植物修复在重金属污染土壤治理中的应用2009级环工-1班 石航坤目录l前言l我国土壤重金属污染现状及问题l重金属污染的土壤植物修复概论l重金属污染土壤的植物修复过程l超积累植物中回收重金属的工艺l结束语前言 土壤重金属污染物有 汞、镉、铅、锌等, 主要 来源于交通运输、工业污 染和农业污染。土壤重金 属污染会导致农作物减产 甚至死亡, 对人体健康也 会产生极大危害。目前土 壤重金属污染修复的技术 主要包括工程修复法、物 理化学修复法、化学修复 法和生物修复法。植物修 复技术作为一种新兴的绿 色、生态、高效的修复技 术具有良好的发展前 景。我国土壤重金属污染现状近年来，由于矿产资源的大规模开采、冶炼，化 肥、农药的不当使用等人类生产活动导致土壤重金属 污染程度日益严重。 受重金属污染的土壤贵州独山砷污染事件河里撒满了石灰，用来消毒蒙永琼站在禁止喝水的黑神河旁边2008年1月23日，国家环保总 局发出通报称，2007年年底，贵 州省独山县瑞丰矿业有限公司将 1900吨含砷废水直接排入都柳江， 造成下游群众饮水危机，17人出 现不同程度的砷中毒。环保部门 认这起环境污染事件性质恶劣， 相关负责人已被公安部门刑事拘 留。污染的源头，是都柳江上游 独山县三利公司制酸车间(又称 “瑞丰公司”)未经许可，擅自 违法生产排污。土壤重金属污染存在的问题与有机污染不同，土壤中的重金属不能被生物分解 ，它只能由一种氧化状态变成另一种状态。同时，土 壤污染的隐蔽性和滞后性, 使得一些重金属污染问题 不能被我们的感官发现, 往往要通过分析化验土壤样 品,甚至是长期研究人畜健康状况才能被发现。而且 由于土壤污染具有累积性和不可逆转性, 一旦污染发 生,仅仅靠切断污染源的方法很难恢复, 治理污染土 壤的成本高,周期长。 重金属污染土壤的植物修复概论中山大学重金属土壤修复基地重金属污染土壤的植物修复概论一、概念植物修复是指用植物吸收土壤中的重金属并将 其带走, 最终达到清除土壤中重金属的一类技术 总称, 也称绿色修复或生物修复。它是一门新兴的环境污染治理应用技术, 用来 进行修复的植物可以包括高等植物界的一切植物 。植物修复在中国植物修复在中国，从1999年 开始，在国家“863”计划、 “973”计划和国家自然科学基金 重点项目的支持下，地理科学与资 源研究所环境修复中心研究员陈同 斌带领的研究组筛选出一种砷超富 集植物，解决了砷污染土地植物修 复技术中的一系列关键难题，在国 际上建立了第一个砷污染土地的植 物修复示范工程，并先后在广西河 池和云南红河州开始推广应用。此 外关于水体污染植物修复技术（漂 浮植物修复技术）的研究工作也在 推行之中。 重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复根据其作用过程和机理, 重金属污染土壤 的单一植物修复技术可分为植物固定、植物挥 发、植物吸收、植物降解、根际生物降解修复 五种类型。重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复1、植物吸收 即利用重金属超积累植物从土壤中吸取金属污 染物，随后收割地上部并进行集中处理，连续种植 该植物，达到降低或去除土壤重金属污染的目的。 这些植物有两类，超量积累植物和诱导的超量积累 植物。 重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复1、植物吸收超量累积植物是指一些具有很强的吸收重 金属并运输到地上部积累能力的植物，诱导的 超量累积植物则指一些本不具有超量积累特性 但通过一些过程可诱导出超量积累能力的植物 。目前已发现有700 多种超积累重金属植物，积累Cr、Co、 Ni、Cu、Pb 的量一般在0.1%以上，Mn、Zn 可达到1%以上 。 1蜈蚣草是凤尾蕨科、凤 尾蕨属中型陆生蕨 。研究表明，蜈蚣草对土 壤中铅、铜、锌与砷均有不 同程度的抗性和修复能力。 在自然条件下，蜈蚣草可生 长在砷含量4050毫克/公 斤土壤中，甚至能在砷含量 高达23400毫克/公斤的矿渣 中正常生长；在野外其叶片 砷含量超过1000 毫克/公斤 ，室内栽培的叶片砷含量高 达5070 毫克/公斤。 蜈蚣草成套技术与成功实例世界上第一个砷污染土壤植物修复基地 修复前：湖南郴州苏仙区邓家塘乡因砷污染导致600多亩稻田弃耕、2人死亡 、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突，曾引起国务院高度重视， 中央电视台焦点访谈专门报道。 修复后：在田间种植条件下，蜈蚣草叶片含砷量高达0.8%，有力证明了蜈蚣 草在砷污染土壤的治理方面具有极大的应用潜力。 东南景天，多年生草本植物。 是近年在浙江衢州、湖南郴州古 老的铅锌矿区发现的一种锌、镉 、铅超积累植物，能将镉、锌、 铅等较多地吸收到植株的地上部 ，有效减轻土壤重金属污染。一般认为，植物地上部分锌 含量达到3000mg/Kg，是锌超富集 植物的临界标准。浙江大学杨肖 娥等研究表明，东南景天的地上 部锌含量高5000mg/Kg，富集系数 为1.251.94，大于1；而营养液 培养试验发现，东南景天地上部 锌含量高达19674mg/Kg。可见， 东南景天具有超富集锌的特性和 功能。重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复2、植物挥发其机理是利用植物根系吸收金属，将其 转化为气态物质挥发到大气中，以降低土壤 污染。目前研究较多的是Hg和Se。印度芥菜 有较高的吸收和积累硒的能力。重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复3、植物固定利用耐重金属植物或超累积植物降低重 金属的活性，从而减少重金属被淋洗到地下 水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性 。 重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复3、植物固定的缺点 （1）应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量 防止植物吸收有害元素，以防止昆虫、草食 动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能 会对食物链带来的污染。 重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复3、植物固定的缺点 （2）而且植物稳定作用并没有将环境中的重金 属离子去除，只是暂时将其固定，使其对环境 中的生物不产生毒害作用，但如果环境条件发 生变化，重金属的生物可利用性可能又会发生 改变。因此，植物固定不是一个很理想的修复 方法。 重金属污染土壤的植物修复概论二、单一植物修复4、植物萃取种植一些特殊植物，利用其根系吸收污染土壤中的 有毒有害物质并运移至植物地上部，通过收割地上部物 质带走土壤中污染物的一种方法。植物提取作用是目前 研究最多，最有发展前景的方法。重金属污染土壤的植物修复概论三、植物与微生物联合修复1、植物与菌根真菌的联合修复微生物不仅能将本身分泌的质子、酶、铁 载体等用来活化重金属，而且也可将土壤有机 质和植物根系分泌物转化为自身利用，同时这 些小分子化合物（如有机酸）对土壤中的重金 属也有活化作用。重金属污染土壤的植物修复概论三、植物与微生物联合修复2、植物与细菌的联合修复细菌对金属的细胞外吸附是其抗性机制之 一。细菌的分泌物质，如多聚体，含有多种具 有金属络合、配位能力的基团，这些基团能通 过离子交换或络合作用与金属结合形成金属有 机复合物，使有毒金属元素毒性降低或变成无 毒化合物。微生物对重金属的抗性和解毒机制菌根菌在植物修复重金属污染土壤中的作用菌根是土壤中一些真菌侵染 植物根部形成的菌-根共生体， 在自然界中普遍存在，而这种真 菌则称为菌根菌。菌根菌不但可以直接对重金 属产生直接作用，减轻植物的重 金属毒害性，而且还可以通过改 变植物吸收磷养分的能力，改善 植物根际、土壤微环境等间接作 用于植物及其周围环境的途径， 来提高植物对重金属胁迫的抗性 。根瘤菌-豆科植物共生体系应用于重金属污染地的生态修复重金属污染土壤的植物修复概论四、植物修复与化学方法联合修复在污染的土壤中，大多数重金属离子处于固 相中，被吸附在土壤颗粒表面，并且结合的非 常牢固。化学方法可以打破这种状态，将处于 固相的重金属转化为植物可富集的处于液相的 金属离子。重金属污染土壤的植物修复概论四、植物修复与化学方法联合修复植物修复与化学方法的结合原理就是 扰动重金属在土壤液相浓度和固相浓度之 间的平衡。因此，对许多植物而言，需要 向土壤中添加移动剂以增加土壤溶液中的 金属浓度，进而促进植物对金属的吸收和 富集。Pealosa等(2007)研究了几种促进羽 扇豆修复土壤重金属污染的因素，结 果发现,螯合剂NTA（ 三乙酸腈）能 够促进金属离子(Fe、Mn、Cu、Zn、 Cd）迁移，促使羽扇豆所含的金属离 子浓度升高,尤其是As、Cd和Pb浓度 增加更明显。采用这种方法时，需要 注意螯合剂的用量，以免造成二次污 染。重金属污染土壤的植物修复概论五、植物修复的优点1、操作简单，成本低。植物修复技术无需专门 的设备和专业操作人员，工程上容易推广和实施 。植物修复技术的运行成本远远低于传统方法。重金属污染土壤的植物修复概论五、植物修复的优点2、对土壤生态环境破坏小植物修复是个自然 过程，不需要挖掘、运输土壤，对土壤生态环 境破坏小，同时也不会破坏生态景观，适用于 治理大面积的污染，净化和美化环境。重金属污染土壤的植物修复概论五、植物修复的优点3、不易造成二次污染通过对植物的集中处理 ，一般不会出现二次污染，同时对一些植物 体内的金属特别是贵金属还可回收利用。重金属污染土壤的植物修复概论五、植物修复的弊端 1、修复周期长 2、修复对象单一 3、对深层污染的修复有困难 4、由于气候和地质等因素使得植物的生长受到 限制 5、存在污染物通过“植物动物”的食物链进 入自然界的可能 重金属污染土壤的植物修复过程超积累植物中回收重金属的工艺 结束语目前，对于耐性物 种的筛选多集中在野外 受污染区耐性物种上， 但是，己经发现的物种 数量和中国的生物资源 量相比较只是很小的一 部分，所以在中国范围 内，进行耐性植物的人 工筛选显得尤为重要， 采取分子育种、基因工 程技术，找出影响耐性 品种的关键基因，并克 隆复制到植物体内，将 具有很强的现实意义。完！ 谢谢观赏