重金属污染土壤的植物修复技术研究进展

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1、重金属污染土壤的植物修复技术研究进展目录n土壤重金属污染Ø来源Ø现状n植物修复Ø概念Ø类型Ø应用实例n超积累植物吸收重金属的生理及分子生物学机制Ø对重金属的耐性和解毒机制Ø对重金属的活化和吸收机制Ø对重金属的转化和富集机制n问题和展望n参考文献一、土壤重金属污染来源：工业污染（工厂排放的烟尘、废气、固体废弃物、工业废水等）农业污染（农药、化肥、饲料等）交通运输（汽车尾气、轮胎磨损等）现状：n表1是今年对中国各城市土壤重金属含量的统计,可见，Cd超标的城市最多,16%的城市Cd含量超过土壤环境质量二级标准,36%城市的Cd含量为土壤环境质量二级标准的一半;As、Hg、Cr均

2、未超过土壤环境质量二级标准;仅有金昌市的Cu含量超标,Cu含量达到标准含量一半的城市约占30%;约73%城市的Ni含量接近土壤环境质量二级标准的一半;约47%城市的Hg含量接近土壤环境质量二级标准的一半。可见,重金属Cd在全国已造成一定程度的污染,而且在大多城市存在污染风险,同时Ni、Hg、Cu也存在一定的污染风险[1]。二、植物修复n植物修复:将某种特定的植物种植在重金属污染土壤或水体中，利用植物及其根系微生物对污染土壤、沉积物、地下水和地表水中的污染物进行清除的一种有效的绿色修复技术。n优点：成本低、美化景观、重金属可部分回收、经济盈利、应用面积大和不造成二次污染等优

3、势，还具有提高土壤通气效率及减少表面土壤侵蚀等间接效果，因此植物修复技术是一种高效、经济和生态友好的新兴绿色技术[2]。植物修复的类型：n植物提取：利用金属富集植物或超富集植物将土壤或水体中的重金属转运到植物的地上部分,再通过收获植物将重金属移走,以降低土壤或水体中的重金属含量的过程。n植物挥发：通过植物和根际微生物的作用,将环境中挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为毒性小的挥发态物质,释放到大气中,不需收获和处理含污染物的植物。n植物过滤：利用植物庞大的根系和巨大的表面积，从污染的水体中吸收、浓集、沉淀重金属元素，再将植物收获达到治理水体重金属污染的目的。n植物稳定：耐

4、性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用来固定土壤中重金属的方式,可以降低重金属的生物有效性和防止其进入水体和食物链,从而降低其对环境的污染风险。n水力泵技术：是利用一些根系深且发达的速生植物强大的蒸腾作用,将植物作为一种生物泵来减少地表污染物下渗进入地下水或流入地表水体的技术[3]。植物修复技术应用实例1.植物稳定（1）保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋移。例如：英国的科学家在废矿区种植耐重金属植物，并辅施大量化肥，不仅能稳定矿山废物，而且能建立良好的植被，同时选出了3种植物用于重金属污染土壤的修复，并已开始商业化，即Agrostistenuis

5、（Goginan）修复酸性Pb/Zn的废矿，Festucarubra（Merlin）修复石灰性Pb/Zn废矿，Agrostistenuis（Parys）修复Cu废矿[4]。（2）通过金属在根部积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的固定。例如：该方法最有应用前景的例子是Pb和Cr的钝化。一般来说，土壤中Pb的生物有效性较高，而Pb的磷酸盐矿物则比较难溶，难以被生物所利用，所以植物固定技术主要应用于矿山废弃地、城市垃圾填埋场、污水处理厂、污泥和各种污染土壤的修复。适用于固化污染土壤的理想植物，是一些忍耐性高、根系发达的多年生常绿植物，如高山甘薯、九节木薯、天蓝遏蓝菜等[5]

6、。2.植物挥发研究表明，很多植物能吸收污染土壤的Se，并将其转化为可挥发态的二甲基二硒或二甲基硒，土壤中的Se是以一种与硫类似的方式被植物吸收的，而在植物体内，硫通过ATP硫化酶的作用还原为含硫化合物。PilonSmits等运用分子生物学技术证明印度芥菜（BrassicaJuncea）体内Se的还原作用也是由该酶催化的，而且该酶是硒酸盐同化为有机态硒的主要限速酶；同时也发现根际细菌在植物体内硒化合物的还原、同化为有机硒过程中发挥着重要作用，它能促进硒酸根通过质膜进入根内，从而促进植物对硒的吸收[6]。Zayed等已经发现一些商业性蔬菜作物的植物挥发作用明显，其中花椰菜对S

7、e的年移出量较大，此外，卷心菜、胡萝卜、水稻等都有一定程度的吸收作用[7]。Heaton等利用转基因水生植物盐蒿和陆生植物拟南芥、烟草来移除土壤中的无机Hg和甲基Hg，这些植物携带有经修饰的细菌的Hg还原酶修饰基因merA，可将根系吸收的Hg离子转化成低毒的Hg，从植物体中挥发出来[7]。3.植物过滤适用于根系过滤技术的植物，主要有水生植物、半水生植物，也有个别陆生植物，如各种耐盐野草、向日葵、宽叶香蒲等。此类技术则较适合于水田、池塘以及水体的重金属污染治理[8]。4.植物提取-超积累植物是关键n通常，超积累植物的界定可考虑以