土壤重金属污染修复.ppt

1、如前所述，治理土壤重金属污染，土壤是人类生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。 随着工业、城市污染的加剧和农用化学品的施用，土壤重金属污染越来越严重，几乎威胁着所有国家。 土壤重金属污染是指比重大于5的金属或其化合物由土壤环境引起的污染。 现在，全世界每年平均排出约1.5万吨、Cu 340万吨、Pb 500万吨、Mn 1500万吨、Ni100万吨。 我国被镉、砷、铬、金属铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5。重金属：密度超过5g/cm3的金属、或者在元素周期律表金属栏内原子量为40以上的金属元素体都称为重金属元素体。 1、什么是重金属？ 环境污染

2、重金属：指金属铅、镉、铬、汞和类金属砷等生物毒性显着的重金属。Pb、Cd、Cr、Hg、As、2、土壤重金属污染源、土壤中的重金属浓度受自然成土条件和人为活动的双重影响。 (1)成土母质风化过程对土壤重金属本底含量的影响；(2)风能和水力自然物理与化学转换过程人为干扰输入；(1)不同的工矿企业生产对土壤重金属附加输入；(2)农业生产活动的影响；(3)交通运输对土壤重金属污染的影响；(3) Hg中毒、Cd中毒； 土壤重金属污染修复技术，由于土壤重金属污染具有以上特点，可以通过水环境直接污染植株，并最终通过食物链危害人类健康。 因此，其管理和恢复的困难很大，但非常紧迫。 综合目前国内外各种研究，修复

3、措施主要有4种：工程措施物理化学修复生物修复农业生态修复、3.1工程措施，主要包括客土、交换在内的深耕土壤用于轻度污染，客土和换土用于重污染区的常见方法工程措施是比较典型的土壤重金属污染治理，具有彻底、稳定的优点，但工程量大，投资费用高，破坏土体结构，导致土壤肥力下降，并对更换的污泥进行堆放和处理。 达到3.2物理化学修复、a电动修复、污染土壤、通电电流、金属络离子等电极运输、集中采集处理、防污染目的，电动修复是一种原位修复技术，不搅拌土层，可缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。 b电热修复、土壤污染物、射频波电压发生电磁波、热能、土壤加热、污染物从土中解吸、挥发性重金属分离、达到修复目的

4、、土壤熔化、蒸发制冷后玻璃态物质形成、c土壤冲洗、土壤污染物改良剂，可降低重金属生物有效性，达到修复目的，3.3生物修复、生物修复利用生物技术治理污染土壤利用生物削减净化土壤中的重金属，降低重金属毒性。 主要包括植物修复技术和微生物修复技术两种方法。 3.3.1植物修复技术(phytoremediation )是一种基于植物忍耐和某种或某种污染物积累理论，利用自然生长或遗传工程培育的植物去除环境中污染物的环境污染治理技术。 有植物提取、植物挥发、植物稳定三种方式。 植物提取(phytoextraction )利用重金属的超积累植物从土壤中吸取金属污染物，然后采集地上部，进行集中处理，连续种植植

5、物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。 植物挥发(phytovolatilization )的反应历程是利用植物的根系吸收重金属，将其转化为气体物质挥发到大气中，降低土壤污染物。 目前研究较多的是Hg和Se。植物稳定(phytostabilization )利用几种植物促进重金属向低毒形态转化的过程。 在此过程中，土壤重金属含量不减少，只是形态变化。 总结的优点是与传统修复技术相比，植物修复容易接受、成本低、技术要求低的修复方法，可用于空气、地表水、地下水、土壤中污染物的修复。 总结缺点需要植物高生质能源，受污染物质耐受力高的植物根系分布的限制，受气候、土质等的影响，污染物去除所需时间长的转

6、基因技术的应用有可能引起潜在的环境污染等。 几种吸附土壤重金属的植物，小花拟南芥： Pb、Zn复合污染蜈蚣修复： As污染东南景天修复： Cd、Pb、Zn、Cu复合污染花葵修复： Cd污染油菜：修复Cd污染、小花拟南芥、蜈蚣、东南其主要作用原理为： 微生物能够降低土壤中重金属的毒性的微生物能够吸附蓄积重金属的微生物能够改变根际的微生境，提高植物对重金属的吸收、挥发、固定效率。 真菌和根系组成的菌根对重金属(Fe，Mn，Zn，Cu )的吸收和固定取得了良好的效果。 3.3.2微生物修复技术(bioremediation )、难分解有机污染物和重金属及其相应的分解转化微生物、微生物向重金属的转化和

7、固定微生物虽然不能分解重金属，但可以降低其毒性，使其在菌体内积累固定。 汞的脱甲基化和还原，如蓝绿色假单细胞菌、变形杆菌将汞络离子转化为元素体汞，10小时后挥发汞可达75%。 假单胞菌K62可以使无机汞和有机汞成为元素体汞。 在微生物在环境污染治理中的作用、重金属的积累以及微生物的重金属积累中，发现细胞球内金属硫蛋白与MT有关，MT是一种低分子量的细胞质蛋白，并与Hg、Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有很强的亲和力，使重金属富集，抑制其毒性。 3.4农业生态修复、农业生态修复主要包括农艺修复措施生态修复两个方面。 4土壤重金属污染修复技术的研究展望，采用工程、物理化学方法修复重金属污染土壤有一定

8、的局限性，污染土壤难以大规模处理，且代价高，破坏土壤自身结构，容易引起二次污染，对环境扰动大。 农业生态措施还具有周期长、效果不显着的特点。 植物修复在重金属污染管理中具有不可替代的优势，其管理过程的原位性、管理成本低廉性、管理与操作简易性以及环境美学互换性日益受到重视，已成为污染土壤修复研究的热点之一。 因此，具有广泛的应用前景。 这方面的研究重点有以下几点。 4.1超积累植物的筛选和培育，超积累植物是重金属胁迫条件下的适应性变异体，生长缓慢，生质能源低，气候环境适应性差，具有较强的富集专一性。 因此，选育吸收能力强、云同步能够吸收多种重金属元素体、生质能源大的植物是生物修复的重要任务。 对

9、于某些具体的重金属超积累植物，一般要求其地上部分的重金属含量大于一个阈值(表1 )。 表1超累积植物重金属含量临界值mg/kg-1，4.2转基因植物(Transgenic plants )，目前发现的超累积植物大多具有根系浅、生质能源小、生长缓慢等缺点，修复周期长。 这限制了植物修复的工程科学应用，基因改造的植物可以提高其应用性。 4.3通过添加其他强化措施，如鳌合剂(EDTA )，可以显着提高土壤中金属活性及植物的吸收、转移能力。但是，鳌合剂的施用不仅提高土壤中重金属的生物有效性，还增加重金属络离子的迁移率，可能给地下水的重金属污染带来较大的危险性。 另外，在土壤中添加土壤酸化剂、营养物质甚至微生物等可以增强植物修复作用，其反应历程可以增强土壤中重金属的生物有效性，或者增加超积累植物的生长量。 4.4生物修复综