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重金属污染土壤的花卉植物修复研究进展

花匠小妙招
2024-08-31 03:21

1、重金属污染土壤的花卉植物修复研究进展2014-01-24来源：分享到：1我国土壤重金属污染现状人类长期的农业活动、工业建设和城市发展等过程持续不断地向土壤排放各种污染物质，严重制约着经济社会和生态文明的可持续发展，威胁人类的健康和生存口。防治土壤污染，保护现有的土壤资源，已成为全球性的问题。含重金属的污染物通过各种途径进入土壤而造成严重污染，其主要途径是工业废渣、废气中重金属的扩散、沉降、累积，含重金属的废水灌溉农田，以及含重金属农药和磷肥的大量施用等幻。而土壤重金属不能被土壤微生物分解，极易积累，最终通过生物富集途径直接危害人类的健康。土壤重金属污染物主要是铅、镉、铬、汞、铜、锌、钴、锡以及

2、类金属砷等。据不完全统计，我国受镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积近2.0107hm，约占总耕地面积的1/5；其中工业“三废”污染耕地占1.0107hm2，污水灌溉的农田面积占3.3106hm23。杨元根等43研究证明，重金属Pb进入土壤环境可对土壤生物（动物和微生物）和植物群落的结构、功能以及多样性施加强烈作用，进而影响生态系统功能与稳定性。重金属对土壤的污染虽日益严重，但由于土壤重金属污染的特异性及地域的复杂性，对土壤污染的治理不仅见效慢、费用高，而且还受到多种因素的制约。2土壤重金属污染的花卉植物修复世界上大多数国家都面临严重的土壤重金属污染问题。目前，对重金属污染土壤的修复主要有2种途径

3、，1种是改变重金属在土壤里的存在状态，使其钝化固定，降低其活性和迁移性，脱离食物链，减小其毒性；第2种是利用特殊植物吸收土壤中的重金属，将重金属从土壤中移除，然后将该植物除去。目前植物修复技术是发展最快，且经济、高效的治理技术，也是当前国内外研究的热点。因此，研发有效的植物修复法，清除土壤中的过量重金属已迫在眉睫。与非观赏性植物相比，用花卉植物进行土壤重金属污染的环境修复，不仅能降低环境土壤中重金属的含量，同时还可以达到美化环境的目的。2.1植物修复技术概况植物修复(Phytoremediation)是利用自然生长的植物或者遗传工程培育的植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥、地表

4、与地下水中有毒有害污染物技术的总称。广义的植物修复技术包括利用植物修复重金属污染土壤、利用植物净化水体与空气、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系来净化环境中有机污染物等。植物修复技术现作为一种友好型的修复技术，已被国内外认可并广泛应用。植物修复技术具有成本低、不破坏土壤结构、植物取材方便、改造环境的同时对环境无二次污染等诸多优点，因此植物修复技术已成为治理环境污染方面重要的研发对象。目前，利用经济植物（如能源植物或纤维类植物）和观赏植物对重金属污染场地进行的植物修复技术，被认为在达到污染修复的同时，实现了生态、环境和经济效益的统一。2.2植物修复类型植物修复主要是通过绿色植

5、物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。对于重金属污染土壤、水体等的植物修复技术，主要包括植物提取(Phytoextraction)、植物挥发(Phytovolatilization)、植物降解(Phytodeyrada-tion)、植物钝化(Phytostohilizavtion)4种类型。由此看来，植物修复是一种很有潜力、正在发展的清除环境污染的绿色技术。植物提取：应用植物根系吸收1种或多种重金属污染物质，将其转移贮藏到植物地上部分（茎、叶），植物衰亡后收割地卜部分另作处理。植物挥发：利用植物来促进重金属物质转变为可挥发的形态，并将其挥发出土壤和植物表面。植物降解：可用于石油化r污染、炸

6、药废物、燃料泄漏、氯代溶剂、填埋淋溶液和农药等有机污染物的治理，可促进生物降解。植物钝化：利用植物吸收、沉淀来固定土壤中大量有毒重金属，降低重金属的活动性和生物有效性。2.3花卉植物修复的核心一富集花卉植物重金属积累能力是筛选超富集花卉植物的一个重要指标。日前已发现400多种花卉植物能超量富集土壤中Pb、Cd、Cn、Cr、Mn、Ni和Zn等重金属，超量富集植物中最高重金属含量（干物质量）分别为Pb820mg/g、Cd180mg/g、C.1020mg/g、Cn240mg/g、Cr1350mg/g、Mn5180mg,/g、Ni4750mg/g和Zn3960mg/g。张海燕等-“研究表明花卉植物对重

7、金属有一定能力的积累、转移作用；侯静等通过与其它试验花卉比较，证明牵牛植株根、茎和叶对H的累积量最高，由此可知，牵牛对汞具有较强的富集能力。鉴于牵牛对重金属H有较强的耐受性和富集能力，具有生长迅速、适应性强、美化环境等诸多优势，可以将其作为城市土壤污染的植物修复资源，大面积推广应用。马利民等17研究发现植物对重金属的富集能力主要与植物种类有关，筛选出的8种植物中菊花对重金属铅的富集能力最强，且根部对重金属铅的富集能力大于茎和叶。白向玉等。18采用徐州4种本土花卉植物研究其对徐州姚庄污水处理厂剩余污泥中重金属的修复效果，从4种花卉植物对重金属的耐性、积累特征和积累总量来看，吊兰的富集效果优于其它

8、3种花卉植物。与非观赏性植物相比，利用花卉植物进行Pb污染环境的植物修复，不仅降低环境中Pb的含量，同时还可以达到美化环境的目的口9。李翠兰等研究发现，紫茉莉、紫花玉簪和鸭跖草不仅对Pb胁迫具有较强的耐性，而且具有较高的Pb富集和转移能力，考虑到紫花玉簪还具有较大的生物量，因此可作为修复Pb污染水体和土壤的首选花卉植物。植物体内某物质含量大于生长基质含量时就可确定植物对该物质有富集能力。当土壤镉含量为O120mg/kg，海芋、肾蕨、蟛蜞菊3种观赏植物根的富集系数都大于1，说明这3种观赏植物的根系对镉有富集能力。周霞等在中山市某小区内取8种花卉即鸭脚木、亮叶忍冬、小叶黄杨、金叶假连翘、金光变叶木

9、、细叶鸡爪槭、胡椒木、金边岑叶槭，发现其对重金属的积累能力大小依次为CrZnCuCdPb，转移能力大小依次为ZnCd;CuCrPb。当茎（叶）转移系数(IF)1时，该花卉植物具有修复重金属污染土壤的能力24。魏朝丹等“研究发现，在低浓度铅胁迫下，观赏植物白雪姬的根部能累积大量铅，随着铅浓度增长，根部的铅向地上部迁移，其地上部的铅累积量可随着铅浓度升高而持续增长。2.4花卉植物修复土壤重金属污染研究进展近年来，对环境扰动少、修复成本低并且能大面积推，一应用的植物修复技术应运而生，为治理重金属土壤污染提供了新的途径“，以观赏性植物作为土壤重金属污染的植物修复研究，近些年在国内已见报道。国内外在Pb

10、、(38、Zn等土壤重金属污染修复中也得到了成功应用27。28。原海燕等通过4种鸢尾属植物马蔺、黄菖蒲、溪荪、花菖蒲对Pb、Zn、Cu、Cd的积累能力和土壤修复效率差异比较发现，马蔺对Pb、Cd吸收能力最强，黄菖蒲对Zn的吸收能力最强，花菖蒲对Cu的吸收能力最强，受铅矿污染的土壤种植鸢尾属植物马蔺、黄菖蒲、溪荪、花菖蒲后，土壤中Pb、Zn、Cu、Cd质量分数有所降低。花卉作为植物中的一类，在修复土壤重金属污染方面具有一定的优势。花卉资源丰富、观赏性强，不进入食物链，潜力巨大，从花卉中筛选修复植物是非常可行的。刘家女等研究发现在Cd-Pb复合污染条件下蜀葵在高浓度重金属Cd污染下才受影响，而金盏

11、菊受复合污染毒害较严重，凤仙花的根部出现发黑现象。杨小琴等研究凤仙花根部发现，低浓度铅胁迫处理下其主根长度增加不明显，但须根数量增多；高浓度铅胁迫处理下其根数量减少，生长细弱，生物量下降，说明高浓度铅对凤仙花的生长发育产生严重伤害。根系耐性指数能够反映植物对重金属的耐性。谈成林等研究发现万寿菊随淤泥在铜尾矿基质中比例的增加，根系主根逐渐增长，根体积与地下部分生物量逐渐增加；吴桐等研究了19种花卉在铅胁迫下耐性，尽管供试花卉植物在试验的铅含量（0700mg/kg）范围内均能正常生长，随铅含量的增加其地上部干重均有所降低，这些花卉植物在铅胁迫下都具有较强耐性，但生长受到了一定程度的抑制作用。3植物

12、修复的局限性和发展趋势3.1植物修复的局限性土壤重金属污染花卉植物修复技术的研究和应用虽有一定的发展，但仍处于试验开发阶段，还有一些理论和技术问题需要解决突破。同时，重金属污染土壤的面积不断扩大，而相应的植物修复技术的发展远远不能与日益加剧的土壤污染相平衡。在实际应用中，植物修复仍然具有一定的局限性：一是植物修复具有专一性，只能针对特定的重金属进行修复，不能作用于土壤污染的所有重金属；二是植物吸收重金属有限，一旦吸收较高含量重金属，在体内积累过多影响植物生长，会出现重金属中毒症状；三是植物生长缓慢，周期长，需要人为进行养护，修复缓慢，不利于机械化作业；四是植物修复后的后期处置难以解决，必须在植物落叶前收割并处理植物器官，避免二次污染。3.2发展趋势在我国，虽然花卉业起步较晚，但发展迅速，在新的历史时期已呈现出旺盛的发展势头。植物修复技术是生物治污工程中一个非常独特的治理技术，与物理、化学和微生物的处理技术相比，具有独特的优点。采用开花期收获超积累植物的复种方式，可以使植物对Cd的提取率提高1.431.75倍。如果能从物种繁多的花卉资源中筛选出对污染土壤修复有重要意义和作用的超积