植物修复重金属土壤强化技术

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随着工业的发展和农业生产的现代化,土壤的重金属污染日益严重重金属是一种难控制的污染物且不易生物降解,长期存在对农作物、农产品及地下水产生不良影响,并通过食物链危及人类健康。而处理土壤重金属的方法中,植物修复是最经济、科学和实用的方法,但它也存在着诸多的不足,本文将简单介绍加强植物修复的几种常见的措施,综合理解植物修复的内涵。
引言
土壤是人类赖以生存发展所必需的生产资料,也是人类社会最基本、最重要、不可替代的自然资源之一。然而近年来,我国大部分可用土壤受到工农业污水、生活废水等各方面污染物的污染,重金属在土壤中大量积累。重金属通过食物链被人群吸收,严重影响到我们的饮食健康和安全。
植物修复技术是目前比较可行的方法之一,但它存在着超积累植物具有个体矮小、生长缓慢、根系扩张深度有限、对重金属的选择性、从根部到茎叶的重金属低转移率等缺陷。如何增加植物对重金属绝对吸收量的同时改善植物的生物学性状(如增加生物量、缩短生长周期等)以增加单位面积植物蓄积重金属的总量则是需要改进的方向。由于目前发现的大多数重金属超积累植物在天然条件下有很低的生物量和缓慢的生长速率,种植这样的植物很难在较合理的时间范围内完成污染土壤修复任务。因此突破这一瓶颈是当前植物修复领域研究的热点,也是植物修复技术发展的必由之路。以下将简单介绍几种常用的植物修复强化技术。
1.微生物与植物修复
重金属的生物有效性和植物对土壤重金属的吸收受到土壤中重金属的含量、pH值、氧化还原电势、有机物和根际环境等其他因素的影响。根际微生物可以通过分泌生物表面活性剂,有机酸、氨基酸和酶等来提高根际环境中重金属的生物有效性。根际微生物能够通过催化金属的氧化还原来改变土壤的生物有效性。一些根际微生物能够通过产生生物表面活性剂,提高重金属的生物有效性,促进重金属在植物中的积累。
2.C02施肥技术与植物修复
2.1原理
张其德等认为CO2浓度升高不仅为光合作用提供了较多的原料,而且提高了1,5一二磷酸核酮糖(RuBP)羧化酶的活性,增强了对CO2的固定能力;郭建平等阎发现CO2浓度倍增能使春小麦生育期缩短2~4天,不同品种的春小麦,生物量增加的程度不同;陈乎平等认为CO2浓度升高降低了气孔蒸腾速率,减少了植物耗水量,提高了水分利用效率。基于众多学者对CO2浓度升高条件下植物响应的研究,唐世荣提出将农业生物工程技术中较为成熟的CO2施肥技术应用到植物修复领域,为突破这一瓶颈提供了一种全新的研究理念。CO2气源广泛,成本较低,其应用一般可以加快植物的生长,提高生物量,从而提高植物吸收和积累污染物的总量,最终提高植物的修复效率。
2.2处理方法
2.2.1燃烧法
燃烧煤、木炭等可燃物,利用生成的CO2通入到施肥装置中,但要注意过滤SO2等其他有害物质。
2.2.2化学反应法
利用稀硫酸和碳酸氢铵的反应,生成CO2气体。
2.2.3微生物法
增施有机肥和稻草秸秆等,在微生物的作孟禄郝头臗O2气体。
2.2.4吊袋式CO2气肥
将CO2发生剂放人带气孔的专用吊袋中,挂在温室中缓慢产生气体。
2.2.5液态CO2法
把气体CO2加压后转变为液态保存到钢瓶中,施肥时打开阀门,通过管道均匀供气。
2.2.6土壤化学
利用CaCO3粉为基料,与其他添加剂载体、粘结剂一起经过高温处理形成固体颗粒,撒在地表或者埋入表层土中。
3.超富集植物技术
所谓超富集植物指能超量吸收重金属并能将其不断运移到地上部的植物。超富集植物在叶片、茎部可富集大量的重金属的特性,使该种植物尤其适用修复。因此大多数植物修复策略是将超富集植物种植在重金属污染的土壤,收割其地上部分。针对某种或某些重金属,所采用的超富植物比一般的植物更具有重金属耐性、并且体内重金属含量也高出很多,通常可达成百上千倍,从而有效降低土壤中重金属的含量。利用超富集植物将重金属从土壤中清除是植物提取修复的核心内容,也是植物修复的最具代表性的修复方式。不仅对环境具有净化和美化能力,而且还有一定的经济效益。
针对植物修复存在的某些不足,需要不断地对超富集植物进行筛选,并对其进行技术性能强化是今后该领域的研究重点。
4.结论
植物修复不可避免地存在着一些问题:超积累植物存在专一性,而土壤中富含各种重金属,对其它金属则无抗性;植物修复效率低,生长周期厂;修复范围只限于根系周围,一般不超于20m土层厚度等。通过各种植物修复强化技术可以对土壤重金属污染有所缓和,但还存在很多不足还需要通过各种技术加以解决。