植物修复重金属污染土壤

植物修复重金属污染土壤
超积累植物
植物修复定义
植物修复技术就是利用重金属富集能力较强的植物根系吸 收一种或几种重金属，并将其转移、储存在植物地上部分， 通过对植物地上部分的收获，之后统一集中进行回收重金 属的处理，从而达到去除土壤重金属元素的目的。
重金属污染土壤的植物修复是指通过植物系统及其根系移 去、挥发或稳定土壤环境中的重金属污染物,或降低污染 物中的重金属毒性,以期达到清除污染、修复或治理土壤 为目的的一种技术。
工业区
以Pb, Zn, Cd,Hg和As为主
郊区
以Cd,Hg为主
市区
以Pb为主
农村
以Hg的点源污染为主
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植物修复先前调查项目
了解受重金属污染的土壤所处的地理、气候和海拔条件, 以便选择适合生长在该条件下的耐重金属植物和超积累植 物种类进行污染土壤的植物修复;
将整个需要治理的污染土壤纳入土地使用和规划管理方案 中进行总体设计与考虑;
鲁白、土荆荠 A.Album、星香草
富集金属
Cd Cd Pb Pb Pb Pb Pb Pb Hg Pb Cu
备注
20℃以下不能生长 有毒
内蒙东部 未查见 未查见
超富集植物的栽培措施
品种选择 幼苗繁育 施肥措施（有机肥、化肥） 土壤中施用螯合剂和改良剂 土壤水分条件 群落构建
植物修复作用方式
修复方式
植物固定是利用植物 使土壤环境中的重金 属流动性降低 生物可 利用性下降 使重金属 对生物的毒性降低
植物挥发是利用植物 去除环境中的一些挥 发性污染物 即植物污 染物吸收到体内后又 将其转化为气态物质 逸出土体后再回收处
理
植物吸收是目前研究 最多并且最有发展前 景的植物修复方式 它 是利用耐受并能积累 重金属的植物吸收土 壤环境中的金属离子 将它们输送并贮存在 植物体的地上部分
植物修复的作用方式
植物净化主要是通过叶片吸收及根系的滤除作用来清洁污 染空气和水体;
植物降解是利用植物根系分泌物和特有酶系的转化和降解 作用去除土壤中的有机污染物;
根际圈生物降解是利用根际圈内菌根真菌、细菌等微生物 的新陈代谢活动来转化和降解有机污染物;
植物提取、植物挥发、植物固定主要是利用植物的吸收积 累、挥发及根系分泌物的螯合沉淀作用来去除和固定重金 属
超积累植物
茼麻、紫花苜蓿
小白酒花、茼麻、龙葵、东南景天、 燕麦、巴丽芥菜
小白酒花、茼麻、龙葵、宝山堇菜、 印度芥菜、旱柳、爱遏蓝菜
蜈蚣草、大叶井口边草、粉叶蕨、深 山酢浆草
加拿大杨
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部分超积累植物
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包头市不同功能区重金属污染情况分布
表层土壤污染以重金属Pb, Zn, Cd,Hg和As为主
(7)渗透调节机制:重金属能引起许多物质从植物体内渗漏。 出现这种现象是由于膜渗透性增加的原故。
植物修复重金属污染土壤的机理
根系吸收重金属 运输到地上部 超富集植物体内的有机物对重金属离子的螯合
超富集植物对重金属离子的储存
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植物修复重金属污染土壤的特点
植物修复具有投资和维 护成本低、操作简便的
对土壤的酸碱度进行调查; 对土壤的盐度进行调查; 了解要治理土壤的含水量及水分供给状况; 掌握拟治理土壤的营养供给情况,以便拟定合适的施肥方
案; 调查重金属污染土壤的污染状况,了解重金属的化学形态
及植物可利用性,以便从土壤化学的角度采取相应措施增 加植物对重金属的吸收量。
适宜种植的一些富集植物
特点
具有明显的经济效益及 社会效益
不造成二次污染,且易于后 处理
植物修复可同时处理受污 染的土壤和地下水
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超积累植物
定义：在地上部能够较普通作物累积10~500倍重金属的 植物。
一般筛选超富集植物的标准是植物应具有 以下几个特性:
一是即使在污染物浓度较低的情况下,也有较高的积累率; 二是能在体内富集较高浓度的污染物; 三是能同时吸收积累几种重金属; 四是生长快,生物量大; 五是具有抗虫、抗病能力。
王从健
超积累植物—事例
当年生加拿大杨对Hg的富集量高达6.8 mg/株,为对照的 130倍
将Hg污染稻田改种苎麻后,对Hg的净化率达41% 杨树对镉和汞污染有很好的削减和净化功能 羽叶鬼针草和酸模能够富集重金属铅对铅有很好的耐性 圆锥南芥具有同时超量富集Pb、Zn和Cd的能力 天 蓝 遏 蓝 菜 可以超富集 Cd、Zn 和富集 Pb
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解毒机理
超累积植物对重金属的解毒机理主要包括: 植物根部对重金属离子的吸收转运,重金属在植物体内的 化、 螯合和区室化,以及植物本身的细胞修复机制。 另一种说法： 1)回避机制:植物由于某些因素的影响不吸收重金属。以 这种方式来抵御重金属毒害被认为是最佳的方式; (2)排除机制:指耐重金属植物通过从其根际和枝条部位排 出金属的方式来达到解除重金属毒性的目的; (3)细胞壁作用机制:耐重金属植物的细胞壁要比非耐重金 属植物的细胞壁具有更优先健合金属的能力。
解毒机理
(4)重金属进入细胞质机制:许多观察表明,重金属确实进 入忍耐型植物的共质体。忍耐型植物根部能灵活地泵吸锌 到液泡,而非耐性植物没有这种能力;
(5)重金属与各种有机酸络合机制:重金属与各种有机化合 物包括有机酸络合后能降低自由离子的活度系数,减少其 毒性;
(6)酶适应机制:许多植物能生产出不受重金属制约的酶。 土壤溶液中金属的影响会导致植物根际细胞酶的形成;
植物名 狗牙根 水蓼 绿珠藜 艾蒿 滨蒿 高山甘薯 茼麻 海州香薷 龙葵草 蒲公英
菰
富集金属 Mn Mn
Cu、Mn Cu Cu Cu Cu Cu
Biblioteka BaiduCd、Zn Cd Cd
备注 冬季休眠 湿地、水生
产量少 水生、沼生
适宜种植的一些富集植物
植物名 油菜 旱柳 酸模 荠菜
绿叶苋菜 苍耳 紫穗槐
羽叶鬼针草 加拿大杨