农艺措施强化重金属污染土壤的植物修复

作为植物修复强化技术,农艺措施可有效提高土壤重金属污染的修复效率。本文从土壤管理和植物管理两大方面综述了农艺措施强化重金属污染土壤植物修复的研究进展,重点讨论了施肥、蚯蚓强化以及植物栽培管理措施用于强化植物修复的基本原理与相关应用,并提出今后研究的方向。     

重金属污染土壤的植物强化修复研究进展

随着工农业生产的快速发展,土壤重金属污染日益严重,土壤重金属污染的高效快速修复技术备受关注。在各种土壤重金属污染修复技术中,植物修复技术因其清洁、简单、高效、低消耗等优点,得到人们的认可,具有良好的发展前景。论文综述了土壤重金属污染来源及现状,植物修复技术的基本原理及特点,植物强化修复技术的研究进展,分析了当前植物强化修复技术中存在的问题,并指明了植物强化修复技术的发展方向,以期为土壤重金属污染的快速、绿色修复提供理论依据。     

铅污染土壤的植物修复研究进展

利用植物修复技术对土壤重金属污染进行治理是目前国内外有关学者研究的热点和难点问题。本文系统地阐述了重金属Pb污染土壤的植物修复,从Pb超富集植物、植物吸收累积Pb的机制和影响因素以及螯合剂在Pb污染土壤植物修复中的作用等几方面介绍了国内外的有关研究现状及其发展趋势。     

土壤重金属污染、生态效应及植物修复技术

探讨了土壤中重金属的来源、特点以及生态效应,综述了土壤重金属污染的植物修复技术,展望了重金属污染土壤的植物修复研究发展趋势。     

蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景

重金属污染土壤的植物修复技术是绿色生物技术,该技术的应用受制于两个主要因素:超积累植物生物量小和土壤中重金属有效性低。本文在收集大量资料基础上,论述了蚯蚓与重金属的相互关系:重金属对蚯蚓的毒理效应和蚯蚓对重金属的忍耐力。根据在重金属污染土壤中,蚯蚓活动能提高植物生物量和土壤中的重金属的生物有效性,论证了在重金属污染土壤植物修复技术中引入蚯蚓的可行性,并指出引入蚯蚓的植物修复技术当前的研究热点及今后的研究方向。     

香薷属植物在重金属修复中的应用进展

香薷属植物应用于重金属修复经历了矿区植物资源调查和比较、室内模拟研究、田间规模修复以及修复后处置研究,已经初步形成一个植物修复技术的完整体系。在现有技术条件下,把生态修复模式、品种驯化及诱导剂"配方"应用到香薷属植物修复土壤重金属污染对提高修复效率具有重要意义。     

水平交换电场与EDDS螯合诱导植物联合修复Cu/Zn污染土壤

电动修复技术是20世纪80年代兴起的一种污染土壤修复技术。该技术在污染土壤两端施加直流电场,在电场作用下土壤中的重金属和有机污染物通过电迁移、电渗流和电泳等方式迁移出土体,从而实现污染土壤的清洁[1,2]。近年来,通过将电动修复技术与其他污染土壤修复技术(如化学修复、生物修复等)[3～5]相结合来共同提高污染土壤的修复效率逐步成为污染土壤修复中一个新的发展趋势。由于直流电场通常会加快土壤颗粒上重金属离子的解吸,提高土壤溶液中重金属的含量[2],因此将电动与植物联合使用可能会促进植物对重金属的吸收、积累,加快修复过程。O Connor和Lim的研究[6～7]均发现,施加水平直流电场可显著提高植物     

丛枝菌根真菌在植物修复砷污染土壤中的作用

丛枝菌根真菌能增强植物对矿质元素的吸收、提高植物的抗逆性、增强抗病性、改善植物根际微环境,减轻重金属对植物的毒害,影响植物对重金属的吸收和转运,在重金属污染土壤的植物修复中显示出极大的应用潜力。近年来,As污染已成为全球非常突出且急需解决的环境问题之一,对As污染土壤的生物修复也因而成为研究热点。本文主要从丛枝菌根真菌改变土壤pH和酶活性、增强植物对As的耐性和影响植物对As的吸收方面综述了丛枝菌根在As污染土壤修复中应用的研究进展,揭示出菌根应用在As污染土壤中的作用潜力和研究方向。     

螯合剂在重金属污染土壤植物修复中的应用研究进展

重金属污染土壤的植物提取修复强化途径主要有2种,一是提高植物生物量,二是提高植物体内重金属含量。从螯合剂的作用机理,常用螯合剂种类,不同种类螯合剂对土壤中目标重金属的活化效果,以及螯合剂诱导下植物对目标重金属的吸收和积累效应,螯合剂使用对生态环境造成的负面影响等方面综述了重金属污染土壤螯合诱导强化植物提取修复技术的研究进展,同时对植物修复后的评价以及螯合诱导植物修复技术今后的发展方向进行了探讨。     

壳聚糖修复重金属污染土壤的研究进展

壳聚糖是一种来源广泛、具有良好的生物相容性、生物降解性的高分子材料,其含有大量氨基、羟基等活性基团,能与重金属离子进行螯合,发生吸附作用。壳聚糖还具有改良土壤、促进植物生长,诱导植物抗逆的作用,在重金属污染农田土壤修复中具有独特的应用优势。综述了近年来国内外有关壳聚糖修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了壳聚糖对土壤重金属污染修复的潜力,阐述了壳聚糖在重金属原位钝化修复、土壤淋洗修复、强化植物提取修复三个方面的应用,并指出壳聚糖在重金属污染土壤修复中存在的问题以及对其在未来修复重金属污染土壤的发展进行了展望,以期为壳聚糖重金属修复技术的推广和应用提供参考。     

重金属污染农田安全利用:进展与展望

我国耕地土壤污染面积广,污染情况复杂,农产品重金属超标问题已经关系到国计民生。常用的物理化学修复方法成本高,不适用于大面积的中低污染农田。植物提取修复方法成本低,环境友好,但修复时间长,推广困难。总的来讲,基于重金属移除的诸技术在解决农田重金属污染方面还没有太大优势。相较而言,农田安全利用在不移除或缓慢移除土壤重金属的条件下,以生产安全农产品为目标,具有更加坚实的现实意义和推广价值。种植低吸收农作物是安全利用的重要措施,基因工程手段在低吸收农作物品种筛选中具有巨大的潜力,但其可能带来的生态环境风险使得这些通过基因工程得到的低吸收作物的田间种植面临着巨大挑战。土壤添加剂可以改变土壤重金属形态,降低重金属的生物有效性,但会对土壤质量产生影响。微生物尤其是土著微生物的利用越发受到关注,改变微生物的生存环境与基因工程手段能够强化微生物的钝化效果。施肥、水分管理、间作等农艺措施也能改变土壤重金属的形态,抑制作物对重金属的吸收。未来以加强推广为目的,多种技术手段的联合应用是重金属污染农田安全利用的重要发展方向,其中以生物技术为核心的利用模式具有十分重要的意义。     

中国农田土壤重金属污染防治挑战与对策

我国农田土壤重金属污染格局多样,区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著,修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础,我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路,建立土壤污染防治体系,通过"土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导"等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。     

重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。     

治理环境污染的绿色植物修复技术

环境污染是全人类面临的重大挑战。植物修复技术的出现及逐步完善,为人类治理环境污染提供了新的思路。植物修复技术包括植物萃取、植物固定、植物降解、植物促进、根滤作用和利用植物去除大气污染物等类型。成本低廉、环境友好是该技术的优势,但修复周期长、污染物的生物有效性和毒性水平也限制了其应用。已知的大多数超富集植物生长缓慢、生物量小,是制约植物修复技术应用的瓶颈。为进一步提高植物修复技术的效率,未来研究应侧重于以下几个方向:分子生物学和基因工程技术在超累积植物品种培育中的应用,农事操作对植物修复技术的辅助作用,植物微生物联合修复技术在污染物吸收、转移和降解中的作用机制及应用,以及生物、物理和化学等多种修复措施的综合利用,同时开展大规模的田间验证试验,将植物修复与景观建设、生物质能利用以及观赏植物种苗生产相结合。     

Microbial Monitoring of the Recovery of Soil Quality During Heavy Metal Phytoremediation

Soil pollution with heavy metals is a worldwide environmental problem. Phytoremediation through phytoextraction and phytostabilization appears to be a promising technology for the remediation of polluted soils. It is important to strongly emphasize that the ultimate goal of a heavy metal remediation process must be not only to remove the heavy metals from the soil (or instead to reduce their bioavailability and mobility) but also to restore soil quality. Soil quality is defined as the capacity of a given soil to perform its functions. Soil microbial properties are increasingly being used as biological indicators of soil quality due to their quick response, high sensitivity, and, above all, capacity to provide information that integrates many environmental factors. Indeed, microbial properties are among the most ecologically relevant indicators of soil quality. Consequently, microbial monitoring of the recovery of soil quality is often carried out during heavy metal phytoremediation processes. However, soil microbial properties are highly context dependent and difficult to interpret. For a better interpretation of microbial properties as indicators of soil quality, they may be grouped within categories of higher ecological relevance, such as soil functions, ecosystem health attributes, and ecosystem services.

     

Phytoextraction of Pb and Cd from a contaminated agricultural soil using different EDTA application regimes: Laboratory versus field scale measures of efficiency

Enhanced phytoextraction of heavy metals using chelating agents and agricultural crops is widely discussed as a remediation technique for agricultural soils contaminated with low mobile heavy metals. In this study, phytoextraction efficiency of Zea mays after single and split applications of EDTA was tested on the laboratory and the field scale. EDTA effectively increased the mobility of target heavy metals (Pb and Cd) in the soil solution. Split applications provided generally lower water-soluble levels of Pb and Cd both in the pot and the field experiment. Therefore, the risk of groundwater contamination may be reduced after split applications. Higher Pb and Cd mobilisation after single applications increased plant stress, phytotoxicity and reduced plant dry above-ground biomass production compared to corresponding split doses. Single doses enhanced plant uptake of Pb and Cd and the phytoremediation efficiency compared to corresponding split doses. Results of plant dry above-ground biomass and heavy metal uptake obtained from the pot experiment could be to some extent verified in the field experiment. Plant uptake of Pb and Cd was lower and biomass production dropped after EDTA additions in the field experiment. Remediation factors in the field experiment were in general significantly lower than in the pot experiment mainly due to the much higher mass of soil per plant under field conditions. This highlights the limitations when going from the lab to the field scale. The low phytoremediation efficiency in the field and the mobilisation of high amounts of Pb and Cd down the soil profile may make the use of EDTA and Z. mays not suitable for the remediation of severely heavy metal contaminated soils in a reasonable time frame and may result in substantial groundwater pollution under used crop management.     

Phytoremediation Technology: Hyper-accumulation Metals in Plants

This paper reviews key aspects of phytoremediation technology and the biological mechanisms underlying phytoremediation. Current knowledge regarding the application of phytoremediation in alleviating heavy metal toxicity is summarized highlighting the relative merits of different options. The results reveal a cutting edge application of emerging strategies and technologies to problems of heavy metals in soil. Progress in phytoremediation is hindered by a lack of understanding of complex interactions in the rhizosphere and plant based interactions which allow metal translocation and accumulation in plants. The evolution of physiological and molecular mechanisms of phytoremediation, together with recently-developed biological and engineering strategies, has helped to improve the performance of both heavy metal phytoextraction and phytostabilization. The results reveal that phytoremediation includes a variety of remediation techniques which include many treatment strategies leading to contaminant degradation, removal (through accumulation or dissipation), or immobilization. For each of these processes, we review what is known for metal pollutants, gaps in knowledge, and the practical implications for phytoremediation strategies.     

基于文献计量的土壤生物修复技术研究现状及进展分析

随着人类活动对地球环境的影响日益显著,土壤污染问题已成为社会关注的焦点。我国土壤修复起步较晚,且修复技术仅局限于物理、化学等常规手段。随着国家对污染防治攻坚战的深入推进,修复领域亟需高效、低耗、环保的新技术出现,而生物修复可以一定程度弥补现有修复技术的缺陷。因此,通过与传统物理化学修复比较,探究了生物技术（如动物、植物、微生物技术）的优势、使用特点及适用范围,对国内外生物土壤修复技术进行了计量分析。文献调研结果显示:①土壤生物修复主要关注多环芳烃、重金属等污染物,并且微生物技术是研究热点,前期主要探究降解菌的分离鉴定,现阶段则集中于相关机理分析;②动物修复技术的主体模式生物单一,主要利用蚯蚓的生物性和非生物性特性进行修复,在土壤修复中应用较少;③植物修复技术因其多样的修复机理,广泛应用于重金属污染场地,同时可与微生物协同处理污染物;④微生物修复技术主体多样,修复污染物种类多,并且可与其他修复技术联合应用,在生物修复技术中研究最为广泛;⑤对国内土壤修复的发展方向进行展望,以期推动我国修复领域技术的快速发展。     

基于Tessier法的土壤中不同形态镉的转化及其影响因素研究进展

土壤重金属形态分析对土壤污染修复具有重要意义。综述了几种常见的重金属形态分析方法并基于Tessier五步连续浸提法分析土壤中Cd形态转化规律,进一步总结了土壤的理化性质对Cd形态的影响。不同类型土壤中Cd形态的含量分配比不同,土壤中的可交换态Cd含量较高,迁移性较强,对生物危害较大,因此可通过改变土壤pH值、土壤有机质和土壤氧化还原条件等土壤理化性质使可交换态Cd向残渣态Cd转化,进而降低土壤中Cd对生物的毒性作用。旨在深化读者对土壤Cd污染的认识,并为土壤Cd污染治理与修复提供参考。