（作物栽培学与耕作学专业论文）化学强化措施对铅污染土壤植物修复效果的研究.pdf

青岛农业人学硕十学位论文摘要 中文摘要 本文研究了几种化学强化措施对植物修复重金属铅( p b ) 的效果，包括施用生理酸 性肥料氯化铵( n h 4 c i ) ，添加螯合剂乙二胺四乙酸( e d t a ) 对p b 污染土壤中雪里蔟 生长及吸收p b 的影响；喷施植物生长调节剂( 赤霉素类和细胞分裂素类) 、施用n p k 营养元素，硫磺等对p b 污染土壤中蕹菜生长及吸收p b 的影响；螯合剂e d t a 和低分子 量有机酸柠檬酸( c a ) 辅助下地被石竹修复p b 污染土壤潜力的影响，为利用本地优势 植物进行p b 污染土壤的植物修复技术的实际应用提供参考。本研究采用盆栽试验的方 法，得出如下结论： 施用生理酸性肥料氯化铵( n h 4 c 1 ) 可促进p b 污染土壤中雪里蕻的生长，低剂量 e d t a 对雪里蕻的生长没有明显影响，中、高剂量e d t a 使植株生长受到明显抑制；喷 施植物生长调节剂( 赤霉素类，细胞分裂素类) 、施用低量硫磺可促进p b 污染土壤中蕹 菜的生长 施用n h 4 c i 、e d t a 可显著提高雪里蕻各部分含p b 量及p b 迁移总量；在施用e d t a 的处理中，植株各部分舍p b 量和吸收p b 总量的最高值基本都出现在8 m m o l k g e d t a 的处理中施用n h 4 c i 的处理中，雪里蕻地上部含p b 量是对照的1 2 6 - 1 6 0 倍，最高 值为2 7 4 7m g k g ；添加e d t a 的处理是对照的9 8 2 5 2 2 5 倍，最高值在8 m m o l k g e d t a 的处理，其值为8 9 8 i i m g k g ；n h 4 c 1 的处理中，雪里蕻对p b 的转运系数是对照的 0 7 3 - 1 2 7 倍，e d t a 的处理是对照的7 0 7 - - , 1 3 6 6 倍，最高值在8 m m o l k g e d t a 的处理 中，转运系数为0 5 6 ；n i - i c i 的处理中雪里蕻地上部p b 迁移量为1 6 4 3 1 , - - 2 3 5 4 6 ，agpot e d t a 的处理为1 2 4 8 1 0 - - 3 3 4 5 3 8 p , g p o t ，是对照的9 7 8 以6 2 2 倍；添加e d t a 可提高雪 里蕻对p b 的转运量系数，其值为0 5 9 - 4 ) 6 7 ，是对照的3 9 3 , - - 4 4 7 倍，n h 4 c l 的处理中 转运量系数为0 1 1 , 4 ) 1 7 以上这些说明，p b 污染土壤中添加e d t a 可显著提高雪里蕻 对p b 的吸收能力及对p b 的转运能力，且效果好于添加n h 4 c l 的处理 一定浓度p b 污染土壤中，单施k 肥对蕹菜的生长无促进作用，且使各部分含p b 量及p b 迁移量降低；单施高量p 肥也会阻碍蕹菜对p b 的吸收；单施n 肥n p 配施、 n k 配施均能增加蕹菜地上部干重，p k 肥单施及配施均降低植株总重，n p k 营养元 素的其它处理均能增加植株总重，n p k 肥均使蕹菜叶绿素舍量增加因此，单施n 肥，n p 配施、n k 配施可显著促进p b 污染土壤中蕹菜的生长n p k 营养元素对蕹菜 地上部舍p b 的影响较为复杂：单施n 肥、低量n 肥与低量p 肥配施，高量n 肥与p 肥配施，低量n 肥与k 肥配施均能显著增加蕹菜地上部舍p b 量；单施n 肥、低n 低 p 配施，高量n 肥与p 肥配施，低量n 肥与k 肥配施均能促进蕹菜对p b 的吸收；地 上部p b 迁移量最大值在n j k 2 的处理中，为9 3 5 9 1 , g p o t ，是对照的4 8 8 倍，其次是 n 2 ，n l p l ，n i k i ，n l ，n 2 p i ，n 2 p 2 ，分别是对照的3 7 3 ，3 5 7 ，3 4 8 ，3 4 0 ，3 2 9 和 2 9 8 倍，n p ，n k 配施的处理与对照的比值在2 2 2 - 4 8 8 之间；转运量系数，单施n 肥、n p ，n k 配施的处理在0 3 8 0 5 4 之间，是对照的1 2 7 1 8 0 倍，最高值出现在 n i k 2 的处理中，其次是n 2 ，n l k i ，n l p i ，n l ，n 2 p i ，是对照的1 ”，1 7 0 ，1 6 7 ，1 6 0 和1 5 0 倍，n 2 k i ，n 2 k 2 的处理是对照的1 2 7 和1 3 3 倍；n p k 营养元素的所有处理中 以低量n 肥与高量k 肥配施( n l k 2 ) 使蕹菜吸收p b 的效果最好 p b 污染土壤中添加不同浓度的硫磺，土壤p h 值可随之显著降低，可提高蕹菜各部 分含p b 量及p b 迁移量，并且随硫磺施用量的增加而显著升高；喷施赤霉素类和细胞分 裂素类植物生长调节剂可显著提高蕹菜各部分含p b 量及p b 迁移量，提高植株对p b 的 转运系数，但对转运量系数无显著影响 青岛农业人学硕十学位论文 摘要 本文还采用盆栽试验，研究了不同质量摩尔浓度e d t a 和柠檬酸辅助下，地被石竹 修复p b 污染土壤的潜力结果表明：未施用e d t a 情况下，地被石竹的转运系数和生 物富集系数分别为0 3 1 加4 0 及0 2 5 1 5 8 ，且植株舍p b 量随土壤p b 浓度的提高而显著 升高；施用e d t a 情况下，地上部舍p b 量为5 2 2 2 - - 1 4 3 2 8 1m g k g ，转运系数为0 5 9 - 1 t 4 l 。 1 2 5 ，2 5 0 ，5 0 0 ，1 0 0 0 m g k g 的p b 添加水平上，施用5 m m o l k g e d t a 的处理，p b 迁移 总量分别是2 2 3 4 6 1 ，2 0 1 3 3 0 ，5 6 0 0 8 4 和2 0 8 3 1 6 9 9 盆，转运量系数为0 7 1 ，0 7 4 ，0 8 0 和0 9 0 ；1 0 m m o l k g e d t a 处理下，迁移总量分别是2 2 7 5 2 6 ，4 0 3 2 9 5 ，4 5 7 8 9 2 和 1 9 7 7 0 5 9 9 盆，转运量系数为0 8 0 ，0 8 4 ，0 ，9 0 ，0 9 1 添加柠檬酸的处理中地被石竹地 上部舍p b 量为3 2 2 9 7 8 9 7 3m g k g ，转运系数在0 3 5 o 7 4 之间；地上部p b 迁移量为 1 3 6 2 2 2 5 2 7 8 5 g p o t ，转运量系数为0 5 8 0 8 6 ；并且相同p b 浓度水平下。施用e d t a 的处理，地被石竹的舍p b 量及植株的p b 迁移量基本均高于施用柠檬酸的处理，地被石 竹对p b 的转运系数和转运量系数也均高于施用柠檬酸的处理这说明，p b 污染土壤中 添加e d t a 比柠檬酸更能增强土壤p b 的活性，更能促进地被石竹对p b 的吸收。因此， 地被石竹对p b 有较强的耐性，在e d t a 辅助下具有超富集p b 的潜力 关键词：铅污染土壤，雪里蕻，蕹菜，地被石竹，化学强化，植物修复 青岛农业人学硕十学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ee f f e c t so fc h e m i c a l l ye n h a n c e dt r e a t m e n t so np h y t o r c m e d i a t i o ni n1 c a dc o n t a m i n a t e ds o i lw e r e s m d i e di nt h i sp a p e r , i n c l u d i n gt h ee f f e c t so fa c i d i cf e r t i l i z e rn h 4 c i c h e l a t i n ga g e n te d l ao l l p h y t o r e m e d a t i o nb yb r a a s 耙aj u n c e al u s i n gi n5 0 0 m g k gl e a dc o n t a m i n a t e ds o i l ，t h ee f f e c t so fp l a n t g r o w t hr e g u l a t o rg i b b e r e l l i n ( g a ) a n dc y t o k i n i n ( c k ) ，s u l f u ra n dn p kn u t r i e n te l e m e n t so n p h y t o r e m e d i a t i o nb yi p o m o e aa q u a t i c a u s i n gi n5 0 0 r a g k gl e a dc o n t a m i n a t e ds o i l , a n dt h ee f f e c t so f e d 豫c i t r i ca c i do nt h er e m e d i a t i o np o t e n t i a lo fd i a n t h p l u m a r i u s f o rp h y t o r e m e d i a t i o ui nl e a d c o n t a m i n a t e ds o i l s 1 1 l cr e s u l t ss h o u l db ct a k e ni n t oa c c o u n tw h e nt h ep h y t o r e m e d i a t i o nt e c h n o l o g yi s a p p l i e dp r a c t i c a l l y p o te x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e di n t h eg r e e nh o u s e ，a n dt h em a j o rr e s u l t sa sf o l l o w s ： a c i d i cf e r t i l i z e rn h 4 c ic o u l d s i g u i f i c a n d yp r o m o t e t h e g r o w t h o fb r a s s i c aj u ? l c e al ，a n d i o w - e d t a ( 1 m m o l k g ) a p p l i c a t i o nh a dn os i g n i f i c a n ti n f l u e n c e o i li t ，m e d i u ma n dh i g hd o s ee d t a o b v i o u s l yh i n d e r e dt h eg r o w t ho ft h ep l a n t ；p l a n tg r o w t hr e g u l a t o rg i b b e r e l l i n ( g a ) a n dc y t o k i n i n ( c k ) ，a s m a l la m o u n to f s u l f u rc o u l ds i g n i f i c a n t l yp r o m o t et h eg r o w t h o f i p o m o e aa q u a t i c a a c i d i cf e r t i l i z e rn i g c la n dc h e l a t i n ga g e n te d t ac o u l ds i g n i f i c a n t l ye n h a n c e dt h el e a dc o n t e n ta n d t h et o t a ll e a dt r a n s l o c a t i o no f b r a s s 缸a j u n c e a 工a n dt h eh i g h e a to f t h a ti ne a c hp a r to f t h ep l a n tw a sf o u n d i nt h et r e a t m e n to f8 m m o l k g e d t aa p p l i c a t i o n w i t bt h ea i do fa c i d i cf e r t i l i z e rn i - h c la d d i t i o n t h ep b c o n t e n ti ns h o o t sw a s2 1 6 2 2 7 4 7 m g k g , t h er a t i oo fp bc o n t e n ti ns h o o t st ot h a ti nr o o t sw a s0 0 3 , 0 0 5 2 0 7 3 1 2 7t i m e so ft h ec h e c k t h et o t a ll e a dh - a n s l o o i t t i o ni ns h o o t so fb r a s s 配aj u n c e a 工w a s 1 6 4 3 l 2 3 5 4 6 u # p o l a n dt h el e a dt r a n s p o r t a t i o nc o e 币c i e n tw a s0 1 l 0 1 7 ；w i 出d i f f e r e n tm a s sm o l a r c o n c e n t r a t i o n so f e d t aa p p l i c a t i o n , t h el e a dc o n t e n ti ns h o o t sw a s1 6 8 7 2 - 6 9 6 ，5 2m g k s a9 8 2 5 2 2 5t i m e s “t h ec h e c k t h er a t i oo f p bc o n t e n ti ns h o o t st ot h a ti n1 o o t sw a s0 2 9 , 0 ，5 6 , 7 0 7 1 3 6 6t i m e so f t h ec h e c k , t h et o t a ll c a dt r a m l o c a t i o ni ns h o o t so ft h ep l a n tw a s1 2 4 8 1 0 - 3 3 4 5 3 8 l a g p o t 9 7 8 2 6 ，2 2t i m e so ft h e c h c c ka n dt h el e a dt r a n s p o r t a t i o nc o e f f i c i e n tw a s0 5 9 6 7 3 9 3 4 4 7t i m e so f t h ec h e c k i ti si n d i c a t e d t h a ti np b - c o n t a m i n a t e ds o i l s a c i d i cf e r t i l i z e rn h 4 c la n dc h e l a t i n ga g e n te d t aa p p l i c a t i o ne n h a n c e dt h e l e a du p t a k eo f b r a s s i c a j u ，m 厶，a n de d t aw a sm o r ee f f e c t i v et h a l ln h 4 c lf b rp h y t o r e m e d i a t i o no f l e a d c o n t a m i n a t e ds o l l b y b r a s s i c a j u n c e a 三，。 d i f f e r e n tn 。p kn u t r i e n tl e v e l sh a ds i g n i f i c a n te f f e c t so nt h ed r yw e i g h t 1 e a dc o n t e n ta n dt h et o m l l e a d t r a n s l o c a t i o no f 如o m o e aa q u a t i c a n 培s o l e j a i t r o g e nf e r t i l i z e r , t h ec o m b i n a t i o no fka n dl o wnf e r t i l i z e r a n dt h ec o m b i n a t i o no f na n dl o wpf e r t i l i z e rc o u l di n c r e a s et h ed r yw e i g h ti ns h o o t so f l p o m o e aa q u a t i c a ； t h es o l e n i t r o g e n f e r t i l i z e r , t h ec o m b i n a t i o n o f k a n d l o w n f e r t i l i z e r , t h ec o m b i n a t i o n o f l o w n a n d l o w p f e r t i l i z e ra n dt h ec o m b i n a t i o no fh i g hna n dpf e r t i l i z e rc o u l di n c r e a s et h el e a dc o n t e n ti ns h o o t so ft h e p l a n t , a d v a n c et h el e a du p t a k ea n dt r a n s l o e a t el e a df r o mt h er o o t st ot h es h c o t so f t h ep l a n t w h i l et h es o l e p h o s p h o r u sa n dp o t a s s i m nf e r t i l i z e rd e c r e a s e dt h ed r yw e i g h ti n t h a to f i p o m o e aa q u a t i c a ，a n dt h eh i 曲 p h o s p h o r u sa n dt h es o l ep o t a s s i u mf e r t i l i z e rc o u l dd e c r e a s et h el e a du p t a k ea h i l i t ya n dt h ep l a n tt o t a ll e a d t r a n s l e c a t i o n t h et o t a ll e a dt r a n s p o r t a t i o ni nt h ec o m b i n a t i o nl o wna n dh i g hkf e r t i l i z e r ( n 1 k 2 ) t r e a t m e n t w a s9 3 5 9 1 t t g p o t ，h i g l l o r t h a n o t h e r t r e a t m e n t s , a n d w a s 4 8 8 t i m e s o f t h ec h e c k ，f o l l o w e d b yn 2 n z p t ， n l k l ，n i ，n 2 p ! ，n 2 p 2 ，3 7 3 ，3 5 7 ，3 4 8 ，3 4 0 ，3 2 9 a n d 2 9 8 t i m e s o f t h e c h e c l l k l e a d t r a n s p o r t i u n c o e f f i c i e n to fi p o m o e aa q u a t i c aw a s0 3 8 o 5 4 1 2 7 1 8 0t i m e so ft h ec h e c k i ti si n d i c a t e dt h a tp b u p t a k ea b i l i t ya n dt h et o t a ll e a dt r a n s l e c a t i u no f p l a n t sc a nb ei n c r e a s e db yr e g u l a t i n gn 卫kn u t r i e n tl e v e l s i np b - c o n t a m i n a t e ds o i l ，a n dt h ec o m b i n a t i o nl o wna n dh i 班kf e r t i l i z e r ( n t k 2 ) i t l o r ee f f e c t i v et h a nt h e r e s to f n p kt r e a t m e n t sf o rp h y t o r e m e d i 撕o no f l e a dc o n t a m i n a t e ds o i l s ，i 1 p ha c c o r d i n g l yd e c r e a s e dw i t h t h ei n c r e a s i n go fs u l f u rc o n c e n t r a t i o ni n5 0 0 m g & gl e a d 1 1 1 青岛农业人学硕十学位论文 a b s t r a e t c o n t a m i n a t e ds o i l ；le a dc o n t e n ta n dt h et o t a ll e a du - e n s p o r t a t i e ni nl p o m o e aa q u a t i c aw c r eg r a d u a l l y e n h a n c e dw i t hi n c r e a s i n gt h ec o n c e n t r a t i o no f s o i la m e n d m e n t - s u l f u r , b u tt h er a t i oo f p bc o n t e n ti ns h o o t s t ot h a ti nr o o t so f i p o m o e aa q u a t i c aw a s h ti f l c r e x l s e dw i t hs u l f u ra p p l i c a t i o nt ol e a dl e a dc o n t a m i n a t e ds o i l ： p l a n tg r o w t hr e g u l a t o rg i b h e l e l l i n ( g a ) a n dc y t o k i n i n ( c k ) s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt h el e a dc o n t e n ta n dt h e t o t a li e a dt r a n s l o c 撕o no fi p o m o e aa q n a t i e a b u tt h er a t i oo fp bc o n t e n ti ns h o o t st ot h a ti nr o o t sa n dt h e l e a dt r a n s l o e a t i o ne o o f f i e i e n td i d n ti n c r e a s e ；g i b b e r e l l i n ( g a l 咖i n o r ee f f e c t i v et h a nc y t o k i n n ( c k ) f o r p h y t o r e m e d i a t i o i lo f l e a dc o n t a m i n a t e ds o i lb y l p o m o e aa q u a t i c a ap o te x p e r i m e n ti nt h eg r e e nh o u s ew a sc o n d u c t e dt oi n v e s t i g a t et h ep o t e n t i a lo f d i a n t h u s p l u m a r i u s 工f o rp h y t o r e r a e d i a t i e no fl e a dc o n t a m i n a t e ds o i lu n d e rt h ea d j u s t m e n to fd i f f e r e n tm a r l sm o l a r c o n c e n t r a t i o n so fe d t aa n dl o wm o l e c u l a ro r g a n i cc s r b o x y l i ca c i d s - c i t r i ca c i d t h er e s u l t sr e v e a l e d t h a t , w i t hn o - e 叽aa d d i t i o n , t h er a t i oo fp bc o n c e n ti ns h o o t st o t h a ti nr o o t sw a s0 3 l 加4 0 , t h e b i o a c c u m u l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s0 2 5 - 1 5 8 a n dt h ea b s o r p t i o no f p bf o rt h ep l a n tt e n d e dt oi n c r e a s ew i t h t h ei n c r e a s e dc o n c e n t r a t i o no fl e a di ns o i l s w 1 l i l ew i t ht h ea i do fe e l l aa d d i t i o n , a n dt h ep bc o n t e n ti n s h o o t sw a s5 2 2 2 1 4 3 2 8 1 m g k gt h er a t i oo f p bc o n t e n ti ns h o o t st ot h a t 缸r o o t sw a g0 5 乳1 4 1 w h e nl e a d c o n c e n t r a t i o n si ns o i lw e r e1 2 5 ，2 5 0 ，5 0 0 ，1 0 0 0 m g k g w i n l5 m m o l k ge 肌aa p p l i e d , t h et o t a ll e a d t r a n s l o e a t i o n i n p l a n t s w a s2 2 3 4 6 1 ，2 0 1 3 3 0 ，56 1 0 0 8 4a n d 2 0 8 3 1 6 p g p o t , 7 1 ，7 4 ，8 0 ，a n d 9 0 o f t h a ti ns h o o t s 谢t hl o m m o l k ge d t aa d d i t i o n t h et o t a ll e a dt r a n s l o o a t i o nw a g2 2 7 5 。2 6 ，4 0 3 2 9 5 。 4 5 7 8 9 2 。1 9 7 7 0 5 p g p o t ，a n d8 0 ，8 4 ，9 0 。9 1 o f t h a t i ns h o o t s o f d j a n t h 船p l u m a r i u s 厶w i t l l t h ea i d o f1 0 m m o l k g 2 0n - a n o l k ge i t r i oa c i da d d i t i o n t h er a t i oo fp bc o n t e n ti ns h o o t st ot h a ti nr o o t sw a s o 3 5 0 7 4 a n dp bc o n t e n tj i ls h o o t sw a s3 2 2 9 刁8 9 7 3m g k e kn 培t o t a l l e a dt r a m l o e a d o ni ns h o o t sw a s 1 3 6 2 2 - 2 5 2 7 8 5 p g p o t , a n dt h el e a dt r a n s p o r t i o nc o e f l i c i e n to fd i a n 肪u sp l u m a r i u sl w a s0 5 8 - - 0 8 6 m o r e o v e r , a tt h es 蛳l e a dc o n c e n t r a t i o nt r e a t m e n tl e v e l ，p bc o n c c n t ，t h et o t a ll e a dt r a n s l o e a t i o n ，t h er a t i o o f p bc o n t e n ti ns h o o t st ot h a ti nr o o t sa n dt h el e a dt r a n s p o r t i o nc o e f f i c i e n to f d h z n t h 淞p l u m a r i u slw i t h t h ea i do f e 萨隗a d d i t i e nw b ，i - ea l lh i g h a rt h a nt h a tw i t ht h ea i do f c i t r i ca c i da d d i t i o n i ti si n c l i c a r e dt h a t d i a n t h u sp l u m a r i u s 厶i st o l e r a n tt ol e a da n dh a dag r e a ta p p l i c a t i o np o t e n t i a lt op h y t o r e m e d i a t i o ni n p b - c o n t a m i m t e ds o i l sw i t ht h ea i do fe d t aa n dc i t r i c i da d d i t i o n , a n de d t aw a sm o l ee f f e c t i v et h a n c i t r i ca c i df o rp h y t o r e m e d i a t i o no f l e a do m a t a m i n a t e ds o i l k e y w o r d s ：l e a d c o n t a m i n a t e ds o i l ；d i a n t h u s p l u m a r i u s l ；i p o m o e a a q u a t i c a ； b r a s s i c a j u n c e al ；c h e m i c a l l ye n h a n c e dt r e a t m e n t s ；p h y t o r e m e d i a t i o n i v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。如不实，本人负全部责任。 学位论文作者签名：柳谚荔签字目期：岬年钿夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：静谚为 签字日期：如叩年钿f 7 日 导师签字： 签字日期：叩年月，7 日 青岛农业人学硕十学位论文 1 前言 1 1 重金属p b 对人体的毒害作用及壤p b 污染状况 重金属污染是目前国际上严峻的环境污染问题之一。重金属p b 是一种有毒的重金 属元素，是环境中主要的重金属污染物。p b 可以通过人体呼吸汽车尾气摄入体内，弓l 起呼吸器官损害，进入体内循环，它能置换骨骼中的钙而储存在骨中，当其进入血液中 超过一定浓度后，将会引发许多疾病，如贫血、便秘、腹痛、呕吐、食欲降低、肝炎、 肾炎、高血压，还可致使中枢神经系统受到损害，引发头痛、痉挛、精神障碍、神经错 乱等，甚至导致死亡【l 】。美国疾病控制中心认为当人体血液中p b 大于1 5 p g 1 0 0 m l 时， 就会引起中毒，即使每天摄入很低的p b 量，也会在人体内储存积累而导致慢性中毒田。 高浓度的p b 对女性敏感，且又可以经胎盘、乳汁进入胎儿和婴儿体内，影响其正常的 生长发育。即使是低浓度的p b ，比如在0 0 3 m g m 3 ( 国家规定的最高允许浓度) ，对神经 系统的影响仍然以头疼、头晕、记忆力衰退为主，且使高血压发病率趋向年轻化。另外， p b 还是一种致癌物质。 土壤重金属污染主要是由采矿、冶炼、化工等工业产生的“三废”以及污水灌溉、农 药和化肥的不合理施用等农业措施引起的。随着工农业的迅速发展，含重金属的污染物 通过诸多途径进入到土壤环境中，重金属对土壤和农作物的污染闯题越来越突出1 3 1 。其 中，p b 是最受关注的有毒重金属之_ 1 4 1 。p b 在地壳中的平均丰度为1 2 5 i t e d g ，土壤p b 含量一般在2 2 0 0 1 a g g ，平均变化幅度为1 3 4 2 1 t g g 。全国土壤背景值基本统计量的结 果表明，我国土壤p b 含量最高可达到1 1 4 3 1 t g , g ，最低为0 6 8 1 t t g g ，平均可达到2 6 1 a g g t 那。 重金属污染的特殊性在于它不能被土壤微生物降解而从环境中彻底消除，当其在土 壤中积累到一定程度时，就会影响作物生长发育，导致产量与品质下降，以及由于土壤 污染物质的迁移，引起大气或水体的污染。特别是它们还能够被作物富集，进入食物链， 具有损害人畜健康的潜在危险 6 】。人类对p b 的开采和利用，打破了p b 生物地球化学 循环的平衡，造成严重污染。据统计，二十世纪8 0 年代释放到土壤中的p b 达到7 9 6 x 1 0 年 7 1 ，1 9 2 3 年开始在汽油中加入p b 用作抗爆剂以后，更加速了全球性p b 的污染：冶炼 厂附近常年种植蔬菜的农田，p b 超标率为8 6 ，平均超标0 6 5 倍，最高超标2 8 6 倍， 平均超背景值1 2 斜8 】；王初，陈振楼等的研究表明【9 】，在所有土壤样品中，以上海市土 壤环境背景值上限值为标准，p b 的超标率为1 0 1 ，以h j 3 3 2 - 2 0 0 6 食用农产品产地环 境质量评价标准中蔬菜地土壤环境质量评价指标限值( p h 值6 5 - - , 7 5 ) 为标准，p b 超标率 为2 9 嘲中、重度污染) ；潘如圭等【lo 】报道在公路两侧2 0 0 m 范围内生长的蔬菜均受到汽 青岛农业人学硕十学位论文前育 车尾气中p b 的污染；管建国【i l 】等研究了p b 污染情况，发现在金属冶炼厂周围和公路两 侧2 0 0 m 范围内，普通叶菜的p b 含量均超过国家食品卫生标准：彭珊珊等【l 习研究表明 茶叶中的p b 超过一般标准。应引起重视。考虑到p b 对人体的危害及土壤p b 污染的普 遍性和严重性，对p b 污染土壤进行修复研究十分必要，如何修复p b 污染土壤已成为 世界各国科学家研究的热点与难点问题，也是我国农业可持续发展和环境质量改善中许 多学科共同关心的问题。 1 2 土壤p b 污染的治理方法 重金属污染的潜伏期长、危害成慢性积累，不易被人们察觉，而且重金属一旦污染 环境，就不易从环境中去除，因此重金属常被人们列为优先考虑的污染物之一。目前， 治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一种是改变重金属在土壤中的存在形态，使其 固定，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；另一种方法是从土壤中去除重金属【l 引。 围绕这两种治理途径，目前国内外土壤重金属污染的修复技术主要有物理、化学、生物 等方法【h 1 6 1 ，但物理、化学措施工程量大、操作复杂、费用昂贵，有些方法还不能从 根本上解决实际问题，很容易造成二次污染。当前的研究侧重于存求治理效率高、治理 费用低和现场可操作性强的方法。近几年，生物修复( b i o r e m e d i a t i o n ) 成为修复重金属污 染土壤的一种新方法，由于其修复费用廉价、有效而倍受推梨“”】，它包括微生物治理 技术、动物治理技术、菌根技术和植物修复技术等。其中，植物修复技术是一种新兴的 绿色生物技术 。蝴”，这项技术充分利用了生态系统的自净作用，对土壤与周围生态环境 有积极的促进作用。重金属污染土壤的植物修复技术在一定意义上是污水的生物净化和 土地处理工程技术的延伸，它代表了重金属污染土壤修复技术创新的方向。 1 3 植物修复 1 3 1 植物修复的概念 利用植物吸收来提取土壤中的重金属，是近十几年刚刚兴起的一种土壤污染修复技 术。这种技术相对物理和化学方法而言，不但费用低，又能保护土壤环境，维护土壤结 构，同时又能产生良好的生态效益和经济效益，从而受到人们的青睐，被当今世界迅速 而广泛接受，正在全球应用和发展( 2 2 1 。概括地说，植物修复就是利用植物来治理污染了 的环境，即利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、转化和降解等作用机理来清 除污染环境中的污染物质。广义的植物修复( p h y t o r e m e d i a t i o n ) 指以植物忍耐和超量积 累某种或某些化学元素的理论为基础，利用自然生长植物( 包括草、灌、乔) 或者遗传 工程培育植物修复金属污染环境的技术总称，该项技术是利用植物根系吸收水分和养分 的过程来吸收、转化污染物，以达到清除污染、修复或治理的目的：广义的植物修复包 2 青岛农业人学硕十学位论文 括利用植物净化空气( 如室内空气污染和城市烟雾控制等) ，利用植物及其根际圈微生物 体系净化污水( 如污水的湿地处理系统) 和治理污染土壤( 主要包括重金属、放射性核素及 有机污染物等) 。狭义的植物修复主要是指利用植物及其根际圈微生物体系清洁污染土 壤( 包括无机和有机污染物) 。而通常所说的植物修复主要是指利用超富集植物 ( h y p e r a c c u m u l a t o r s ) 的提取作用去除污染土壤中的重金属，亦即通过重复种植和收获超 富集植物将污染土壤中重金属浓度降低到可接受水平。植物具有庞大的叶冠和根系田】， 在土壤修复中利用适当的植物可去除环境中的重金属和放射性核素，适用于大面积、低 浓度的污染位点。近年来有关的研究很多，有的已进行了野外试验并已达到商业化水平。 1 1 3 2 植物修复的类型 根据植物修复的作用过程，植物修复主要分为6 种类型，( 1 ) 植物净化 ( p h y t o p u r i f i c a t i o n ) ：主要是通过叶片吸收及根系的滤除作用来清洁污染空气和水体； ( 2 ) 植物降解( p h y t o d e g r a d a t i o n ) ；是利用植物根系分泌物和特有酶系的转化和降解作 用去除土壤中的有机污染物；( 3 ) 根际圈生物降解( r h i z o s p h e r eb i o d e g r a d a t i o n ) ：是利 用根际圈内菌根真菌、细菌等微生物的新陈代谢活动来转化和降解有机污染物；( 4 ) 植 物提取( p h y t o e x t r a t i o n ) ：植物通过吸收和转运过程，将污染物富集在可收割部分：( 5 ) 植物挥发( p h y t o v o l a t i l i z a t i o n ) ：主要是植物本身使污染物从体内挥发出去以及利用植物 去除大气的污染物；( 6 ) 植物固定( p h y t o s t a b i l i z a t i o n ) ：主要是利用植物的吸收积累、 挥发及根系分泌物的螯合沉淀作用来去除和固定重金属，以减少其对生物与环境的危害 2 4 - 2 7 。以上这几种植物修复类型中，植物固定不能永久地去除污染环境中的重金属元 素；植物挥发有可能产生