金冬冬 生態(tài)修復

貴州師范大學研究生作業(yè)（論文）專用封面作業(yè)（論文）題目： 土壤重金屬污染的生態(tài)修復研究進展 課程名稱： 環(huán)境生態(tài)學 任課教師姓名： 梅再美 研究生姓名： 金冬冬 學 號： 4201420000483 年 級： 2014 專 業(yè)： 環(huán) 境 工 程 學院（部、所）： 地理與環(huán)境科學學院 任課教師評分： 評閱意見：任課教師簽名：2014年 12月26日土壤重金屬污染生態(tài)修復研究進展摘要 ：近年來植物修復、微生物修復和動物修復等生物修復技術(shù)在重金屬污染土壤生物修復技術(shù)方面的研究進展,以土壤中重金屬污染物為對象, 較為系統(tǒng)地綜述了國內(nèi)外重金屬污染土壤生物修復技術(shù)的研究進展, 結(jié)合當前土壤污染的新特點, 提出了實際應用中存在的新問題, 并對生物修復的近期研究工作進行了展望。土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長植物的疏松表層。 土壤重金屬污染會引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，微生物活動受到抑制，有害物質(zhì)或分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，通過“土壤植物人體”，或通過“土壤水人體”間接被人體吸收，危害人體健康。生物修復是利用天然或人工改造的生物整體或組分來處理環(huán)境污染物的方法, 具有投資少、效率高、可以原位處理低濃度環(huán)境有害污染物的特性, 在環(huán)境治理中顯示了極大的潛力, 它還可以協(xié)調(diào)經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的關(guān)系, 實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。生物修復技術(shù)是替代物理化學修復的一種非常吸引人的方法, 與物化技術(shù)相比, 生物修復不止一個功能基團組起作用, 并且結(jié)合生物代謝活性系統(tǒng), 生物修復具有更大的效用。是對污染環(huán)境實施修復、治理的最為重要的技術(shù)之一。生物修復法是近幾年土壤重金屬污染治理的新方法，包括植物修復，微生物修復和動物修復。由于生物修復法效果好，簡便易行，現(xiàn)在越來越受到人們的重視，目前使用最廣、最有效的生物修復技術(shù)仍讓是微生物修復。關(guān)鍵詞：土壤污染，重金屬，修復措施，植物修復1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀及來源1.1土壤重金屬污染現(xiàn)狀主壤既是人類生存與發(fā)展的重要自然資源和整個陸地生態(tài)系統(tǒng)賴以存在憋基礁，又是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分之一，對環(huán)境變化其有高度的敏感性，“健康”的土壤對于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和入類的生存非常重要。但是，隨著世界社會經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學物質(zhì)的大量使用，全球范圍內(nèi)的土壤重金屬污染問題日益嚴重，污染程度也在不斷加深。據(jù)資料報告，目前全世界平均每年排放Hg約1.5萬t、Cu 340萬t、Pb 500萬t、Mn l 500萬t、Ni 100萬t，其中櫻當部分進入土壤環(huán)境。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，我國的土壤重金屬污染非常嚴重。根據(jù)調(diào)查資料初步統(tǒng)計，全國每年因土壤重金屬污染而造成減產(chǎn)糧食1 000萬t，被重金屬污染的糧食多達1 200萬t，合計經(jīng)濟損失至少200億元。1.2土壤重金屬污染來源土壤中重金屬污染物主要是來自電鍍、選礦和制革等許多工業(yè)排放的廢水、廢氣和廢渣，以及煤灰尾砂，冶煉和其它更小的污染源。它們通過大氣沉降、污水灌溉等形式污染土壤，其次還有農(nóng)藥化肥和塑料薄膜的使用、污泥施肥、重金屬的廢棄物的堆積、金屬礦山的酸性廢水污染也是造成土壤重金屬污染的主要來源。含重金屬廢棄物的堆積對周邊土壤環(huán)境構(gòu)成一定的污染危害，污染的范圍一般以堆棄物為中心向四周擴散。在農(nóng)業(yè)地區(qū)，特別是在西方國家的家庭園林中由于經(jīng)常施用含砷農(nóng)藥，使得土壤中砷的殘留量明顯增加。熱電廠燃煤對城市重金屬污染的行為屬性表現(xiàn)為Pb屬于直接污染大氣和土壤，而Cu、zn、cr富集在煤渣樣、煤灰樣中會造成對城市土壤的污染2 生物修復具體方法21植物修復廣義上的植物修復法是指利用植物吸收、降解、揮發(fā)、根濾等作用固定土壤、沉積物、污泥或地表水、地下水中有毒有害污染物的技術(shù)方法3。根據(jù)植物作用過程及其機理，植物修復一般可分為植物提取、植物穩(wěn)定和植物揮發(fā)三種方式。 狹義的植物修復是指植物提取，這也是目前研究最多的植物修復法。2. 2植物提取利用一些植物對重金屬的吸收和在地上部的蓄積, 并通過收獲地上部達到減少土壤重金屬含量的目的, 這些植物主要分為兩類, 超量蓄積植物和誘導的超量蓄積植物。目前已發(fā)現(xiàn)有400 多種植物能夠超量蓄積各種重金屬。一些超量蓄積植物能同時超量吸收、蓄積2 種或幾種重金屬元素。用植物提取方法來修復重金屬污染土壤的成功與否取決于兩個方面,即植物體內(nèi)有毒重金屬含量的多少和植物生物量的大小, 理想的用于植物提取的植物其地上部必須有一種或一種以上的有毒重金屬含量比普通植物高百倍甚至千倍以上。在植物修復的實際操作中, 植物體內(nèi)金屬含量多少比植株生物量的大小更有意義。植株或灰分中的重金屬含量越高, 對植株或灰分進行二次處理的成本就越低, 經(jīng)濟效益越明顯。2.3植物穩(wěn)定植物穩(wěn)定是利用耐性植物的機械穩(wěn)定性和吸收沉淀作用來固定土壤中的重金屬，通過這些過程可以降低重金屬的生物有效性和毒性，防止其進入水體和食物鏈，降低其對環(huán)境的污染風險。植物穩(wěn)定技術(shù)對廢棄的重金屬污染和放射性元素污染尤為重要，目前這項技術(shù)主要應用于礦山廢棄地、城市垃圾填埋場和污水處理廠等的土壤修復。但是植物穩(wěn)定并不能徹底消除土壤中的重金屬，只是暫時將污染物固定，使其不毒害環(huán)境中的生物，一旦環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物有效性很可能會發(fā)生變化，從而危害環(huán)境中的生物。2.4植物揮發(fā)植物揮發(fā)是指利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)使土壤中某些重金屬轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)，達到去除土壤中重金屬的一種方法。這種方法主要適合于去除金屬Hg 和非金屬Se。這種方法運用范圍比較小，而且植物揮發(fā)的方法會將土壤中的污染物轉(zhuǎn)移到大氣中，所以具有很大的環(huán)境風險。不管是植物提取、植物穩(wěn)定，還是植物揮發(fā)作用，污染治理最關(guān)鍵的問題還是植物本身的特性。因此，尋找與篩選適宜的超富集植物成為植物修復研究的關(guān)鍵問題。超富集植物被發(fā)現(xiàn)以后，最初的研究重點放在植物對重金屬的積累量、耐受性及其應用價值上，近年來主要針對植物對重金屬超富集的機制方面進行研究，并形成了一些假說。有人認為植物的超富集重金屬特性與根部提取功能有關(guān)。有文獻顯示許多代謝物質(zhì)，例如金屬轉(zhuǎn)運蛋白、植物螯合素、組胺酸、重金屬組合蛋白和肽等，都參與了重金屬在超富集植物體內(nèi)的運輸、積累以及解毒過程。3微生物修復技術(shù)微生物在被污染土壤環(huán)境去毒方面具有獨特作用已被用于進行土壤生物改造或土壤生物改良, 高效微生物降解活性就地凈化污染土壤?？捎糜谥亟饘傩迯偷奈⑸镏饕峭林恼婢? 酵母) 和細菌。不同類型微生物對重金屬污染的耐性也不同, 通常為真菌 細菌 放線菌。微生物修復易受各種環(huán)境因素的影響, 溫度、氧氣、水分、pH 等均可影響微生物活性從而影響修復效果。每種微生物菌株對影響生長和代謝的生物因子都有一定的耐受范圍。如果某一環(huán)境中有幾種參與生物修復的微生物, 就比在同一環(huán)境中只有一種修復微生物的耐受范圍要寬。但如果環(huán)境條件超出了所有定居微生物的耐受范圍, 微生物的修復作用就會停止。微生物修復在具體實踐中也有一定的局限性: 如某些微生物只能降解特定類型污染物; 有些情況下不能將污染物全部去除, 微生物/ 酶制劑可能帶來次生污染問題, 并對自然生態(tài)過程產(chǎn)生一定影響; 加入到修復現(xiàn)場環(huán)境中的微生物可能由于競爭或難以適應環(huán)境而導致作用結(jié)果與實驗結(jié)果有較大出入。另外, 該方法相關(guān)文獻報道較少, 也缺乏進一步的試驗研究, 且微生物修復土壤的能力有限, 它只能修復小范圍的污染土壤。4 動物修復土壤中的某些低等動物能吸附土壤中的重金屬, 是由于它們的生物體普遍存在一種金屬硫蛋白( 能與重金屬結(jié)合形成毒或無毒的絡合物) , 同時生物體還能代謝產(chǎn)生一些含 SH的多肽( 如PC) , 能與重金屬螯合, 從而改變了體內(nèi)金屬轉(zhuǎn)運蛋白的基因( 如最早克隆的Zn 轉(zhuǎn)運蛋白基因、Fe 轉(zhuǎn)運蛋白基因) 9 , 這兩點使得這些動物對金屬的抗性有了極大的提高。有關(guān)動物修復的研究報導較少, 主要集中在有機物和農(nóng)藥污染土壤的修復( 如利用蚯蚓等修復) 和富營養(yǎng)化水體的修復( 如用濾食性貝類、河蟹、棘皮動物等修復) 。陳志偉 10 等用威廉環(huán)毛蚯蚓進行試驗, 發(fā)現(xiàn)蚯蚓對重金屬具有很大的富集系數(shù), 其次為Cd、Hg 和Cu。Koamowska 等在華沙交通要道附近采集土壤和蚯蚓用于實驗測定后發(fā)現(xiàn), 土壤中Cu、Pb、Zn、Cd的質(zhì)量濃度分別為26 53, 170 180, 170 250 和0. 62 1. 1mg/ kg, 而相應的蚯蚓富集系數(shù)為0. 56, 0. 36, 7. 3 和17. 1。5 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復農(nóng)業(yè)治理法指采用一些因地制宜的改變耕作管理制度以減輕重金屬危害，在污染土壤上種植不進入食物鏈的植物。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復是因地制宜的改變某些耕作管理制度或在污染土壤上種植不參與食物鏈循環(huán)的植物，減輕污染危害，通過以下措施實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)修復。18控制土壤水分，調(diào)節(jié)其氧化還原電位(Eh值)，達到降低重金屬污染的目的。在不影響供肥的情況下，選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥，利用有機肥能夠固定土壤中多種重金屬以降低污染的措施。選擇抗污染的植物和不在重金屬污染的土壤上種植進入食物鏈的植物。農(nóng)業(yè)治理措施的優(yōu)點是易操作、費用較低，缺點是周期長、效果不顯著。6結(jié)語綜上所述，重金屬污染給環(huán)境、經(jīng)濟造成了巨大損失，給人類健康和社會的可持續(xù)發(fā)展帶來嚴重危害。治理重金屬土壤污染修復方法的研究與應用已取得一定進展，但總的來說各種技術(shù)都存在自身的優(yōu)勢與缺陷，治理重金屬土壤污染時應該結(jié)合具體情況因地制宜，并且配合多種修復本法方同時使用。參考文獻:1 孫光聞. 重金屬污染及治理研究進展J. 南方農(nóng)業(yè), 2007,1(2):41-522 鄭喜珅,魯安懷,高翔等. 土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法J.土壤與環(huán)境,2002,11(1):79-843 王學鋒,朱桂芬. 重金屬污染研究新進展J. 環(huán)境科學與技術(shù), 2003,26(1):54-564 劉永紅,姜冠杰,楊海征等.土壤重金屬污染及其修復技術(shù)研究進展5 鄭喜珅,魯安懷,高翔. 土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法J. 土壤與環(huán)境, 2002,11(1):79-846 邵學新,吳明,蔣科毅. 土壤重金屬污染來源及其解析研究進展J. 廣東微量元素科學, 200,14(4):1-67 黃蘭椿,周永章,李紅中等.土壤中重金屬污染的修復進展研究M.中國可持續(xù)發(fā)展論壇,2008,(4)8 賴發(fā)英,郭成志,李萍. 重金屬污染土壤生態(tài)修復和利用的初步研究J. 江西科學, 2003,21(3):180-1829 龍新憲,楊肖娥,倪吾鐘. 重金屬污染土壤修復技術(shù)研究的現(xiàn)狀與展望J. 應用生態(tài)學報, 2002,13(6):757-76210 黃錚,徐力剛,徐南軍. 土壤作物系統(tǒng)中重金屬污染的植物修復技術(shù)研究現(xiàn)狀與前景J. 農(nóng)業(yè)環(huán)