土壤重金属植物修复浅析

植物修复的应用潜力分析TheAnalysisofApplicationPotentialofPhytoremediation目录Part1土壤重金属污染主要方法介绍Part2土壤重金属污染植物修复技术Part5植物修复技术研究动态与展望Part4植物修复技术强化措施Part3植物修复技术存在问题

Part1土壤重金属污染主要方法介绍

重金属污染修复途径一般方法工程措施农业措施改良措施生物措施途径一改变重金属的存在状态，降低其活性，使其钝化、脱离食物链、减小其毒性途径二利用特殊植物吸收土壤中的重金属，然后将该植物除去，或用工程技术将重金属变为溶态、游离态，再经过淋洗，然后收集淋洗液中的重金属不同修复技术的比较3填埋法化学洗脱微生物植物修复对土壤扰动性对植物分布的影响污染物淋失潜力对毗邻土壤潜在损害对位点条件的敏感性对污染物的敏感性技术复杂程度废物转运量21233123112123123113332111233113注：3代表高；2代表中；1代表低Part2土壤重金属污染植物修复技术植物修复（Phytoremediation）植物修复（Phytoremediation）技术是近年来发展起来的一种用于清除环境中有毒有害污染物的绿色修复技术。是利用植物对某种污染物具有特殊的吸收富集能力，将环境中的污染物转移到植物体内或将污染物降解利用，对植物进行回收处理，达到去除污染与修复生态的目的。2.1植物修复的类型植物修复类型主要有两个方向：土壤重金属的去除过程和稳定过程。定义利用植物将重金属聚集在根系地带，降低其活动性，阻止其向深层土壤或地下水中扩散，但并不为植物利用。植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。植物中超过20%的营养成分如糖分、氨基酸、有机酸等都聚集在根部，因此会生长很多微生物(1~3mm)。植物的根、茎、叶吸收或降解污染物。某些易挥发污染物被植物吸收后从植物组织空隙中挥发。举例植物能使六价铬变为三价铬，使其固化。蜈蚣草、印度芥菜等富集重金属。矿化某些有机污染物，如PAHs、PCBs。有机污染物如PAHs、TPHs、PCBs，无机污染物如NOx、SOx。桉树降解三氯乙烯（TCE）12345植物挥发(Phytovolatilization)植物固定(Phytostabilization)植物降解(Phytodegradation)根系降解(Rhizodegradation)植物萃取（Phytoextraction）典型的植物修复过程过程污染物介质污染物修复目标所用植物应用状态植物提取根际过滤植物稳定植物挥发土壤、沉积物、污泥As、Ag、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Zn提取收集污染物印度芥菜、遏蓝菜、向日葵、蜈蚣草、杂交杨树实验室、中试、野外工程试验均已展开提取收集污染物地下水、地表水重金属、放射性元素印度芥菜、向日葵、水葫芦实验室及中试土壤、沉积物、污泥As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Sr污染物稳定印度芥菜、向日葵工程应用地下水、土壤、沉积物、污泥有机氯溶剂、As、Se、Hg从介质中提取挥发至空气中杨树、桦树、印度芥菜实验室、野外工程应用2.2超积累植物超积累植物（Hyperaccumulator）指对重金属元素的吸收超过一般植物100倍以上的植物。有两个界定条件：（1）植物地上部富集的重金属应达到一定的量；（2）植物地上部的重金属含量应高于地下部。元素Zn5010010000Ni4021000Pb1051000Mn8508010000Cu20101000Cr6011000Cd100Co1011000临界标准植物土壤超积累植物的发现

超级累植物的发现1583年意大利植物学家Cesalpino首次发现在意大利托斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特殊植物。这是有关超积累植物的最早报道。1814年Desvaux将其命名为Alyssumbertolonii(庭荠属)。1848年Minguzzi和Vergnano首次测定该植物叶片中（干重）富含Ni达7900ug/g（0.79%）。庭荠属常见的超积累植物蜈蚣草东南景天印度芥菜向日葵迄今为止，发现超积累植物480种，广泛分布于约50个科，绝大多数属于Ni超积累植物（329种）Cu37种Co29种Zn21种Se20种Pb17种Mn

13种植物生长快生物量大抗病虫能力强对重金属具有专性吸附超积累植物

超积累植物的特点Part3植物修复技术存在问题修复植物对重金属的耐性是有限的污染土壤往往是有机、无机及多种重金属的复合污染，一种修复植物很难达到修复要求植物只能对于土壤表层0~50cm范围能有效修复。LookHere在世界范围内引进超积累植物，会遇到植物不适应环境的问题植物修复持续周期比较长修复植物多为野生植物，种子小、落粒性强，种子采集比较困难。待土壤污染修复后，这些植物会影响作物的生长。植物修复局限性Part4植物修复技术强化措施植物修复（Phytoremediation）重金属进入土壤后，大多数与土壤中的有机物或无机物形成不溶性沉淀或吸附在土壤颗粒表面而难以被植物吸收。通过一些强化措施，可以增加土壤溶液中重金属的浓度，从而提高对重金属污染土壤的修复效率。植物修复技术强化措施植物修复技术强化措施

Solution1化学诱导微生物基因工程农艺措施蚯蚓微生物对土壤重金属影响四个方面：（1）生物吸附和富集作用；（2）溶解和沉淀作用；（3）氧化还原作用；（4）菌根真菌与重金属有效性关系。例：加放线菌向土壤中加入化学物质，改变重金属的形态，提高重金属生物有效性。一般加入螯合剂：EDTA、CDTA、EGTA柠檬酸、苹果酸向土壤中施肥，促进植物生长、提高植物生物量。氮、磷、钾肥和复合有机肥以及CO2气肥一方面，蚯蚓可改善土壤理化性质，提高土壤肥力，提高植物产量；另一方面，在其生命活动中可提高重金属生物有效性（影响土壤微生物群落，改变土壤PH）。将一些植物有利于重金属吸收的基因转移到超富集植物中；或是改变植物基因从而提高对于重金属毒性的抗性。Solution1Solution3Solution2Solution5Solution4Part5植物修复技术研究动态与展望宏观研究建立环境评价体系细胞学基因工程微观研究植物吸收植物挥发植物固定植物修复原位固定技术挥发后处理诱导吸收连续吸收转基因工程螯合作用离子区隔化生物转化细胞修复植物诱导试剂诱导超积累植物植物修复技术研究动向土壤重金属植物修复应用实例美国南卡罗来纳州大学和中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所的科学家从微生物中分离出可将无机汞转化为气态汞的基因，经过序列改造，再将其转入烟草，可大量吸收汞。美国依阿华大学在一块受砷污染的土地种植了3100棵杂交杨树，深入尾矿中达