微生物强化植物修复重金属污染土壤
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重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展作者:赵岫章来源:《科学与财富》2017年第07期摘要:经济水平的提高促进人民生活水平的提升,同时工业的发展也加剧了重金属污染土壤的程度。
为有效缓解土壤中的重金属污染情况,本文从重金属污染土壤中植物-微生物联合修复的不同形式出发,通过进一步确定该项修复技术的影响因素,明确在重金属污染土壤的植物修复中微生物的功能。
关键词:重金属污染土壤;微生物功能;植物-微生物联合修复引言伴随着农业、工业以及生活污水的大量排放,我国环境污染中重金属污染的负面影响也日益加剧。
在污染治理过程中,作为土壤中最为活跃的有机体,土壤中的微生物将土壤中的物质和能量进行循环与转换,以维持土壤中的生态平衡,净化重金属所造成的污染。
因此,微生物在当前重金属污染治理中起着重要作用。
1.重金属污染土壤的植物-微生物联合修复的不同形式微生物与植物联合作用于重金属污染土壤的修复属于当前微生物发挥功能的一种形式。
植物的生长为微生物提供滋养,同时其根区所产生的一些分泌物能够进一步促进微生物降解功能的发挥;微生物则可以通过自身的降解功能,把土壤中的有机酸、铁载体等转换成为植物根基可吸收物质,甚至改变植物当中重金属的生长形态,为植物提供可吸收的营养,促进植物的进一步生长。
从现有修复形式来看,植物-微生物联合修复主要通过以下两种形式实现:第一,与微生物菌体共同作用。
俄罗斯科学家研究发现,在Zn、Ni、Cd、Co等土壤条件下,会产生某种耐受菌体,其能够通过自动复制环状DNA的形式,阻止重金属污染源伴随植物根基的吸收作用进入植物体内,进而能够起到保护植物的作用。
因此,综合对该种菌类的研究结果可以发现,在重金属污染过程中,可以在土壤中接种专性的菌株,一方面能够转换植物生长环境中的微生物结构,另一方面也可以达到降解重金属,提高植物生长环境周围为生物活性、进而促进植物生长的作用。
第二,将植物与菌根结合修复土壤中的重金属污染。
土壤重金属的污染与生物修复陈则宏(厦门大学嘉庚学院环境科学与工程系,福建龙海363105)摘要:本文通过微生物修复技术中的原位修复技术与异位修复技术和植物修复技术中的植物挥发植物稳定与植物来修复土壤中的重金属污染。
由近年的实验情况看来用生物修复土壤重金属污染已成为一种十分有效的方法,具有良好的发展前景。
关键词:土壤重金属;微生物修复;植物修复土壤重金属污染是由于废弃物中重金属在土壤中过量沉积而引起的土壤污染。
污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。
主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等,如汞主要来自含汞废水,镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降,砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。
过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调,镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高,即使超过食品卫生标准,也不影响作物生长、发育和产量,此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动,影响氮素供应。
重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不为微生物降解,通过食物链进入人体后,潜在危害极大,应特别注意防止重金属对土壤污染。
目前,全世界平均每年排放Hg约1.5万吨,Cu 340万吨,Pb 500万吨,Mn 1500万吨,Ni 100万吨[1]。
据我国农业部进行的全国污灌区调查,在约140万公顷的污水灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%[2]。
1 土壤重金属来源1.1 随着大气沉降进入土壤的重金属大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。
除汞以外,重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气,经过自然沉降和降水进人土壤。
据Lisk 报道,煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属,石油中含有相当量的Hg(O.02~30mg/kg)[3],这类燃料在燃烧时,部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气,其中1O%~30%沉降在距排放源十几公里的范围内,据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。
几种利用微生物修复土壤重金属方法的比较研究摘要:总结了微生物修复土壤重金属污染方法的特点,对其原理进行了分析,比较了微生物刺激技术、微生物强化技术、植物-微生物联合修复三种方法,并对今后的微生物修复技术研究提出了建议。
关键词:重金属;微生物修复;菌根;根瘤菌0引言与常见的大气污染、水污染、工业固体废弃物污染相比,土壤重金属污染具有不可见性和隐蔽性.目前全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近 2.0 ×107hm2,约占耕地面积的1/5,我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过 1 ×107t,被重金属污染的粮食多达1.2 × 107t,合计经济损失至少200 亿元.土壤重金属污染日益严重导致土壤肥力退化、农作物产量降低和品质下降,严重影响环境质量和经济的可持续发展,威胁到人们的食品安全。
重金属对人类具有巨大的危害,能引起头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症,如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、乌脚病、畸形儿等[1]。
随着社会经济的发展,我国重金属污染已越来越严重,重金属污染事故频发。
近年来,随着土壤重金属防治方面研究增多,开发了越来越多的方法。
但是这些方法成本昂贵,可操作性差,且大部分是重金属稳定化技术,目前大都处在实验室研究阶段。
在此背景下,一些学者提出了利用微生物来修复土壤重金属污染方法,这对于传统的物理化学法是一种延伸。
1微生物修复土壤重金属污染的特点目前,用于土壤重金属污染治理的方法包括物理修复、化学修复和生物修复.物理修复、化学修复虽能达到一定的效果,但是能耗大、二次污染等问题也限制了其应用,尤其对于大面积有害的低浓度重金属污染,更是难以处理[2]。
微生物修复法具有处理费用低,对环境影响小、效率高等优点,加之微生物自身具有种类繁多,数量庞大,比表面积大等特点,所以利用一些真菌、细菌、放线菌等来修复重金属污染土壤具有很大的潜力,并且对重金属污染的耐性通常为真菌>细菌>放线菌。
农田土壤重金属修复方法农田土壤中的重金属污染是近年来农业面临的一个严重问题。
重金属的积累会对农作物的生长发育和人体健康产生不良影响。
因此,为了保护农田土壤和农产品的质量安全,重金属修复成为一项迫切需要解决的任务。
重金属修复方法可以从物理、化学和生物三个方面入手。
物理修复主要通过土壤改良和土壤修复技术来降低重金属的含量。
常见的物理修复方法包括土壤剖面改良、覆盖层添加和土壤深翻等。
土壤剖面改良是通过在农田土壤中加入石灰、石粉等物质,以提高土壤的酸碱度,从而降低重金属的活性。
覆盖层添加是在农田土壤表面覆盖一层防渗膜或覆土层,以减少重金属的渗透。
土壤深翻是将重金属污染的土壤与新的土壤混合,以降低重金属的浓度。
化学修复是通过添加化学物质来改变土壤中重金属的形态和活性。
常见的化学修复方法包括添加螯合剂、添加促进剂和添加吸附剂等。
螯合剂可以与重金属形成络合物,降低其毒性。
促进剂可以改变土壤中重金属的化学形态,使其转变为难溶于水的形式,从而减少其毒性。
吸附剂可以吸附土壤中的重金属,使其形成不活性的复合物,减少其迁移和转化。
生物修复是利用植物和微生物来修复重金属污染的土壤。
植物修复可以通过植物的吸收、积累和转运等过程来减少土壤中重金属的含量。
一些具有超富集能力的植物,如拟南芥、剑麻等,被广泛应用于农田土壤重金属修复。
微生物修复则是利用微生物的代谢活性和生物转化能力来降解土壤中的重金属。
一些具有重金属耐受性和转化能力的微生物,如硫酸还原菌、浸出菌等,可以有效地减少土壤中重金属的含量。
除了物理、化学和生物修复方法,还可以结合使用多种修复技术来提高修复效果。
例如,可以先采用物理修复方法降低重金属的活性,然后再利用化学和生物修复方法彻底降低土壤中重金属的含量。
此外,修复过程中的监测和评估也是非常重要的,可以通过采集土壤和植物样品,进行重金属含量的分析和评估,以确保修复效果的可靠性和持久性。
农田土壤重金属修复是一项复杂而重要的任务。
我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,我国土壤重金属污染问题日益严重,对生态环境和人类健康造成了巨大威胁。
植物吸取修复技术作为一种绿色、环保的修复方法,近年来在我国受到了广泛关注。
本文旨在综述我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的研究进展,包括植物修复技术的原理、应用现状、存在问题以及未来发展趋势等方面。
通过总结国内外相关研究成果,以期为我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的发展提供理论支持和实践指导。
在文章的结构上,本文将首先介绍土壤重金属污染的危害和植物吸取修复技术的基本原理,阐述植物修复技术在重金属污染土壤治理中的重要性和可行性。
接着,将重点综述近年来我国在植物修复技术方面的研究进展,包括不同植物对重金属的吸收和转运机制、重金属超富集植物的筛选与培育、植物修复技术的优化与应用等方面。
还将对植物修复技术在实际应用中存在的问题和挑战进行分析,并提出相应的解决策略和建议。
本文将展望植物修复技术的发展前景,探讨未来研究方向和应用前景,以期为我国土壤重金属污染治理提供新的思路和方法。
通过本文的综述,希望能够为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考,推动我国土壤重金属污染植物吸取修复技术的研究和应用取得更大的进展。
二、土壤重金属污染及其影响随着我国工业化、城市化进程的加速,土壤重金属污染问题日益严重。
重金属,如铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)和砷(As)等,因其不易降解、生物毒性大、可在食物链中累积等特点,已成为我国环境保护和生态修复的重点关注对象。
这些重金属主要来源于工业废水、废气、固体废弃物的排放,以及农药、化肥的滥用等。
土壤重金属污染对生态环境和人类健康产生了严重影响。
一方面,重金属在土壤中积累会破坏土壤结构,降低土壤肥力,影响农作物的正常生长和产量。
另一方面,重金属可通过食物链进入人体,长期积累会对人体健康造成危害,如损害神经系统、肾脏、肝脏等器官,甚至引发癌症等严重疾病。
植物修复土壤重金属污染综述1前言1.1 土壤重金属污染的现状与危害土壤是人类获取食物和其他再生资源的物质基础1,是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。
世界面临的粮食、资源和环境问题与土壤密切相关2。
然而近年来,由于工农业的发展,土壤环境污染日严重。
含重金属污染的农田灌溉,农药和化肥的施用,工业污泥和垃圾农用,大气中的污染物沉降,采矿冶炼,电子、制革和染料等工业产生的三废及汽车尾气排放等等都使土壤中的重金属急剧增加,已远远超过土壤的自净能力。
土壤的重金属污染使得土壤肥力退化、作物产量与品质降低、恶化水环境,并能通过重金属在作物的可食部位过量积累后再通过食物链严重地威胁着人类的健康3.1.2污染土壤的植物修复途径环境的重金属污染是一个全球性的难题4。
自然净化过程十分漫长,一般需要成千上万年的时间。
在人类不断探索寻求治理环境中重金属污染的进程中,经历了传统的方法包括客土法,淋溶法等物理方法以及生物还原法,络合浸提法等化学方法,然而这些方法不仅成本昂贵,需要特殊的仪器和专业人员,而且对大面积的污染无可奈何,更不能从根本上解决问题;人们不得不寻找新途径,而对环境保护的日益重视又催生着成本低廉,方便可行的新方法的产生,在这种形势下,植物修复应运而生。
植物修复是指在不破坏土壤生态环境的情况下,利用自然生长的植物根系从土壤中提取有害物质并大部分转移至地上部。
人们发现植物吸收重金属元素具有很强的选择性,有些植物甚至显示超积累功能,即对某些重金属元素的吸收超过一般植物的100倍以上,其中超积累植物积累的Co、Ni、Cr、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上,积累的Mn、Zn一般在1%以上。
超积累植物像一个太阳能驱动泵将土壤中的过量元素不断地泵到植物体内,使得植物修复重金属污染土壤成为可能。
与传统的物理化学方法治理土壤污染的技术相比,植物修复具有无可比拟的优点:(1)成本低廉,利用自然植物,通过传统的农业种植方法即可。
植物对土壤重金属污染的响应及修复随着工业化进程的加快,土壤重金属污染问题日益突出。
重金属污染是土壤污染的一种,其对土壤和生态环境产生严重威胁。
植物是生态系统中的重要组成部分,在土壤重金属污染修复中发挥着重要作用。
本文将从植物对土壤重金属污染的响应及修复两个方面进行论述。
一、植物对土壤重金属污染的响应在受到土壤重金属污染的情况下,植物为了适应环境,会产生一系列的响应。
一般而言,植物的响应主要表现在以下几个方面:1.生长受到抑制由于土壤中的重金属元素能对植物的生物化学过程造成伤害,进而影响植物生长和发育。
重金属元素的毒性直接影响生物发育,因此对植物的根系形成和分裂也会产生负面影响。
2.快速排除重金属植物通常会通过根系吸收重金属离子,但他们也会将这些离子快速地从根中释放出去,从而防止污染物进入植物体内。
这显然是一种积极的响应方式,因为它有助于降低土壤的重金属浓度。
3.激活逆境响应机制植物的逆境响应机制能够使其对环境逆境产生积极的响应。
逆境响应机制关键的细胞调节因子、激酶和转录调控因子等物质,在植物体内会激发出天然防御机制,然后引导分子生物学和身体化学的过程。
这使得植物能够以一种更强健的方式引导生长,使其能够更好地适应复杂的环境。
二、植物对土壤重金属污染的修复在土壤重金属污染的背景下,植物修复的过程已成为解决土壤污染问题的重要途径,其原理为通过植物的有效吸收能力将土壤中的重金属离子捕获并分解降解,使污染的土壤得到净化。
目前,对于植物修复土壤中的重金属离子这一领域建立起了一整套理论和方法:1.植物吸收重金属,净化土壤植物修复的主要原理是通过植物对重金属的吸收、转移和稳定,从而有效降低土壤中重金属浓度。
由于各种植物对重金属的吸收能力并不相同,因此在选择具体的植物时需要根据不同的重金属污染类型采用不同的植物种类。
2.植物蓄积重金属,净化土壤植物不仅是吸收重金属污染物,也可以将其从土壤中清除。
将植物材料处理后,通过焚烧或堆肥处理,将重金属污染物转移到一个相对稳定的形态中。
重金属污染土壤修复技术及其研究进展摘要:随着社会经济的发展,我国的工农业有了很大进展,工农业现代化技术越来越先进。
但是随着我国工农业的逐步现代化,许多地区的土壤环境受到不同程度的重金属污染。
只依赖传统修复技术已经不能满足治理要求,因此生物修复技术应运而生,因其无害、绿色、环保的优势,得到了广泛的应用。
生物修复主要可分为植物修复技术和微生物修复技术两大类,本文首先分析了土壤重金属污染来源及危害,其次探讨了土壤重金属污染修复技术现状,以供参考。
关键词:土壤污染;重金属;土壤修复;植物修复;生物修复引言重金属污染在我国环境污染中所占比重较高,对土壤的危害性较大,不仅影响着农作物的产量,还影响着人们的身体健康。
目前,对重金属污染土壤修复技术存在多种形式,其中微生物修复技术相较于物理、化学修复技术来说,其较低的成本、效果的稳定性、二次污染小等优势都提高了其应用的广泛性,成为修复重金属污染土壤的重要手段之一。
1土壤重金属污染来源及危害我国土壤重金属污染地区主要分布在工业核心区域,包括长江经济区、珠江经济区,总体来看,南方污染情况较北方严重。
重金属来源主要分为两方面:人为因素和自然因素。
自然因素较人为因素产生的影响较轻,伴随地壳运动,地质发生变化,矿物风化,地表径流以及大气迁移产生,此类因素产生影响较小。
人为因素是土壤重金属污染的主要来源,近现代我国工矿业发展迅速,各类矿石、煤炭原材料开发量巨大,废弃尾渣露天无序堆放,经过雨水沉降作用进入地表径流;研究表明在矿场、钢制厂、火力发电厂及重工业区周边的土壤重金属检测值明显高于非工业区域。
重金属元素大多为人体非必须元素且多数为有害元素,人类长期食用重金超标食物,或是饮用超标饮用水,均会损害人体健康。
2土壤重金属污染修复技术现状研究2.1物理化学修复技术(1)土壤淋洗。
该种技术类型主要通过土壤淋洗转移土壤中的重金属污染元素,其中,淋洗液主要为清水或者增强重金属元素溶解性的试剂溶液。
污染土壤的微生物修复技术土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一。
近20年来,随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动,我国土壤的污染面积在不断扩大,土壤质量持续恶化加剧,危害更加严重,已经影响到全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标,未来15年将面临着更为严峻的挑战。
在这一形势下,发展污染土壤的治理与修复技术在我国显得尤为必要而紧迫,尤其是生物修复技术。
1 土壤的微生物修复技术概述微生物修复是指利用微生物的生命代谢活动减少壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化,从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。
是较为理想的一种治理污染的途径,具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点。
首次记录实际使用生物修复是在1972年,于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线泄露的汽油。
1989年,美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术。
根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类:土著微生物、外来微生物和基因工程菌(GEM)。
目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物,土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。
当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时,就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。
近年来,由于生物工程技术的飞速发展,科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中,创造出了具有多种降解功能的超级微生物。
2 农药污染土壤的微生物修复2.1 农药污染土壤的生物修复背景化学农药作为保障农业丰收的重要手段,在农业生产中发挥着非常重要的作用。
然而,由于人们长期的不科学用药,剧毒、高残留、难降解农药的大量使用,我们面临着不断增加的土壤农药污染的环境问题。
2001年联合国环境规划署(UNEP)通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列出了12种优先控制持久性有机污染物(POPs),其中农药占了9种(艾氏剂、六氯代苯、氯丹、灭蚁灵、狄氏剂、毒杀芬、DDT、异狄氏剂、七氯);另外,20种被列为潜在持久性有机污染物中农药也占据了大部分。
重金属与土壤微生物的相互作用及污染土壤修复摘要:重金属污染不但会对土壤周围的环境造成严重的破坏,而且会对人类的身体健康产生危害。
因此,必须采取适当的方法进行重金属污染治理。
其中,微生物土壤的修复技术是一个重要的研究方向。
本文重点介绍了目前国内外对重金属污染土壤进行治理的研究进展,对重金属与土壤微生物的相互作用进行了分析,并对微生物在重金属污染土壤中的修复作用和具体应用进行了讨论,以达到改善土壤重金属污染的目的。
关键词:微生物;重金属污染;土壤修复;作用微生物、植物和动物三大类生物修复技术在过去10多年中得到了广泛的应用。
而在生物修复方面,土壤微生物的修复也有其独特的特点。
土壤微生物是一种活跃的胶质,具有较大的电荷和较强的新陈代谢能力。
同时,由于土壤中存在着大量的微生物,它们不但参与了土壤中的污染,还具有吸附重金属等污染物质的作用。
重金属污染土壤中常含有大量的细菌和真菌,这些微生物可以通过各种途径对重金属的毒性和释放产生一定的影响。
微生物在重金属中的累积和解毒作用,可以促进有毒物质的解毒或减少其毒性,因此,生物处理技术在土壤中的应用越来越受到重视。
1土壤重金属污染根源和土壤修复分析重金属污染是由矿山开采引起的,也是由工业和生活引起的。
矿山开采过程中,矿石和泥土中的重金属都会被大量地释放出来,对环境造成了很大的影响[1]。
此外,随着工业化进程的加快,重工业的废气排放越来越多,当排放到地表上时,会对环境造成很大的影响。
在对重金属污染的土地进行治理的过程中,应充分去除土壤中的重金属,并将其以固定的方式进行迁移,以达到综合修复的目的。
真正的土地修复,就是要将土壤中的重金属含量降低,来改变土壤的生态,达到修复的目的。
目前,土壤中的重金属污染物呈现出一种复杂的特点,其中以汞污染最为频繁,其次是镉,对农业生产和人民的生存环境产生了极大的危害。
所以在实践中,有关部门要结合具体的条件,选择相应的技术措施,以综合改善整个土地的修复效果,使人民生活在一个更为舒适和安全的地方。
微生物在镉污染土壤修复中的应用及其作用机理摘要:镉是一种有毒重金属,且具有流动迁移性强的特点。
工业废物的排放、大气沉降、污水灌溉以及长期施用磷肥等活动都导致了自然界中镉的积累。
镉引发的环境污染、生态失衡等问题日益严重,已在世界范围之内引起了人们的广泛关注。
镉会引起骨质疏松症、癌症和肾功能障碍等,在近几十年来报道了多起镉引起的中毒和致癌事件。
据调查显示全国土壤镉污染的点位超标严重,而人体中的镉大部分来自于谷物和蔬菜。
由于镉的生物有效性高,因此土壤中的镉会进入到植物的根、茎、叶中,最终被人类所摄取。
因此,如何高效降低土壤中镉的含量或其生物有效性逐渐成为人们广泛关注的问题。
关键词:微生物;镉污染;土壤修复;应用;引言随着农药化肥的使用、工业废气废水的排放和金属矿石的冶炼等,重金属污染土壤问题日趋严重。
有研究表明,我国耕地土壤污染点位超标率为19.4%,其中无机污染物镉的污染点位超标率最大,达到7.0%,且镉依然是影响农用地土壤环境质量的首要污染物。
因此,研究适合镉污染土壤的修复技术尤为重要。
1微生物修复技术生物修复技术是进入21世纪之后经济和科技飞速发展的产物,是当前常用的绿色环境修复技术之一。
利用生物修复技术可以实现在不改变土壤性质的基础上对土壤污染的有效治理,而且相较于其他修复技术来说,这种修复方式成本较低。
生物修复技术主要是利用动物、植物以及微生物的特性来对土壤污染中的有机物进行修复,所以相对来说修复周期较长,而且对土壤污染的情况要求较高,一旦土壤污染超过生物生长的正常范围,就需要采用其他修复方式。
微生物修复技术是生物修复技术的组成之一,其简单来说就是利用微生物的生长代谢来实现对污染物的有效降解,通过微生物的消化吸收作用,可以将土壤中的有机物转化为水、二氧化碳以及无机盐等无害物质,而且土壤中的微生物还可以通过自身的新陈代谢来产生有机酸,达到去除土壤中金属的目的,实现污染土壤的有效净化。
当然微生物的种类不同,其产生的作用也各有不同,部分微生物还可以通过吸收作用,将土壤中的重金属盐吸收到体内,然后对微生物进行回收就可以去除土壤中的重金属。
微生物群落在修复重金属污染土壤过程中的作用作者:杨雍康药栋李博李明锐湛方栋祖艳群李元来源:《江苏农业学报》2020年第05期摘要:总结了几种具有重金属耐性的微生物及耐性机制,并分析了微生物群落在重金属污染土壤修复过程中的作用。
微生物主要以2种方式强化植物对重金属污染土壤的修复效果:一是微生物对重金属具有吸附作用,减轻土壤中重金属对植物的毒害;二是分泌有机酸及植物生长所需的营养物质促进超富集植物对重金属的吸收。
耐受重金属的微生物主要以细菌居多,可能是因为细菌对环境具有更强的适应能力,在极端环境胁迫下具有更完善的抗性机制。
微生物对重金属具有耐性是因为微生物可以分泌螯合剂与重金属生成螯合物,或通过铁载体络合作用等途径降低重金属的生物毒性,减轻重金属对微生物的危害。
微生物对重金属污染土壤的修复具有显著影响,所以在修复过程中可以强化微生物功能。
要重点研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选耐受或吸附重金属的菌种和菌群。
关键词:土壤;重金属污染;微生物;重金属耐性中图分类号:X592文献标识码:A文章编号:1000-4440(2020)05-1322-10Abstract:Several heavy metal-tolerant microorganisms and their tolerant mechanisms were summarized,and the role of microbial communities in the process of heavy metal contaminated soil remediation was analyzed. The repairing effects of plants on heavy metal contaminated soils was mainly strengthened by microorganisms in two ways. In one way, microorganisms could absorb heavy metals and relieve the toxicity of heavy metals in soil to plants. In the other way,microorganisms could secrete organic acids and nutrients needed in plants growth to promote the absorption of heavy metals by hyperaccumulators. Most of the heavy metal-tolerant microorganisms were bacteria, the reason may be that bacteria have stronger adaptability to the environment and have more perfect resistant mechanism under extreme environmental stresses. Microorganisms were resistant to heavy metals because they can secrete chelating agents to form chelates with heavy metals, or reduce the biotoxicity of heavy metals by means of iron carrier complexation, and reduce the harm of heavy metals to microorganisms. Microorganisms had a significant impact on the repair of heavy metal contaminated soils, so the function of microorganisms could be enhanced during the process of repair. The composite functions between rhizosphere microorganisms, roots and media carriers should be studied with focus, and the microbial strains and floras that can tolerate or adsorb heavy metals can be screened by comprehensive consideration of the contaminated soil types with the allocation features of plant communities.Key words:soil;heavy metal contamination;microorganism;heavy metal tolerance隨着现代工业的快速发展,含有大量重金属的“三废”流入农田。
污染土壤处理与修复技术及案例土壤污染是当前全球面临的一大环境问题,对人类健康和生态系统都造成了严重威胁。
因此,土壤污染的治理和修复显得尤为重要。
本文将介绍一些常见的污染土壤处理与修复技术,并结合实际案例进行说明。
一、生物修复技术生物修复技术是利用生物体的代谢活动来修复污染土壤。
最常见的生物修复技术是植物修复。
植物通过吸收土壤中的污染物,或通过根系释放出有益的微生物来降解污染物。
例如,在一个受重金属污染的土壤中,可以种植耐受性强的植物,如拟南芥和金鱼草,它们可以吸收并积累土壤中的重金属。
通过周期性采样并测试植物组织中的重金属含量,可以监测植物吸收污染物的效率和土壤修复的进展。
二、物理修复技术物理修复技术是通过物理手段来去除土壤污染物。
例如,土壤气提取技术通过在受污染土壤下方放置气提取井,并通过负压抽取方法来收集土壤中的挥发性有机化合物。
电动力场技术则是利用电流在土壤中产生离子迁移,将带电的污染物迁移到收集地点以被去除。
这些物理修复技术可以快速有效地去除土壤中的有机污染物和挥发性物质。
三、化学修复技术化学修复技术是通过添加特定的化学药剂来降解或固定土壤中的污染物。
最常见的是土壤酸碱调节和氧化还原技术。
土壤酸碱调节通过添加碱性或酸性物质来调整土壤的pH值,从而改变污染物的溶解度和活性。
氧化还原技术则是通过添加氧化剂或还原剂来改变污染物的化学状态。
例如,双氧水可以将有机污染物氧化为无害的物质,而还原剂可以还原重金属离子形成不溶于水的沉淀。
这些化学修复技术可以在短时间内快速降解或固定土壤中的污染物。
四、案例分享为了更好地理解污染土壤处理与修复技术的应用和效果,以下是一个实际案例的分享。
某个地区的工业废弃物处理场因长期运营导致土壤严重污染,渗漏出的有机化合物和重金属严重影响了周围的生态环境。
针对这一问题,专家们采用了生物修复技术和化学修复技术的结合。
首先,通过调查研究确定了适合生物修复的耐受性强的植物,包括韭菜和早熟禾等。
植物修复土壤中重金属的方法一、引言重金属污染是当前环境面临的严重问题之一。
重金属对土壤和生物体的毒性效应具有长期性和积累性,对人类健康和生态系统稳定性造成了威胁。
因此,寻找有效的修复方法成为了迫切的需求。
本文将介绍几种植物修复土壤中重金属的方法。
二、植物吸收修复法植物吸收修复法是利用植物对重金属的吸收能力来修复受污染的土壤。
植物通过根系吸收土壤中的重金属,将其转移到地上部分,然后通过剪除、收割等方式将重金属带走,从而减轻土壤重金属污染程度。
常用的修复植物有耐重金属的植物(如拟南芥、铜锈树等)和富集重金属的植物(如剑麻、酸模等)。
此方法具有操作简便、成本较低的优点,但效果受到植物生长状况和土壤环境的影响。
三、菌根修复法菌根修复法是通过植物与菌根共生菌的相互作用来修复土壤中的重金属。
菌根能够增加植物的营养吸收能力和抗逆性,促进植物生长,同时菌根菌还能够与重金属形成络合物,减少其毒性。
因此,通过引入菌根菌来促进植物生长和修复土壤中的重金属污染已成为一种有效的修复方法。
目前已有许多研究表明,菌根菌在修复重金属污染土壤方面具有良好的应用前景。
四、土壤改良修复法土壤改良修复法是通过改良土壤性质来减轻土壤中重金属的毒性。
常用的改良方法有添加有机物、石灰等。
有机物能够提高土壤的保水性和通透性,促进土壤微生物的活动,降低土壤中重金属的有效性。
石灰能够中和土壤中的酸性物质,提高土壤的pH值,减少重金属的毒性。
因此,通过改良土壤性质来修复重金属污染的土壤是一种常用的修复方法。
五、植物-微生物联合修复法植物-微生物联合修复法是通过植物和微生物的共同作用来修复重金属污染的土壤。
植物能够吸收土壤中的重金属,而微生物能够降解重金属和促进植物生长,二者相互协同作用,达到修复土壤的效果。
目前已有许多研究证明,植物-微生物联合修复法在修复重金属污染土壤方面具有较好的效果。
六、生物炭修复法生物炭修复法是利用生物炭对土壤中重金属的吸附作用来修复重金属污染的土壤。
微生物对土壤中重金属的修复与去除随着工业化和城市化的发展,土壤中重金属的污染日益严重,给生态环境和人类健康带来了巨大的威胁。
微生物在土壤中发挥着重要的作用,其对重金属的修复和去除具有显著的潜力。
本文将探讨微生物在土壤中修复和去除重金属的机制和应用。
一、微生物修复重金属的机制1. 吸附:微生物通过胞外聚合物、菌丝等结构物质,吸附重金属离子,从而降低土壤中重金属的可溶性,减少其对环境和生物的毒性。
2. 螯合:微生物表面的功能基团可以与重金属形成络合物,将重金属离子固定在微生物体内或表面,阻止其进一步释放到土壤环境中。
3. 沉淀:某些微生物能分泌胞外多糖和氧化还原酶等物质,与重金属形成沉淀物,从而减轻土壤中重金属的毒性。
4. 生物转化:部分微生物能通过还原、氧化反应改变重金属的化学形态,使其从有机态转变为无机态或反之,从而降低其对环境的危害。
二、微生物修复重金属的应用1. 微生物肥料的应用:利用微生物修复土壤中重金属的能力,研发出微生物肥料,可添加到受重金属污染的土壤中,通过微生物的作用降低土壤中重金属含量,提高土壤质量。
2. 微生物菌剂的使用:某些菌株能够耐受高浓度的重金属离子,通过菌剂的喷洒或施加到种植宿主上,将其引入受重金属污染的土壤中,进行修复。
3. 合成微生物群的应用:通过筛选和组合具有不同功能的微生物,形成合成微生物群,利用其协同作用,提高土壤中重金属的修复效果。
4. 基因工程应用:通过基因工程技术,改造微生物的基因,使其具有更高的重金属修复能力,提高修复效率和效果。
三、微生物去除重金属的机制1. 吸附:微生物通过复杂的细胞壁和胞外物质结构,吸附重金属离子,并将其转移至微生物体内。
2. 沉淀:某些微生物能分泌特定物质,与重金属形成沉淀物,沉降到底泥中,从而将重金属从土壤中去除。
3. 离子交换:微生物体内的离子通道和离子交换物质能与土壤中的重金属发生离子交换,实现重金属的去除。
4. 同化代谢:部分微生物可以通过同化代谢将重金属离子转化为无毒或低毒的物质,从而实现去除。
研 究·RESEARCH80根际微生物-植物联合修复土壤重金属污染的研究进展文_谭颖 周进宏 张雯静 方浩洲 宝鸡文理学院地理与环境学院摘要:植物-微生物联合修复因其原位、环保、费用低等特点在重金属污染土壤修复方面具有广阔的应用前景。
综述了近年来根际微生物的种类及其强化植物修复的作用机制,并对其研究前景进行展望。
关键词:重金属污染;根际微生物;联合生物修复;植物基金项目:宝鸡文理学院科技扶贫项目:生态有机蔬菜种植模式研究(项目编号:209011022);宝鸡文理学院博士启动基金项目:从矿渣及矿区土壤分离的微生物对重金属吸附特性的研究(项目编号:ZK2017045);陕西省大学生创业创新项目:重金属污染土壤中富集植物根际微生物的种群分布特性研究(项目编号:201827027)Research on Rhizospheric Microorganism-plant Combined Bioremediation of and ofHeavy Metal Contaminated SoilTan Ying Zhou Jin-hong Zhang Wen-jing Fang Hao-zhou[ Abstract ] Rhizospheric microorganism-plant combined bioremediation by means of in-situ,environmental protection and low-cost,was present a broad application prospect in heavy metal contaminated soil remediation.In this paper,species and strengthen mechanisms of rhizosphere microorganisms on phytoremediation were reviewed,and the perspectives of the future research on related issues were also discussed.[ Key words ] heavy metal pollution;rhizospheric microorganism;combined bioremediation;plant近年来,由矿产资源开发引起的土壤重金属污染,影响到人类的生活和健康,受到广泛关注。
微生物强化植物修复重金属污染土壤随着工业化和农业现代化的快速发展,重金属污染土壤的问题逐渐凸显。
重金属污染不仅对土壤生态环境造成严重破坏,还会通过食物链危害人体健康。
为了有效治理重金属污染土壤,微生物强化植物修复技术逐渐受到广泛。
本文将探讨微生物强化植物修复重金属污染土壤的可行性和效果。
重金属污染土壤是指含有重金属离子如铅、汞、镉等超过国家标准的土壤。
这些重金属离子不易分解,会在土壤中不断积累,影响土壤生态环境,并通过食物链传递,危害人体健康。
传统的重金属污染土壤治理方法包括物理、化学和生物方法。
然而,这些方法往往存在治理成本高、操作难度大等问题,因此需要寻找更加高效、环保的治理方案。
微生物强化植物修复技术是一种结合微生物和植物共同作用治理重金属污染土壤的方法。
该技术通过在土壤中添加特定微生物,促进植物对重金属的吸收和降解,从而实现重金属污染土壤的治理。
与传统的治理方法相比,微生物强化植物修复技术具有环保、高效、操作简单等优点。
国内外学者在微生物强化植物修复领域已取得了一系列前期研究成果。
例如,某些特定微生物可以促进植物对重金属的吸收,提高植物的富集能力;同时,微生物还可以通过产生有机酸等物质,提高土壤中重金属的生物有效性。
然而,该领域仍存在亟需解决的难点,如微生物与植物的协同作用机制尚不明确,微生物和植物的筛选与优化还有待加强等。
虽然微生物强化植物修复技术具有许多优点,但是与其他治理方法相比,仍存在一定的不足。
该技术的工艺流程相对复杂,需要经过微生物的筛选、培养和优化等环节,治理周期较长;采用该技术需要投入一定的成本,包括微生物培养、植物种植和维护等费用,可能会增加治理成本。
为了克服现有方法的不足,本文将研究一种新型的微生物强化植物修复技术,旨在提高该技术的可行性和效果。
具体来说,本文将采用以下研究思路和方法:筛选和优化微生物:通过实验筛选出对重金属具有较强活性的微生物种类,并对其生长条件进行优化,提高微生物的存活率和活性。
植物的筛选与培育:选择对重金属具有较强富集能力的植物品种,并对其生长条件进行优化,提高植物对重金属的吸收和降解能力。
构建微生物-植物联合修复体系:将筛选和优化后的微生物与植物结合,形成一套完整的微生物强化植物修复体系。
通过实验验证该体系的可行性和效果,并探讨其作用机制。
修复效果评估:在不同类型的重金属污染土壤中应用该体系,对治理效果进行评估,并与传统治理方法进行对比分析。
通过本文的研究,表明微生物强化植物修复重金属污染土壤具有一定的可行性和效果。
该技术可实现重金属污染土壤的绿色、高效治理,且具有操作简单、环保等优点。
虽然该技术存在一定的不足,如工艺复杂、成本高等,但是随着科学技术的发展和研究的深入,相信这些问题将得到逐步解决。
未来,微生物强化植物修复技术有望成为重金属污染土壤治理的重要手段之一,为保护生态环境和人类健康做出贡献。
随着工业化和城市化进程的加速,重金属污染问题日益严峻。
重金属在土壤中积累,对生态环境和人类健康产生巨大威胁。
植物修复作为一种绿色、可持续的修复技术,为重金属污染土壤治理提供了新的途径。
本文将深入探讨重金属污染土壤植物修复的基本原理以及强化措施。
重金属污染的主要来源包括工业废水、农业化肥和汽车尾气等。
这些污染源通过不同途径进入土壤,导致土壤中重金属含量超标。
我国土壤污染现状不容乐观,治理难度较大。
因此,开展重金属污染土壤植物修复研究具有重要意义。
植物修复重金属的基本原理主要包括植物的代谢作用、吸收作用以及生物降解等。
植物通过根系吸收土壤中的重金属元素,并在体内代谢过程中将其转移、转化。
植物发达的根系能够稳定土壤中的重金属,减少其移动和生物可利用性。
植物在生长过程中分泌出一些物质,能够与重金属离子结合,促进其降解。
为了提高植物修复效率,可以采取以下强化措施:改变土壤质量:通过添加有机质、改变土壤酸碱度等方法,改善土壤环境,提高植物对重金属的吸收能力。
增加植物种类:引进和培育对重金属具有较强抗性和吸收能力的植物品种,提高植物修复效果。
调节温度湿度:温度和湿度对植物生长和重金属吸收具有重要影响,通过调控环境条件,能够促进植物生长和重金属吸收。
在修复后的土壤中,需要对其重金属含量和植物生长情况进行监测和评估。
一般采用以下方法:重金属含量检测:通过采集土壤样品,运用光谱分析、原子吸收等方法测定土壤中重金属的含量。
同时,需要对植物体内的重金属含量进行测定,以评估植物修复效果。
植物生长情况监测:通过观察和测量植物的生长情况,如株高、生物量等指标,评估植物修复效果及环境适应性。
生态系统评估:除了测定土壤和植物中的重金属含量和生长情况外,还需要对整个生态系统进行评估。
这包括对土壤微生物、土壤动物、昆虫和鸟类等生物多样性的监测和分析,以确保生态系统稳定和可持续。
根据监测和评估结果,可以采取以下措施进一步提高植物修复效率:遗传改良:通过基因工程技术培育具有更强抗性和吸收能力的植物品种,提高植物修复效果。
优化环境条件:通过精确调控环境条件,如温度、湿度、光照等,促进植物生长和重金属吸收。
联合修复:将植物修复与物理、化学或生物等其他修复方法相结合,形成综合修复体系,提高修复效果。
重金属污染土壤植物修复是一种绿色、可持续的修复技术,具有广阔的应用前景。
通过深入探讨其基本原理及强化措施,能够为重金属污染土壤治理提供有力支持。
在未来的研究中,需要进一步优化植物修复技术,加强修复后的监测与评估,确保生态环境的可持续发展。
随着工业化和城市化的发展,重金属污染土壤的问题日益严重。
重金属污染不仅危害植物生长和生态系统健康,还会通过食物链威胁人类健康。
为了有效治理重金属污染土壤,植物微生物联合修复技术逐渐受到广泛。
本文将综述重金属污染土壤的植物微生物联合修复研究的进展,以期为未来治理重金属污染土壤提供参考。
重金属污染土壤的主要来源包括工业废水、农药使用、采矿和冶炼等。
重金属进入土壤后,难以自然降解,会在土壤中富集,影响土壤的理化性质和生物活性。
进而,通过食物链传递和累积,最终威胁人类健康。
植物微生物联合修复技术是指利用植物和微生物的联合作用,降低重金属对土壤的污染,同时促进土壤环境的改善。
目前,该技术已成为重金属污染土壤治理的研究热点。
为了提高重金属污染土壤的修复效率,研究人员通过基因工程手段选育出具有较强重金属抗性和吸附能力的工程化菌种。
这些菌种可以有效地吸附和转化土壤中的重金属,降低其生物毒性。
植物-微生物联合修复技术的作用机制主要包括植物提取、微生物转化和植物-微生物联合作用。
植物提取主要依靠植物根系吸收土壤中的重金属,并将其转运至地上部分。
微生物转化则是由微生物通过分解、还原、吸附等方式,将重金属转化为低毒性或无毒性物质。
植物-微生物联合作用则是植物和微生物相互促进,提高修复效率。
为了降低重金属的生物毒性,研究人员开发出新型肥料,如有机肥料、无机肥料和生物肥料等。
这些新型肥料可以有效地促进植物生长,提高植物对重金属的吸收和富集能力,同时还可以改善土壤环境,提高微生物活性。
植物微生物联合修复技术具有修复周期短、成本低、环境友好等优点,为重金属污染土壤的治理提供了新的解决方案。
然而,目前该技术还存在一些不足,如修复效率不稳定、微生物菌种的选择和培育仍需改进等。
植物微生物联合修复技术在实际应用中还需考虑土壤类型、气候条件等因素的影响。
针对已有研究成果和不足,未来植物微生物联合修复技术的发展方向可包括:加强植物微生物联合修复技术的理论研究,深入探究其作用机制和影响因素,为实际应用提供理论指导;继续开展微生物菌种选育和改良工作,提高菌种的适应性和重金属转化能力;结合现代生物技术和工程技术,开发更为高效、环保的植物微生物联合修复技术;综合考虑土壤类型、气候条件、污染物种类等多种因素,优化治理方案,提高治理效果;加强政策支持和资金投入,推动植物微生物联合修复技术的产业化发展,为重金属污染土壤的治理提供更多实际应用案例。
结论重金属污染土壤的植物微生物联合修复研究取得了一定的进展,为实际治理工作提供了新的思路和方法。
然而,仍需加强该技术的理论研究和实践应用,不断提高治理效率和稳定性。
未来,通过持续改进和创新,植物微生物联合修复技术将在重金属污染土壤的治理中发挥更为重要的作用。
随着工业化和城市化的发展,重金属污染土壤的问题日益凸显。
重金属污染不仅对土壤生态环境造成威胁,还会通过食物链危害人体健康。
植物修复作为一种绿色、自然的修复技术,已被广泛应用于重金属污染土壤治理。
然而,植物修复的效果受多种因素影响,其中微生物的功能起着至关重要的作用。
本文将重点重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展。
近年来,国内外学者在重金属污染土壤植物修复中的微生物功能方面进行了大量研究。
他们通过研究不同微生物种类对重金属的生物吸附、转化和迁移等作用,探讨了微生物对植物修复效果的影响机制。
研究者们还了微生物种群结构、多样性以及与植物的相互作用关系等方面,为优化植物修复技术提供了理论支持。
尽管在微生物功能研究方面取得了一定的成果,但仍存在一些问题。
微生物对重金属的解毒机制尚不完全清楚,亟需深入研究。
微生物种群结构及其与植物的相互作用关系仍需深入探讨。
如何提高微生物的解毒能力和促进植物修复效果,是未来研究的重点和难点。
以某地区重金属污染土壤修复为例,采用植物-微生物联合修复技术,取得了显著成效。
实验结果表明,该技术可有效提高土壤中重金属的去除率,同时促进植物的生长和发育。
这一案例充分说明了微生物功能研究在重金属污染土壤植物修复中的应用效果及优点。
微生物功能研究在重金属污染土壤植物修复中具有重要意义。
未来应加强微生物解毒机制、微生物种群结构及其与植物相互作用关系等方面的研究,以提高植物修复技术的实际应用效果。
加强跨学科合作,整合环境科学、生物学、化学等多学科知识,为重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究提供更强大的理论支持和技术指导。
随着工业的快速发展,石油污染土壤问题日益严重。
为了有效修复石油污染土壤,微生物强化修复技术越来越受到。
本文将围绕微生物强化修复石油污染土壤的研究进展进行概述,旨在为相关领域的研究提供参考与启示。
近年来,微生物强化修复技术在石油污染土壤治理中取得了显著进展。
该技术主要包括两方面:微生物接种和微生物促进。
微生物接种是指将经过选择的、具有石油降解能力的微生物引入受污染土壤,以增强土壤的自净能力。
微生物促进则是指利用某些化学物质或物理方法,促进土壤中原有微生物的生长和活性,提高其降解石油的能力。
为了更好地了解微生物强化修复石油污染土壤的研究现状,我们从以下几个方面进行详细介绍。
微生物接种方面的研究。
研究人员通过筛选和培养高效石油降解菌株,制备成微生物菌剂,然后将其引入受污染土壤。