农田土壤重金属污染及植物修复技术
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农田土壤重金属污染修复技术最新研究进展农田土壤重金属污染修复技术是解决农田土壤中重金属污染问题的重要手段。
随着农业生产和工业化进程的加快,农田土壤重金属污染问题日益突出,给农田生产和人类健康带来了严重威胁。
研究和发展一种高效、经济、环境友好的农田土壤重金属污染修复技术至关重要。
本文将介绍农田土壤重金属污染修复技术的最新研究进展。
一、物理修复技术物理修复技术主要包括土壤剥离、堆积覆盖和土壤修复机械处理等方法。
研究发现,土壤剥离能有效地去除表层污染土壤,减少植物吸收重金属的机会。
堆积覆盖则是将清洁土壤覆盖在受污染土壤上,起到隔离和稳定重金属的作用。
土壤修复机械处理则是利用机械设备将受污染土壤进行翻耕、破碎等处理,增加土壤通气性和改善土壤结构。
这些物理修复技术已得到广泛应用,并取得了一定的治理效果。
生物修复技术是利用植物、微生物等生物资源,修复农田土壤中的重金属污染。
植物修复技术是通过选择适应重金属污染环境的植物,生长于受污染土壤中,通过吸收、累积和转运重金属,并固定在植物体内,起到修复土壤的效果。
微生物修复技术则是通过利用土壤中存在的微生物,将其应用于土壤重金属污染的修复中。
这些生物修复技术具有低成本、环境友好等优势,并已被广泛应用于农田土壤重金属污染修复中。
化学修复技术是利用化学物质对农田土壤中的重金属进行修复。
常用的化学修复技术包括添加固化剂、络合剂、还原剂等方法。
添加固化剂可促进土壤中重金属的固化,并形成难溶化合物。
络合剂则是通过与重金属形成络合物,降低重金属的毒性。
还原剂则是将重金属从高价态还原为低价态,减少重金属的毒性。
这些化学修复技术虽然具有一定效果,但其成本较高,对环境影响较大,并不是最理想的修复技术。
农田土壤重金属污染修复技术的研究已取得了一定的进展,物理修复技术、生物修复技术和化学修复技术均在不同程度上应用于农田土壤重金属污染的修复中。
目前仍存在一些问题需要解决,如如何提高修复效率、降低修复成本、减少环境污染等。
《我国农田土壤重金属污染现状·来源及修复技术研究综述》篇一我国农田土壤重金属污染现状、来源及修复技术研究综述一、引言随着工业化和城市化的快速发展,我国农田土壤面临着日益严重的重金属污染问题。
重金属污染不仅对农产品质量安全构成威胁,也对人类健康和生态环境安全产生严重影响。
因此,对我国农田土壤重金属污染的现状、来源及修复技术进行深入研究,具有极其重要的现实意义和科学价值。
本文将对目前我国农田土壤重金属污染的现状进行概述,分析其主要来源,并综述现有的修复技术研究成果。
二、我国农田土壤重金属污染现状目前,我国农田土壤重金属污染问题日益严重,尤其是镉、铅、汞、砷等重金属的污染尤为突出。
这些重金属通过大气沉降、污水灌溉、固体废弃物堆放等多种途径进入土壤,导致土壤质量下降,农产品安全受到威胁。
据相关研究显示,我国受重金属污染的耕地面积已占到全国耕地总面积的近五分之一,且呈逐年上升趋势。
三、农田土壤重金属污染来源农田土壤重金属污染的来源主要包括以下几个方面:1. 工业排放:工业生产过程中产生的含有重金属的废水、废气、废渣等未经处理或处理不当直接排放到环境中,通过大气沉降和污水灌溉等方式进入农田土壤。
2. 农业活动:过度使用化肥、农药等农业投入品,以及不合理的灌溉方式,也可能导致重金属在土壤中积累。
3. 城市生活垃圾和污水:城市生活垃圾和污水中含有大量的重金属,如果不经过妥善处理而直接排放或倾倒到农田中,将导致重金属污染。
四、农田土壤重金属污染修复技术研究针对农田土壤重金属污染问题,国内外学者进行了大量的研究,提出了一系列修复技术。
这些技术主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。
1. 物理修复技术:主要包括换土法、电动修复法、热解吸法等。
这些技术主要通过物理手段将重金属从土壤中去除或分离,从而达到修复目的。
2. 化学修复技术:主要包括化学淋洗法、化学固定法等。
化学淋洗法是通过使用适当的淋洗剂将土壤中的重金属淋洗出来,然后进行回收处理;化学固定法则是通过向土壤中添加改良剂,将重金属固定在土壤中,降低其生物可利用性。
重金属污染土壤修复技术重金属污染土壤修复技术土壤重金属污染是指土壤中某些重金属元素如铅、镉、汞、铬等的含量超过了土壤环境背景值或土壤环境质量标准,导致土壤环境质量下降,生态系统功能受损,对人类健康和农业生产构成威胁。
随着工业化和城市化的快速发展,土壤重金属污染问题日益严重。
因此,研究和开发有效的重金属污染土壤修复技术具有重要意义。
一、重金属污染土壤修复技术概述重金属污染土壤修复技术是指通过物理、化学或生物等方法,将土壤中的重金属元素去除或稳定化,使其达到安全水平,以恢复土壤生态功能和农业生产能力。
这些技术可以根据其作用原理和应用方式的不同,大致分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。
1.1 物理修复技术物理修复技术主要包括土壤挖掘、土壤置换、土壤淋洗等方法。
这些方法通过物理作用将土壤中的重金属元素去除或迁移到其他介质中,从而达到修复土壤的目的。
物理修复技术的优点是处理速度快,效果明显,但缺点是成本高,且可能对土壤结构和生态环境造成破坏。
1.2 化学修复技术化学修复技术主要包括土壤固化稳定化、土壤化学淋洗、土壤氧化还原等方法。
这些方法通过化学反应将土壤中的重金属元素转化为低毒性或不溶性形态,从而降低其生物可利用性。
化学修复技术的优点是处理效果好,适用范围广,但缺点是可能产生二次污染,且成本较高。
1.3 生物修复技术生物修复技术主要包括植物修复、微生物修复等方法。
这些方法利用生物体的代谢作用,将土壤中的重金属元素吸收、转化或固定,从而达到修复土壤的目的。
生物修复技术的优点是环境友好,成本相对较低,但缺点是处理周期长,且受环境条件影响较大。
二、重金属污染土壤修复技术的应用重金属污染土壤修复技术的应用需要根据污染程度、土壤类型、气候条件等因素综合考虑,选择合适的修复技术或技术组合。
以下是一些常见的重金属污染土壤修复技术的应用案例。
2.1 物理修复技术的应用在一些重金属污染严重的城市工业区,土壤挖掘和置换是一种常用的修复方法。
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。
我国农田重金属污染及其修复对策一、背景介绍随着我国工业化进程的加快,农田重金属污染问题越来越引起人们的重视。
农田重金属污染是指农田土壤中超过植物生长所需的某种或某些重金属元素,对农田生态环境和农产品品质造成危害的现象。
我国农田重金属污染主要来源于工业废水、垃圾渗滤液、化肥、农药等污染物的排放。
目前,我国农田重金属污染已经成为影响农业可持续发展的重要环境问题之一。
二、农田重金属污染的危害1. 对土壤的危害:重金属长期积累在土壤中,会改变土壤结构,降低土壤肥力,影响农作物的生长和产量;2. 对农产品的危害:作物吸收了过量的重金属,会对人体健康造成危害,甚至引发癌症等疾病;3. 对生态环境的危害:重金属污染会影响土壤微生物的活性,破坏土壤生态平衡,对农田生态环境产生负面影响。
三、农田重金属修复对策1. 植物修复技术:选择对重金属具有富集能力的植物种类在污染土壤中进行种植,通过植物的吸收和富集来修复土壤中的重金属污染。
目前广泛应用的植物包括拔蓝、铜蓝、铬蓝等;2. 微生物修复技术:利用某些微生物和微生物产生的代谢产物对重金属进行还原、解毒和转化,从而实现土壤重金属的修复;3. 生物炭修复技术:将生物质材料进行高温焚烧或热解制备生物炭,然后将生物炭应用于农田重金属污染的土壤中,能有效吸附土壤重金属,从而减少重金属的毒害作用;4. 土壤修复剂修复技术:运用吸附剂、还原剂、离子交换剂、螯合剂等材料对重金属进行制备,从而实现土壤重金属的去除和修复。
四、应对农田重金属污染的政策建议1. 完善相关法律法规:加强农田重金属污染治理的法律法规建设,明确治理责任,规范农田污染物排放和处理的管理;2. 完善检测标准和监测体系:建立健全农田重金属污染的监测体系,制定农田重金属污染监测标准和技术规范,提高重金属检测技术的精准度和可靠性;3. 加大资金投入:政府应加大对农田重金属污染治理项目的资金投入力度,加强农田重金属污染治理技术研发和示范工程建设。
重金属污染土壤修复的三种主要方法重金属污染土壤是指土壤中重金属元素含量超过环境标准所导致的问题。
重金属污染土壤对环境和人类健康造成严重威胁,因此修复重金属污染土壤成为当今重要的研究领域。
目前,有三种主要的修复方法:物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法是利用物理力学原理来修复重金属污染土壤。
其中之一是土壤固化技术,它通过添加固化剂或胶结剂来减少重金属的迁移和释放,并使其转化为稳定的化合物。
固化剂一般包括水泥、石灰、氯化钠等,这些物质可以与重金属形成不溶于水的团聚体,从而有效地降低其毒性和迁移性。
另一种物理方法是土壤热解技术,它通过高温处理来改变重金属的形态和迁移性。
土壤热解技术一般分为低温处理和高温处理。
低温处理通过高压注入热水或蒸汽来改变土壤中重金属的化学状态,使其更容易被植物吸收和转化。
高温处理则是将土壤暴露在高温环境下,通过热分解和蒸汽压力来去除重金属。
化学方法是利用化学反应来修复重金属污染土壤。
其中之一是土壤酸碱调节技术,它通过向土壤中添加酸碱物质来改变土壤的pH值,从而改变重金属的形态和迁移性。
一般而言,重金属在酸性条件下更容易被植物吸收,而在碱性条件下则更容易形成沉淀物。
因此,通过调节土壤的酸碱性可以使重金属更容易被植物吸收或沉淀,从而减少土壤中重金属的毒性和迁移性。
另一种化学方法是土壤配位修复技术,它通过向土壤中添加配位剂来与重金属形成稳定的络合物,阻止重金属的迁移和释放。
配位剂一般包括EDTA、EDTA、柠檬酸等,这些物质可以与重金属形成络合物,从而有效地降低其毒性和迁移性。
生物方法是利用生物学原理来修复重金属污染土壤。
其中之一是植物修复技术,它通过选择耐重金属污染的植物来吸收和转化土壤中的重金属。
这些植物被称为重金属植物或超累积植物,它们能够忍受高浓度的重金属且具有较高的吸收能力。
植物修复技术主要有萃取、悬浮种植和种植-收获-再种植等方法。
例如,通过萃取方法可以将重金属吸附在植物根系或叶片上,然后收获这些植物并安全处置。
植物修复在农田土壤污染修复中的应用研究植物修复技术是一种利用植物的生理作用和代谢机制,通过植物本身的生长和代谢活动将环境中的有害物质转化、固定或降解的一种方法。
近年来,植物修复技术在农田土壤污染治理中取得了显著的成效。
本文将就植物修复技术在农田土壤污染修复中的应用进行研究与讨论。
一、植物修复技术的原理植物修复技术是基于植物的生态修复能力,通过植物根系、根际和根部微生物,调控土壤中的化学物质和生物有机体,达到净化土壤的目的。
植物修复技术主要包括吸收和积累有害物质、干扰物质迁移、降解有机物质和改良土壤结构等作用。
植物修复过程中,植物通过吸附、积累和转运等方式将有害物质从土壤中吸收,并通过根际微生物的作用,将有害物质转化为无害物质或降解为较低毒性的物质,同时通过植物的根际分泌物改变土壤环境,促进土壤中有害物质的迁移和降解。
植物修复技术是一种天然高效的土壤污染修复方法,具有环境友好、成本低、可持续等优势。
二、植物选择与调控在农田土壤污染修复中,植物的选择对修复效果至关重要。
适宜的植物选择需考虑其对有害物质的吸收能力、适应性和生长快慢等因素。
通常选择具有快速生长、耐污性强、抗胁迫能力高的植物作为修复植物。
常用的修复植物包括一些耐污植物如苦草、菊芋,以及一些高积累植物如剑麻、芦苇等。
同时,通过合理调节土壤环境pH值、温度和湿度等条件,促进植物根系的发育和根际微生物的活动,加快有害物质的吸附、降解和转化过程,提高修复效率。
三、修复技术的具体应用植物修复技术在农田土壤污染修复中有着广泛的应用。
具体而言,可以通过两种途径进行修复:一是利用植物的吸收能力,将有害物质富集于植物体内,达到转移有害物质的目的;二是通过植物根系周围的土壤微生物降解和转化有害物质。
例如,可以利用剑麻等高积累植物修复重金属污染的农田土壤,通过其根系吸附和积累重金属,减少土壤重金属含量。
另外,植物修复技术还可以应用于农药和有机污染物的治理。
在传统的农业生产中,农药的使用量较大,导致土壤中农药残留的问题,而利用耐污植物如苦草、菊芋等进行修复,可以显著降低土壤中农药残留的浓度。
农田土壤重金属污染及植物修复技术摘要:现如今~土壤重金属污染问题日益严重~越来越受到环境和土壤科学研究者的关注。
农田土壤中的重金属对作物和人体健康构成了威胁~防治农田土壤重金属污染迫在眉睫。
重金属超富集植物及植物修复技术是当前学术界研究的热点领域~本文在此概述了农田土壤重金属污染的来源、防治措施和植物修复技术~探讨了土壤重金属超富集植物的应用潜力以及展望~为实现对重金属污染土壤进行有效的整治与安全高效的利用提供新的技术途径。
关键词:重金属污染防治植物修复超富集土壤重金属污染是指人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量、并[1]造成生态环境质量恶化的现象。
许多重金属如铜、锌,都是作物必须的营养元素,对作物生长发育起着十分重要的作用。
当金属数量超过某一临界值时,就会对作物产生一定毒害作用,轻则植物体内代谢过程发生紊乱,生长发育受抑制,重则导致作物死亡。
随着工农业生产的发展,三废的排放,矿产的开发和利用,污水的灌溉和农业、除草剂、化肥的使用,金属的产量明显增加,严重污染了土壤、水质、大气,各种重金属环境污染问题随之出现。
中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染,如北京、天津、西安、济南、郑州等地;南方相对较轻,如福州、宁波、成都等地。
土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。
从中国土壤资2源状况看,到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm,而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等,土壤资源将进一步减少。
因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染,改[2]良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容,治理土壤重金属重金属污染迫在眉睫。
1 农田土壤中重金属污染物来源1.1 大气中重金属沉降大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体[3]和粉尘等,大气中的大多数重金属是经自然沉降和雨淋沉降进入农田土壤的。
公路、铁路两侧农田土壤中的重金属污染主要是以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu 的污染为主,它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损[4]产生的含Zn 粉尘等,汽油中添加的抗暴剂烷基铅会随着汽车尾气污染公路两侧100 m 范围内的土壤,汽[5]车尾气中的铅含量高达20,50μg/L。
1.2 农药、化肥和塑料薄膜的不合理使用施用含有Pb、Hg、Cd、As 等的农药和不合理地施用化肥,都可以导致农田土壤重金属污染。
如As 被大量用于杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除草剂而引起土壤的As 污染;一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、[6]Cd、As、Zn、Pb,其中As和Cd 污染严重;农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd 和Pb,在大量使[2]用塑料大棚和地膜过程中都可以造成农田土壤重金属的污染。
1.3 污水灌溉和污泥施肥污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。
生活污水中重金属含量一般很少,其余污水中重金属含量较高。
污水中的重金属随着污水进入农田后以不同的方式被土壤截留固定从而引起污染。
污泥中含有大量的有机质和N、P、K等营养元素,但同时也含有大量的重金属,随着大量的污泥进入农田,农田中的重金属的含量在不断增高,导致农作物中地重金属残留过多,[7]如施用污泥和污水是造成蔬菜重金属留的一个主要原因。
污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb 含量的增加,且污泥施用越多,污染越严重。
1.4 随固体废弃物进入土壤的重金属固体废弃物种类繁多,成分复杂,不同种类其危害方式和污染程度不同。
其中,矿业和工业固体废弃由于日晒、雨淋、水洗等,含有的重金属极易移动,物污染最为严重。
这类废弃物在堆放或处理过程中,以辐射状或漏斗状向周围土壤、水体扩散。
还有一些固体废弃物被直接或通过加工作为肥料施入农田,造[8]成土壤重金属污染,如磷钢渣作为磷源施入农田时,土壤中发现有Cr 的累积。
总的来说:工业化程度越高的地区污染越严重,市区高于远郊和农村,地表高于地下,污染区污染时间越长重金属积累就越多,以大气传播媒介土壤重金属污染土壤的具有很强的叠加性,熟化程度越高重金[1]属含量越高。
2. 农田土壤重金属污染的防治措施2.1 对未被污染的农田土壤的预防措施2.1.1 加大监测力度,规范合理的使用化肥、农药和农膜一些农田土壤中的重金属是由于某些磷肥中含有Cd、Hg,一些杀菌杀虫剂中含有Hg、As,农膜中含有Cd、Pb 造成的,我们必须加强对化肥、农药、农膜的检测,严格控制其重金属含量,同时要加大监测力度,加大宣传教育力度,使农民规范合理的使用化肥、农药和农膜,防止由于农业生产措施造成的农田土壤重金属污染。
2.1.2 严格控制工业“三废”农田土壤重金属污染在很大程度上是由于工业“三废”污染源造成的,因此应严格控制污染物排放,严格执行国家颁布的工业“三废”排放标准,使污染尽可能控制在排放之前。
2.2 对已经被重金属污染的农田土壤的治理措施2.2.1 翻耕、客土与换土翻耕是把污染重的表层翻至下层,而把污染轻的下层翻为表层。
客土是指在污染的土壤上覆盖一层净土。
换土则是把污染的表土挖走,然后再填入同等厚度的新土。
通常以处理30 厘米深的土层为宜。
这三种方法以换土方法最好,但采用换土措施会带来如何处置被挖走污污染的土壤问题,处理不好,就很可能导致二次污染。
由于这类物理措施都需要大量人力物力,通常它们只用于污染较重的土壤。
2.2.2 水洗和淋溶水洗法是采用清水灌溉稀释或洗去重金属离子,使重金属离子迁至较深的土层中,以减少表土中重金属离子的浓度;或者将含重金属离子的水排出田外。
淋溶法是用试剂和土壤中重金属离子作用,形成溶解性的重金属离子或金属络合物,从提取液中回收重金属离子,并循环利用提取液的技术。
应用EDTA 络合去除土壤中的Cu、Ni、Cd、Zn, 0.01mol/千克、EDTA 能去除初始浓度为100~3001mol/千[9]克重金属的80%。
这两种技术的运用要慎重,特别注意防止二次污染。
2.2.3 提高土壤pH 例如Cd 的活性通常受土壤酸碱性的影响很大,一方面随着pH 升高,可增加土壤表面负电荷对Cd2 + 吸附;另一方面则由于是生成CdCO3沉淀,使其活性逐渐降低。
Naidu 在Cd 污染的土壤上施用碱性物质如石灰,一般每公顷土壤施用750kg石灰,使土壤重金属有效态含量降低15 %左右,从[10]而使酸性土壤可被植物利用的Cd 的活性降低,对减少Cd 被作物吸收具有一定的作用。
在发育于不同母[11]质的旱地黄筋泥、水田黄筋泥、旱地红砂土、水田红砂土上施加石灰,有效态Cd 明显减少。
因此,在被镉污染的土壤上施用石灰是降低植物吸收镉有效措施之一。
2.2.4 增施有机肥有机肥不仅可以改善土壤的理化性状、增加土壤的肥力,而且可以影响重金属在土壤中的形态及植物对其的吸收。
向Cd 污染土壤中加入有机肥,由于有机肥中大量的官能团和较大比表面积的存在,可促进土壤中的重金属离子与其形成重金属有机络合物,增加土壤对重金属的吸附能力,提高土[12]壤对重金属的缓冲性,从而减少植物对其的吸收,阻碍它进入食物链。
因此,在Cd 污染土壤中施加有机肥是一种十分有效的治理方法。
但利用有机肥改良Cd 污染土壤存在一定的风险,主要是由于有机肥在矿化过程中分解出的低分子量的有机酸和腐殖酸组分对土壤中的Cd 起到了活化作用,关键取决于腐殖酸组分和土壤环境条件,如果能够系统地研究不同pH 、Eh 、质地等土壤条件下,腐殖酸组分对Cd 的移动性和生物有效性的影响,合理施用有机肥就可以一方面对农田Cd污染起到了净化的作用,另一方面也克服了传统治理方法中既需消耗大[13]量资金,又造成营养元素流失、二次污染等问题不适于大面积污染的治理。
3 植物修复技术生物治理法作为一种新兴的高科技方法为大规模、低成本治理重金属污染带来了希望,农田中,主要是利用植物对重金属污染进行修复,利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。
由于该方法效果好,易于操作,日益受到人们的重视,成为污染土壤修复研究的热点。
植物修复技术(Phytoremediation)是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,而该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金[14]属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。
根据其作用过程和机理,修复方式包括植物提取、植物[15]转化、植物挥发、植物固定等4 种。
其中最有前景的是植物萃取,亦即通常的植物修复。
3.1 植物萃取作用( Phytoextraction)是指利用重金属超积累植物从土壤中吸取一种或几种重金属,并将其转移、储存到地上部,随后收割地上部并集中处理,连续种植这种植物,以使土壤中重金属含量降低到可接受水平。
3.2 植物挥发作用( Phytovolatil ization)是利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性污染物(如Hg 和Se) ,即植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态,释放到大气中。
3.3 根际过滤作用( Rhizof iltration)植物通过改变根际环境(pH、Eh) 使重金属的形态发生化学改变,通过在植物的根部积累和沉淀,减少重金属在土壤中的移动性。
目前,植物修复主要是指植物萃取作用,即利用某些特定的植物对重金属超富集能力清除土壤重金属污染的技术。
所有的植物都有从土壤中吸收多种类的金属特性。
有一类特殊植物却能忍受、吸收和转移对其它生物产生毒害的较高水平的重金属,这样的植物被称为超富集植物。
超富集植物生长在富含重金属的土壤中,地上部含金属量,100 毫克/千克;Cd,1 000毫克/千克Ni、Pb、Cu;,10 000 毫克/千克Zn、Mn (干重)的植物各类。
到目前为止,在美国、澳大利亚、新西兰等国已发现能富集重金属的超积累植物500 多种。
植物修复技术的处理费用很低,与常规的填埋法相比具有明显的优势;植物修复技术属于原位修复技术,具有保护表土、减少侵蚀和水土流失的功效,对环境影响小,可广泛应用于矿山的复垦、重金属污染土壤的改良,是目前最清洁的污染处理技术;与其它处理方法相比,植物修复技术产生的废物量较少,并且可[1,] 以回收重金属。
这种超积累重金属能力,使得利用植物修复技术治理重金属污染的环境越来越受到关注。
但这项新技术也有其局限性,还不能大规模推广。
现在绝大多数超积累植物只能积累一种重金属,而环境中重金属污染往往都是复合性的。
超积累植物往往植株矮小,生物量较低,生长速度慢,生长周期长,而且受到土壤水分、盐度、酸碱度的影响,实际应用较困难。