物改良土壤環(huán)境的4種方法主要是根部過(guò)濾技術(shù)(Rhizofiltration)、植物萃取技術(shù)(Phytoex-tration)、植物揮發(fā)技術(shù)(Phytovolatilization)和植物穩(wěn)定技術(shù)(Phytostabilizaton)［10］。3.2.1根部過(guò)濾技術(shù)根部過(guò)濾技術(shù)是指將特定的植物種植在重金屬污染的水體中，利用植物龐大的根系和巨大的表面積過(guò)濾、吸收、富集水體中重金屬元素后，將植物收獲處理，從而達(dá)到治理水體重金屬污染的目的mi。例如水科植物浮萍和水葫蘆可有效吸收和清除水體中鎘、銅和硒。目前用于根系過(guò)濾的植物有印度芥菜、鹽地鼠尾粟、寬葉香蒲等。進(jìn)行根濾作用所需要的媒介以水為主.因此根濾是水體，淺水湖和濕地系統(tǒng)進(jìn)行植物修復(fù)的重要方式，所選用的植物也以水生植物為主。3.2.2植物提取技術(shù)植物提取技術(shù)又稱植物萃取技術(shù)，是目前研究最多且最有發(fā)展前景的植物修復(fù)技術(shù)。重金屬經(jīng)植物根系吸收后，繼而被轉(zhuǎn)移、貯存到植物的地上部分，然后收割植物地上部分，從而達(dá)到去除土壤重金屬元素的目的"I。收獲植物中的重金屬元素還可以回收利用。植物提取技術(shù)利用的是一些對(duì)重金屬具有較強(qiáng)富集能力的特殊超積累植物。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的500多種超富集植物廣泛分布于45個(gè)科，其中Ni的超富集植物最多，主要是十字花科的庭薺屬。據(jù)報(bào)道，紅根莧可富集cs，對(duì)切爾諾貝利核電站1986年泄露后大面積土壤的核污染進(jìn)行植物修復(fù)有較大潛力。要求所用植物具有生物量大、生長(zhǎng)快和抗病蟲(chóng)害能力強(qiáng)的特點(diǎn)，并具備對(duì)多種重金屬較強(qiáng)的富集能力。此方法的關(guān)鍵在于尋找合適的超富集植物和誘導(dǎo)出超級(jí)富集體。3.2.3植物揮發(fā)技術(shù)植物揮發(fā)技術(shù)是利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)或微生物使土壤中的污染物被植物吸收和轉(zhuǎn)化，以揮發(fā)狀態(tài)排出植物體外，從而去除土壤重金屬污染［13］。植物揮發(fā)要求污染物被轉(zhuǎn)化后的毒性要小于轉(zhuǎn)化前的污染物質(zhì)，以減輕對(duì)環(huán)境危害。目前在這方面研究最多的是金屬元素汞和重金屬元素硒，如離子態(tài)汞(Hg2+),它在厭氧細(xì)菌的作用下可以轉(zhuǎn)化成對(duì)環(huán)境危害極大的甲基汞(Me—Hg)。利用細(xì)菌先在污染位點(diǎn)存活繁衍，然后通過(guò)酶的作用將甲基汞和離子態(tài)汞轉(zhuǎn)化成毒性小得多、可揮發(fā)的單質(zhì)汞Hg，這已被作為一種降低汞毒性的生物途徑之一。3.2.4植物穩(wěn)定技術(shù)植物穩(wěn)定技術(shù)是利用植物根際的一些特殊物質(zhì)使土壤中的污染物轉(zhuǎn)化為相對(duì)無(wú)害的物質(zhì)。這些植物通過(guò)根系分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過(guò)程可使污染物惰性化。也有人認(rèn)為，植物穩(wěn)定技術(shù)就是指污染物被植物的根吸收、在體內(nèi)富集，或者被吸附到根的表面，或者在根際區(qū)沉淀下來(lái)。植物及其根部可防止污染物被風(fēng)或水侵蝕而遷移，還可防止其在土壤中滲漏或擴(kuò)散。植物在植物穩(wěn)定中主要有兩種功能：一是保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲漏來(lái)防止金屬污染物的淋移;二是通過(guò)金屬根部的積累和沉淀或根表吸持來(lái)加強(qiáng)土壤中污染物的固定。應(yīng)用植物穩(wěn)定原理修復(fù)污染土壤應(yīng)盡量防止植物吸收有害元素，以防止昆蟲(chóng)、草食動(dòng)物及牛、羊等牲畜在這些地方覓食后可能會(huì)對(duì)食物鏈帶來(lái)的污染。然而植物穩(wěn)定作用并沒(méi)有將環(huán)境中的重金屬離子去除，只是暫時(shí)將其固定，使其對(duì)環(huán)境中的生物不產(chǎn)生毒害作用，但并沒(méi)有徹底解決環(huán)境中的重金屬污染問(wèn)題。如果環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物可利用性可能又會(huì)發(fā)生改變。因此，植物固定不是一個(gè)很理想的修復(fù)方法。4植物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)因其綠色生態(tài)而受到很大關(guān)注，四種方法中最有前景的是植物提取，亦即通常所指的植物修復(fù)。陳同斌是中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所環(huán)境修復(fù)中心主任，首席研究員、博士生導(dǎo)師、國(guó)家杰出青年基金獲得者，是我國(guó)植物修復(fù)和智能控制生物堆肥領(lǐng)域的主要開(kāi)創(chuàng)者和學(xué)術(shù)帶頭人。陳同斌的重金屬污染土壤4植物修復(fù)團(tuán)隊(duì)，從1997年開(kāi)始在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行土壤污染狀況調(diào)查，1999年在中國(guó)本土發(fā)現(xiàn)了世界上第一種砷的超富集植物一一蜈蚣草。蜈蚣草是一種通過(guò)孢子繁殖的蕨類植物，它可以將土壤中的重金屬，通過(guò)根系吸收到體內(nèi)，并轉(zhuǎn)移到地上部分。最后將地上部分焚燒，再作為危險(xiǎn)廢棄物集中填埋。焚燒后，重金屬的比例就不大了，在允許的范圍內(nèi)。填埋后，它釋放的那部分重金屬的含量通過(guò)再釋放已經(jīng)在環(huán)境背景值的水平以下，而在背景值水平以下的重金屬，一般不會(huì)顯示出它的毒性。就像一般的農(nóng)業(yè)土壤，均存在著重金屬元素，它們之所以不產(chǎn)生危害是因?yàn)樘幱诒尘爸邓組L參考文獻(xiàn)王先進(jìn)，《中國(guó)權(quán)威人士論中國(guó)怎樣養(yǎng)活養(yǎng)好中國(guó)人》，1997⑵中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所;國(guó)家科委高技術(shù)計(jì)劃司，1995高梁，《土壤污染及其防治措施》，1992(06)中國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和綜合生產(chǎn)力研究組，《中國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和綜合生產(chǎn)力研究》謝正苗;黃昌勇;徐建民《土壤污染化學(xué)》，1997王紅旗、劉新會(huì)、李國(guó)學(xué)等著《土壤環(huán)境學(xué)》，高等教育出版社張輝，《土壤環(huán)境學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社夏星輝;陳靜生《土壤重金屬污染治理方法研究進(jìn)展》，1997(03)劉秀梅，聶俊華,王慶仁.植物修復(fù)重金屬污染土壤的研究進(jìn)展[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(x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