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湖南彩票排列三:土壤修復技術介紹

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016-10-11     瀏覽次數:    

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  從20世紀80年代問世以來,利用植物資源與凈化功能的植物修復技術迅速發展。所謂植物修復技術,指在不破壞土壤結構前提下利用自然生長或經過遺傳培育篩選的植物對土壤中的污染物進行固定、吸收、轉移、富集、轉化和根濾作用,使土壤中的污染物得以消除或將土壤中的污染物濃度降到可接受水平的土壤修復方法。

  植物修復技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態功能的植物穩定修復、利用植物代謝功能的植物降解修復、利用植物轉化功能的植物揮發修復、利用植物根系吸附的植物過濾修復等技術;可被植物修復的污染物有重金屬、農藥、石油和持久性有機污染物、炸藥、放射性核素等。
  其中,重金屬污染土壤的植物吸取修復技術在國內外都得到了廣泛研究,已經應用于砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴復合污染土壤的修復,并發展出包括絡合誘導強化修復、不同植物套作聯合修復、修復后植物處理處置的成套集成技術。
  這種技術的應用關鍵在于篩選具有高產和高去污能力的植物,摸清植物對土壤條件和生態環境的適應性。近年來,中國在重金屬污染農田土壤的植物吸取修復技術應用方面在一定程度上開始引領國際前沿研究方向。但是,雖然開展了利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環芳烴、多氯聯苯和石油烴的研究工作,但是有機污染土壤的植物修復技術的田間研究還很少,對炸藥、放射性核素污染土壤的植物修復研究則更少。
  植物修復技術不僅應用于農田土壤中污染物的去除,而且同時應用于人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態恢復、生物棲身地重建等。近年來,植物穩定修復技術被認為是一種更易接受、大范圍應用、并利于礦區邊際土壤生態恢復的植物技術,也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生產技術;為尋找多污染物復合或混合污染土壤的凈化方案,分子生物學和基因工程技術應用于發展植物雜交修復技術;利用植物的根圈阻隔作用和作物低積累作用,發展能降低農田土壤污染的食物鏈風險的植物修復技術正在研究。
  超富集植物:
  一般定義為對Mn、Zn積累達10000mg/kg以上,Cd為100 mg/kg,Au為1 mg/kg對Cr、Ni、Pb、Cu、Co等的積累量在1000 mg/kg以上的植物。植物修復的重點是超富集植物的篩選,篩選的標準主要滿足以下幾個特點:生物富集系數大于1、轉運系數大于1、生物量大、生長旺盛、具有對高濃度的重金屬有較強的忍耐性能力等。當前國內外發現的超富集植物達700多種,廣泛分布于約50個科,主要集中在十字花科。
  植物修復的類型:
  1.植物提?。?br />   植物提取又名植物萃取,是指利用對重金屬富集能力較強的超富集植物吸收土壤中的重金屬污染物,然后將其轉移、貯存到植物莖、葉等地上部位,通過收割地上部分并進行集中處理,從而達到去除或降低土壤中重金屬污染物的目的。植物提取有很多優點,如成本低、不易造成二次污染、保持土壤結構不被破壞等。符合植物提取的植物有以下幾個特性:生長快、生物量大、能同時積累幾種重金屬、有較高的富集效率、植物的忍耐性強、能在體內積累高濃度污染物。植物提取修復是目前研究最多也是最有發展前途的一種植物修復技術。
  2.植物固定:
  利用特殊植物的吸收、螯合、絡合、沉淀、分解、氧化還原等多種過程,將土壤中的大量有毒重金屬進行鈍化或固定,以降低其生物有效性及遷移性,從而減少其污染物對生物和環境的危害,適用于表面積大、土壤質地黏重等相對污染嚴重的情況,有機質含量越高對植物固定就越有利。
  植物固定只是一種原位降低重金屬污染物生物有效性的途徑,并不能徹底去除土壤中的重金屬,隨著土壤環境條件的變化,被穩定下來的重金屬可能重新釋放而進入循環體系,重金屬的有效性就可能也隨之改變,從而重新危害環境,在實際應用中受到一定的限制。
  3.植物揮發:
  植物揮發是指植物利用其本身的功能將土壤中的重金屬吸收到體內,并將其變為可揮發的形態而釋放到大氣中,從而達到去除土壤中重金屬的一種方法。目前這方面的研究最多的主要集中在比較低的氣化點的重金屬元素汞和非金屬硒、砷,應用范圍比較局限,且重金屬元素通過植物轉化揮發到了大氣中,只是改變了重金屬存在的介質,當這些元素形態與雨水結合,而又散落到土壤中,容易造成二次污染,又重新對人類健康和生態系統造成威脅。
  4.根際過濾:
  根際過濾即通過耐性植物根系特性,改變根際環境使重金屬的形態發生改變,然后通過植物根系的吸收、積累和沉淀保持在根部,減少其在土壤中的移動性,根系表面積越大效果越好。根際過濾適用于修復水體中的重金屬污染,具有永久性和廣泛性,有望以后成為治理土壤重金屬污染的重要方法。
  5.植物促進:
  根際促生細菌是指在植物根際土壤環境中,依附在植物根際表面,其能夠顯著促進植物生長的一類細菌總稱。植物利用根際促生菌通過其分泌的分泌物如糖、酶、氨基酸等物質能夠促進生活在根系周圍土壤微生物的活性和生化反應,有利于土壤中重金屬的釋放,從而促進植物對重金屬的吸收,目前該技術還僅處于實驗室研發和中試階段。
  6.植物降解:
  指植物利用根系分泌出的一些特殊化學物質,通過根系的分解、沉淀、螯合、氧化還原等多種過程使土壤中毒性較大的重金屬污染物轉化為毒性較小或者無毒的物質,能降低自由離子的活度系數,減少其對生物和環境的危害。
  實際應用中的問題:
  在實際應用中,大部分超累積植物由于自身一些固有特性給植物修復技術帶來了很大的限制。主要表現在以下幾方面:
  (1)已知的超積累植物多為野生型稀有植物,分布的區域性較強,個體矮小、生物量低、生長緩慢等特點,且易受到土壤類型、溫度、濕度、營養等環境條件限制,所以修復治理效率低、周期長而難于滿足商業要求。
  (2)植物根系一般分布在土壤表層,對于深層土壤污染的修復能力較差
  (3)大多數超積累植物只能積累某種重金屬,而土壤污染大多是重金屬的復合污染,從而限制了在重金屬復合污染土壤治理方面的應用
  (4)超富集植物提取的重金屬通過果實、葉、根等器官腐爛、凋謝或機械折斷等途徑使重金屬重返土壤,間接降低了修復效率,且植物受病蟲害襲擊也會影響修復效果
  (5)超累積植物體內重金屬的后續處理問題一直是難點,應避免二次污染。
  展望:
  植物修復技術作為一種新興的污染治理技術業已被證明具有極大的潛力和市場前景,但走向產業化應用還有漫長的路要走。
  未來植物修復技術應該著繼續尋找、篩選高效、富集面廣的超富集植物,加強對超富集植物修復土壤的過程和機理研究,進一步加強對植物富集的重金屬回收的處理技術研究。在未來,有可能實現應用分子生物學和基因工程技術改造植物,將超富集基因轉移到生物量大、美觀、經濟價值高的植物中,取得更廣闊的應用價值。
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