重金属污染防治刻不容缓,六大技术来解救

时间:2016-02-01 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:目前, 重金属污染土壤修复主要通过两种途径:1、改变重金属的存在状态,降低其活性,使其钝化,脱离食物链,减小其毒性。2、利用特殊植物吸收土壤中的重金属,然后将该植物除去或用工程技术将重

4、联合修复:

联合修复技术包括植物——微生物联合修复技术、改良剂——植物联合修复、螯合剂——植物联合修复、电压——植物联合修复、基因工程——植物联合修复技术等。

植物一微生物联合修复技术

微生物通过多种渠道影响土壤中重金属的生物效应。根区是植物根系和根际微生物作用的场所,微生物的活动可以改变土壤溶液的pH值,从而改变土壤对重金属的吸附特性;还可产生HS等,可与重金属反应,而微生物的细胞壁或粘液层能直接吸收或吸附重金属。Akiko等研究表明,豆科植物与重组的根菌之间的共生作用可以提高重金属的吸收。蔡信德等研究表明,非根区土中添加镍的质量分数对土壤中细菌、真菌和放线菌总数有一定的促进作用,土壤中微生物生物量最大,从而提高其修复效果。

改良剂一植物修复

在土壤中加入土壤改良剂(包括磷酸盐、石灰、硅酸盐等)调节土壤营养及其物理化学条件。廖敏等研究表明,在低石灰条件下,土壤中有机质的主要官能团羟基和羧基与OH-反应促使其带负电,土壤可变电荷增加,土壤有机结合态的重金属比较多。

螯合剂一植物修复

Cafer等研究了EDTA和柠檬酸对向日葵修复重金属污染土壤的影响,结果表明,在一定浓度下可提高向日葵对重金属Cr、Cd吸收。孙小峰等研究表明,添加EDDS能在一定程度上提高海州香薷对Cu、Zn、Pb的吸收量,且对于地下水的潜在淋滤风险较小。

电压一植物修复

在电压作用下,电极附近土壤溶液发生电化学元素反应,改变了土壤中的氧化一还原电位、pH等理化性质,加快土壤固体上重金属的解吸,提高土壤溶液中重金属的含量,从而有利于植物的吸收、积累,加快修复过程。

基因工程一植物修复

利用基因重组技术是将具有金属累积特性的基因导人到生物量大且易收获的植物中,并利用该植物特定的受体细胞与载体一起得到复制和表达,使受体细胞获得新的遗传特性,最后将转基因植物进行田间试验,以确定是否达到目的。

5、AB—DTPA提取法:

AB—DTPA提取剂是一种组合试剂,其组成为1mol/LNH4HCO3—0.005mol/L DTPA(pH=7.6)。对于中性和碱性土壤,提取剂中NH4 通过离子交换形式提取阳离子(如Na、K和一些微量元素)。DTPA通过络合作用提取Fe、Cu、Zn、Pb、Cd等重金属元素;提取剂中的HCO3-在振荡过程中转化为碳酸根离子,与土壤溶液中非沉淀形式的Ca3(PO4)2化合物中的Ca2 生成沉淀并释放出其中的磷酸根离子。同样原理,HCO3-也可以释放出MoO4、BO;AsOi-、SeO-等含氧酸根阴离子,而这些阴离子恰好是相应元素的生物有效形态。这种组合提取剂既满足对重金属阳离子的提取,又满足对以含氧酸根阴离子存在、对生态环境有重要意义的元素的提取。

AB—DTPA作为黏土矿物修复重金属污染土壤模拟试验中使用的土壤多元素有效态提取剂,必须满足3个要求:①能准确地衡量土壤中重金属的有效态含量;②经过试验和计算,既能得到提取剂浸提出的土壤中残留重金属的有效态含量,比较修复效果的差异,又能区分出浸提剂提取出的黏土矿物已吸附的重金属含量;③ 具有稳定的浸提能力,适合用于多组平行实验的对比。

6、间套作体系修复技术:

间套作体系可以减少普通作物对重金属的吸收,可以提高植物对土壤重金属的提取并且在间套作体系中要选种重金属低累积作物。

间套作体系减少普通作物对重金属的吸收 重金属富集植物与非富集植物种植在一起,能为与之间套作的植物提供一定保护作用。锌超富集植物Thlaspi caerulescens和同属的非超富集植物Thlaspiarvense互作在添加ZnO或ZnS的土壤上,与之互作的Thlaspiarvense吸锌量则明显降低,由于锌的吸收减少,Thlaspi arvense的生物量显著增加,其原因是由于Thlaspi caerulescens有很强的吸锌能力,能优先吸收土壤中的锌,从而减少了锌对Thlaspi arvense的毒害。据Gove(2002)报道,Zn超富集植物遏蓝菜(caerulescens)与大麦(Hordeum vulgare L.)种植在一起,减少了大麦对Zn的吸收。镉富集植物油菜与中国白菜间作在一起,降低了中国白菜对Cd的提取量,但白菜镉浓度不低。在10mg/kg和20mg/kg的Cd处理土壤上,与油菜中油杂1号套种的小白菜有较高的地上部生物量和较低的Cd累积量,油菜可以减轻Cd对小白菜的毒性,但小白菜的Cd浓度也是比较高的。叶菜类蔬菜,如菜心、白菜等,与富集植物油菜间作是不可行的,因为种植在污染土壤上的叶菜会带来健康风险。间作能降低一种作物对重金属的吸收,在农产品安全方面可以发挥积极的作用。也可以通过研究间作系统减少植物吸收重金属的机理,进而寻找到新的限制植物吸收重金属的微生物或改良物质。

间套作提高植物对土壤重金属的提取 不同作物种植在一起也会提高植物对重金属的吸收。豌豆和大麦混作,豌豆地上部的Cu、Pb、Zn、Cd和Fe浓度是分别是单作的1.5、1.8、1.4、1.4和1.3倍,混作中大麦的根系分泌物能活化土壤中金属并有利于豌豆吸收。锌超富集植物Thlaspicaerulescens和同属的非超富集植物Thlaspi arvense互作在添加ZnO或ZnS的土壤上,与单作相比,Thlaspicaerulescens的吸锌量显著增加。Cd富集植物甘蓝型油菜Brassica napus与菜心Brassica parachinensis或玉米问作在一起,油菜地上部Cd浓度和Cd累积量明显得到提高,表明问作技术用于修复Cd污染土壤的能力。镉富集植物油菜与中国白菜间作在一起,提高了油菜的生物量和Cd提取量。因此,间套作方式可以提高植物对重金属的提取效率,这种方式也可以替代螯合诱导植物修复中的化学螯合剂。选择适当的植物种类,尽可能提高超富集植物对重金属的吸收,降低与之间作的农作物重金属含量,是植物修复途径的新思路。我国污染土壤为多种重金属污染,可以将不同金属的富集植物种植在一起,从而提高植物修复效率。

间套作体系中选种重金属低累积作物 不同作物对重金属的吸收累积不同。在中、轻度重金属污染的土壤上,不种叶菜、块茎类蔬菜而改种食用部位污染物累积少的作物,如瓜果类蔬菜或果树等,能有效降低农产品的重金属浓度。因此,选育和种植吸收重金属少或运输到食用部位少的低累积品种,是提高重金属污染土壤生产力的具有潜力的方法,在实际应用中,可以将重金属低累积作物与超富集植物、富集植物种植在一起,达到修复土壤的同时收获符合一定卫生标准的农产品的目的。

|文章来源|:中国生态修复网

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