污染土壤的植物修复技术介绍.ppt

植物对土壤退化污染的修复作用 污染土壤的植物修复 我国土壤污染的现状 造成土壤污染的原因很多 如工业污泥 垃圾农用 污水灌溉 大气中污染物沉降 大量使用含重金属的矿质化肥和农药等等 污染的严重危害 灌溉水源中的镉 汞 铜 锌等重金属一旦进入土壤 就会被农作物吸收 从而残留在农产品中 受污染的水源和农作物还会危及畜禽健康 使畜禽产品受到污染 生物浓缩放大 化学定时炸弹 污染物会被生物浓缩放大 污染物暂时没显示危害 是化学定时炸弹还没有爆炸 治理迫在眉睫 植物修复 Phytoremediation 是指利用绿色植物移除环境中的污染物或使这些污染物变为无害 近年来 一系列的研究发现以及各学科的交叉研究使得植物修复这一研究领域发展成为一种潜在的 低费用和无污染的治理环境污染的新途径植物修复能够治理包括土壤 水体 大气中的有机和无机污染物 主要分为 植物提取 植物稳定 植物挥发 植物降解 根际滤除 植物修复的概念发展 土壤重金属超富集植物的研究可以追溯到19世纪 Baumann早在1885年就报道了遏蓝菜属 Thlaspicalaminare 植物茎叶灰分中的ZnO含量达17 Minguzzi和Vergnano在1948年报道 一种庭荠属植物 Alyssumberbolonii 干物质中含Ni量达1 而灰分中达10 早期的探矿者曾利用寻找指示植物的方法比地质学家更早发现特定的矿床所在 而植物指示法在美国和俄罗斯发现铀矿中曾起着重要作用 植物修复的对象 植物修复主要针对土壤或水体中的无机和有机污染物 这些污染物包括重金属 Cd Cr Pb Co Cu Ni Zn As 有机污染物放射性元素 Sr Ur Cs 硝酸盐 铵盐 磷酸盐 植物修复地位 分类 植物对根际圈污染物吸收 排泄与积累的关系 植物萃取 phytoextraction 利用能耐受并能积累污染物的植物吸收土壤环境中的污染物 将它们输送并贮存在植物体的地上部分 是目前研究最多并且最有发展前景的植物修复技术 植物修复术 萃取累金属 提到植物修复技术 指的主要是植物萃取技术 植物萃取技术 其本质是通过植物的光合作用 将分散在土壤中的污染物泵吸出来 转移到植物地上茎叶部位 最后通过收获植物地上器官并处理这些器官达到环境治理 变废为宝的目的 植物提取的实验验证 吸收重金属以后的植物 A 采集后压制植物的一般照片 有黄斑 B X 射线放射自显影照片 能看出金属元素所在的部位 C 计算机重构的放射自显影图 能看出金属元素所在的部位 变废为宝 如美国Viridian环境公司用植物修复技术净化镍污染土壤 每年可以从金属镍的回收中获取2500美元 公顷的收益 植物稳定 phytostabilization 植物稳定 利用耐污染物植物降低土壤中有毒污染物的移动性 从而减少污染物被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性 如Cunningham等等研究了植物对环境中土壤Pb的固定 发现一些植物可降低Pb的生物可利用性 缓解Pb对环境中生物的毒害作用 植物挥发 phytovolatilization 利用植物去除环境中的一些挥发性污染物 即植物将污染物吸收 积累到体内后又将其转化为气态物质 释放到大气中 有人研究了利用植物挥发去除土壤环境中的Hg 即将细菌体内的汞还原酶基因转入模式植物拟南芥 Arabidopsis 中 这一基因在该植物体内表达后 将植物从土壤环境中吸收的汞 Hg2 还原为Hg0 使其成为气体而挥发 另有研究表明利用植物也可将环境中的Se转化为气态形式 二甲基硒和二甲基二硒 植物降解 Phytodegradation 利用植物或植物和微生物共同作用降解土壤有机污染物 根际滤除 Rhizofiltration 利用植物根系吸收 吸附污染水体中的重金属 Thlaspicaerulescens 蜈蚣草 印度芥菜 龙葵 成套技术用 具有可行性 植物修复实例 植物修复的优势与特点 利用植物提取 挥发 降解作用可以永久性地解决土壤污染问题修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤 使地表稳定 防止污染土壤因风蚀或水土流失而带来的污染扩散问题修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水的二次污染可以尽可能少的减少由于土壤清洁造成的土壤破坏 对环境扰动少 减少来自公众的关注和担心经植物修复的土壤 其有机质含量和土壤肥力都会增加 一般适于农作物种植 符合可持续发展战略 重金属超积累植物所积累的重金属在技术成熟时可进行回收 从而也能创造一些经济效益植物修复的过程也是绿化环境的过程 易于被社会所接受植物修复成本低 可以在大面积污染土壤上使用从技术应用过程来看 植物修复是可靠的 环境相对安全的技术植物修复过程依靠修复植物的新陈代谢活动来治理污染土壤 技术操作比较简单 容易在大范围实施 植物修复的局限性 修复植物对污染物质的耐性是有限的 超过其忍耐限度的污染土壤并不适合植物修复污染土壤往往是有机 无机污染物共同作用的复合污染 一种或几种修复植物往往难以满足修复要求虽然有的植物根系最深处可达地面以下几米 但是大多数植物根系的大部分集中在土壤表层 对于超过修复植物根系作用范围的污染土壤或不利于修复植物生长的土层 修复难以奏效 植