首页 > 分享 > 重金属污染土壤的植物修复.docx

重金属污染土壤的植物修复.docx

花匠小妙招
2024-09-30 23:32

重金属污染土壤的植物修复重金属不同于有机物，它不能被生物所降解，只有通过生物吸收才能够从土壤中去除。用微生物进行大面积现场修复时，不仅微生物吸收的金属量较少，而且富集重金属的微生物的后处理也比较困难。植物具有生物量大且易于后处理的优势，因此植物修复是解决重金属污染问题的一个有效手段。植物主要通过植物富集、植物挥发和植物钝化/稳定等方式去除土壤中重金属离子或降低其生物活性。 (一)植物富集植物富集是利用一些植物对污染物(重金属)的大量吸收并将其积累在地上部分，通过收获地上部即可减少其在土壤中的含量。 1．超富集植物植物可以吸收和积累必需的营养元素，浓度可高达1％～3%，某些非主要的元素(如钠和硅)也可以在植物体内大量积累。大多数植物都会将重金属排除在组织外，使重金属浓度一般不超过数个mg/kg。但是也有一些特殊植物能超量富集重金属，即重金属的超富集植物。超富集植物是能超量吸收重金属并将其运移到地上部的特殊植物。对于超富集植物的界定，植物地上部重金属含量是常用的指标。由于各种重金属在地壳中的丰度及在土壤和植物中的背景值存在较大的差异，因此，对不同重金属，其超富集植物的浓度标准也有所不同。目前采用较多的是Baker等(2000)提出的参考值(表10-1)，此外，超富集植物通常还表现出植物地上部重金属含量高于土壤重金属含量(即富集系数BF1)，地上部重金属含量高于根部重金属含量(即转运系数TF 1)的特征，它们对土壤中重金属具有较强的吸收和向地上部转运的能力。然而，目前所获得的超富集植物多为野外调查结果，并没有在严格的控制条件下证明这种超富集能力是否具有遗传特性，特别是要防止由于实验误差而导致的错误结论。因此将这些已经报道的超富集植物用于植物富集技术之前，应进一步甄别。表10-1 重金属在土壤和普通植物中平均浓度以及超富集植物的临界标准由于不同元素在土壤和植物中的背景值各不相同，不同重金属超富集植物的临界标准也各不相同，如对Au来说，植物组织中只要含1 mg/kg干重即可称之为Au超富集植物，Au的自然丰度仅为1 ug/kg。 (1)镍超富集植物最早发现的超富集植物是Ni的超富集植物，主要是大戟科(Euphorbiaceae)、十字花科(Cruci f erae)、紫菀属(Aster)、大风子科(Flacourtiaceae)、黄杨科(Buxaceae)和茜草科(Rubiaceae)等植物。在人工栽培条件下，超富集植物体内Ni的富集能力最高可达25000 mg/kg，显示了极强的Ni富集能力。在Ni超富集植物中，以庭荠属(Alyssum)植物最为著名，遏蓝菜属的一些植物均有积累Ni的能力，如T. elegans, T. oxyceras, T.montanum L. var. call fornicum和T. montanum L. var. siskiyouense叶片含Ni量范围分别为8800～20800 , 3080～35600，3850～11600和8240～24600 mg/kg。原产在南非的草本植物Berkheya coddii叶片含Ni量高达11 600 mg/kg(干重)。这一植物的株高可达1.8 m，年生物量可达22t/hm2，在污染土壤的植物修复中具有很高的潜力(沈振国等2002)。 (2)锌超富集植物 Zn超富集植物的分布较少，已经发现的约有18种，主要是十字花科遏蓝菜属(Thlaspi)又称薪冥属)植物，其中以T. caerulesce。最为著名(图10-5)。早期的研究结果表明，德国西部和比利时东部的T. calaminare(即T.caerulescens)和堇菜属(Violacalaminaria)叶片能够积累高达4％的Zn而没有明显伤害。T. caerulesce。在不列颠和比利时的分布与Pb/Zn矿和其他工业污染有关。欧洲的Thlaspi属植物主要生长在蛇纹岩发育的土壤，这类土壤也生长Ni超富集植物。一些 Thlaspi属植物还有积累Ni或/和Cd的能力。Reeves等(1984)证实奥地利的T. goesingense积累Ni和Zn的能力是植物的内在特性，而与植物产地的地球化学特性无关。Zn超富集植物T.caerule scen、对其他重金属Cd, Co, Mn和Ni也有较高的积累能力，而Al, Cr, Cu, Fe和Pb主要积累在根系(Baker et al. 1.994)。这对复合污染土壤的植物修复具有特别的意义。图10-5 超富集植物天蓝遏蓝菜(Thelaspicaerulescen s)(沈振国提供) 东南景天(Sedum al fredii H)是我国发现的一种新的Zn超富集植物。野外调查发现，东南景天对土壤中高含量的Zn有很强的忍耐、吸收和积累能力，地上部Zn含量为4134