土壤重金属污染的植物修复研究进展

随着工业的发展,重金属在土壤和水体中的含量越来越高。植物修复可部分解决这一问题正引起人们的普遍关注。     

土壤重金属污染植物修复及基因技术的应用

叙述了植物修复基本内容，重点介绍了基因技术在植物修复中的应用，章认为，与传统的修复技术相比，污染土壤植物修复技术由于具有成本低，不破坏环境，保护人类健康和易为大众接受等优点而引起人们极大的关注，但是，应用于修复的植物往往植物矮小，生长速度慢，近年来，国外出现了将基因技术应用到植物修复中的研究，能有效地克服了上述缺点，将基因技术应用于植物修复将是今后该领域研究的一个重要方向。     

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。     

土壤重金属污染修复技术

介绍了近年来国外开发,应用的七种较为成熟的创新性土壤污染修复技术,就其原理,实例,优缺点及合理运用等问题作了简要阐述。     

内生细菌强化重金属污染土壤植物修复研究进展

近年来,植物修复因其独特的优势备受推崇,尤其是当前植物内生细菌的应用为植物修复重金属污染土壤提供了有效的新方案.在植物修复过程中,耐重金属的内生细菌利用与植物的共生互惠关系,通过自身的抗性系统缓解重金属的毒性,促进植物对其迁移,并通过溶磷、固氮等途径改善植物营养以及分泌植物激素、铁载体、特异性酶、抗生素等作用,促进植物在逆境条件下的生长和对重金属的富集.本文综述了近年来国内外关于重金属抗性植物内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属的抗性以及影响重金属在植物体内吸收、转运和积累的作用机制,系统分析了内生细菌促进植物修复重金属污染土壤的机理,并进一步讨论了植物内生细菌在重金属污染土壤植物修复工程中的应用前景与研究方向.     

改良剂原位修复重金属污染土壤研究进展

改良剂原位修复重金属污染土壤因其成本低廉、易于实施,已经得到广泛应用。然而,改良剂对土壤重金属的修复仍然存在着一定的局限性和潜在风险。无机和有机改良剂的修复效果不仅与重金属离子的种类有关,而且还受作物、土壤类型及环境因子的制约。本文就目前常用改良剂的修复效果,存在的问题,改良剂原位修复重金属污染土壤的作用机制以及国内外研究进展作简要综述,并对此方面研究的未来趋势提出展望。     

重金属污染土壤间作修复的研究进展

种植单一的超富集植物修复重金属污染土壤,不但中断农业生产导致经济收益降低,而且因生物量较低、修复周期长等诸多弊端导致修复效果不甚理想。间作作为一种传统的农艺管理方式,利用生态位和生物多样性原理等能提高农作物对资源的有效利用,对共植的农作物种类增量提质。在中、轻度污染土壤修复中利用间作体系,通过调控超富集植物与农作物的生长发育,促进超富集植物根系低分子量有机酸(LMWOAs)的分泌,降低其根际土壤p H,增加重金属活性,从而增加超富集植物对重金属的吸收,同时抑制农作物根系LMWOAs的分泌,以减少农作物对重金属的吸收,提高其产量和品质,实现"边生产边修复",提高土地利用率,并增加经济效益。本文根据近几年来国内外相关文献,综述了间作条件下超富集植物和农作物生物量、生理生化响应、重金属吸收、转运、富集等方面的变化,以及间作对土壤环境质量的影响,并对间作修复重金属污染土壤领域的发展趋势,如超富集植物和农作物间作的信号转导和分子生物学机制、间作体系下两类植物根际微生物类群的差异及其功能机制,以及构建高效间作体系提高重金属污染土壤的修复效率等方面进行了展望。     

土壤重金属污染及其修复技术研究进展

重金属污染严重影响植物的生长发育,影响作物的产量和品质,并通过生物链放大作用进一步对人类和环境造成严重危害,因此重金属污染已成为世界性的重大环境问题。本文综述土壤重金属污染的现状、修复和调控的重要性及对无公害生产的影响,提出用农艺调控、植物修复及微生物修复技术来治理和修复重金属污染的土壤。     

中国农田土壤重金属污染与其植物修复研究

通过对我国部分城市农田土壤及农作物重金属污染状况的调查,分析了我国农田土壤重金属污染的特点以及污染的来源,最后介绍了重金属污染土壤的植物修复技术以及该技术的优点和局限性.     

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。     

土壤重金属复合污染的化学固定修复研究

本文研究糠醛渣、磷矿粉、风化煤3 种修复剂对重金属复合污染土壤的化学固定修复效果.结果表明:糠醛渣、磷矿粉、风化煤3 种修复剂都可一定程度地降低复合污染土壤中的Cu、Zn、Pb、Cd含量,其中以风化煤降低土壤有效态Zn、Cu的效果较好,在风化煤添加量为80 g/kg时土壤有效态Zn的含量降低了37.22%,土壤有效态Cu的含量降低了31.22%;磷矿粉处理修复Pb的效果比糠醛渣、风化煤好,在磷矿粉添加量为80 g/kg时,土壤有效态Pb的含量降低了23.79%;3 种修复剂都能显著降低土壤有效态Cd,在磷矿粉添加量为40 g/kg时,土壤有效态Cd的含量降低最显著,较对照降低了83.09%.在本试验条件下,3 种修复剂对4 种重金属复合污染土壤的修复效果,以Cd 较好,其次是Zn,对Pb的修复效果较差.     

不同钝化剂对Cu、Cr和Ni复合污染土壤的修复研究

利用盆栽试验研究了不同钝化剂(沸石、牡蛎壳、鸡蛋壳、硅藻土和聚丙烯酰胺(PAM))对生长在重金属污染土壤上的青菜(Brassica chinensis L.)生物量、重金属吸收以及超氧化物歧化酶的活性(SOD)和丙二醛(MDA)含量的影响,同时,通过对土壤p H和土壤重金属提取态的分析,探讨了钝化剂影响青菜生物量和重金属吸收的可能原因。结果表明:钝化剂加入可显著降低青菜地上部分Cu、Zn、Ni和Cd的含量及其氧化性损伤和脂膜损伤(SOD和MDA指标显著降低)。施入钝化剂后,土壤p H显著提高,重金属提取态Cu、Zn、Pb、Ni和Cd普遍降低(硅藻土处理除外)。相关性分析表明,土壤p H与提取态重金属Pb、Zn、Ni和Cd呈显著的负相关,而青菜中的重金属Zn、Ni和Cd的含量与土壤提取态含量呈显著正相关。综合考虑,单一钝化剂牡蛎壳和沸石+牡蛎壳+鸡蛋壳(FMJ)组合对降低青菜重金属吸收的效果尤为显著,可推荐作为重金属复合污染土壤的改良剂。本研究为重金属中轻度污染菜地的土壤修复提供了一种新方法。     

生物炭复配矿物质钝化修复重金属复合污染土壤的研究

选取稻壳生物炭、木屑生物炭、羟基磷灰石及蒙脱石作为钝化材料,按钝化剂5:土壤100的重量比添加到重金属复合污染土壤中,通过测定土壤重金属形态变化,研究了钝化材料修复重金属复合污染土壤的效果及其机理。结果表明:生物炭和矿物质均能有效固定土壤中重金属,其中羟基磷灰石的钝化效果最好,对土壤镉、铜和铅的固定化率分别为76.24%、74.26%和98.13%。蒙脱石的钝化效果最差。添加钝化剂后土壤重金属中的酸可提取态和可还原态向着更加稳定的可氧化态和残渣态转化,土壤重金属活性态比例下降。生物炭复配矿物质处理对土壤重金属的钝化效果介于单一生物炭处理和单一矿物质处理之间。此外,生物炭及矿物质均能有效地提高土壤pH,pH可能是影响土壤修复效果的关键因素。     

重金属-有机复合污染土壤的电动强化修复研究

许多污染场地都呈现重金属和有机污染物叠加的趋势,给修复带来了困难和挑战。以红壤为供试土壤,以铜和芘为代表性污染物,研究了添加表面活性剂羟丙基-β-环糊精（HPCD）和氧化剂H2O2对电动修复该复合污染土壤的影响,其目的是实现重金属和有机污染物的同时去除。结果表明,在所有的处理中,芘和铜都有向阴极迁移的趋势;当提高土柱的pH时降低了芘的氧化和降解,同时也阻碍了土壤中铜的迁移和去除;阳极加10%HPCD,阴极控制酸性条件pH3.5有助于土壤中污染物的解吸和迁移,芘和铜的去除率分别可达到51.3%和80.5%;由于H2O2的不稳定性,添加6%H2O2并未明显提高芘和铜的去除率。     

农田土壤重金属污染的农业生态修复技术

总结了常见的农田土壤重金属污染的农业生态修复技术,包括合理施用化肥、施用生物有机肥、秸秆还田、调整作物种植结构、筛选重金属低积累作物品种和耐性作物品种、深耕深翻、控制土壤水分以及施用石灰等修复措施,并对农田土壤重金属污染修复技术的前景进行了展望。     

Predicting the Phytoextraction Duration to Remediate Heavy Metal Contaminated Soils

The applicability of phytoextraction to remediate soils contaminated with heavy metals (HMs) depends on, amongst others, the duration before remediation is completed. The impact of changes in the HM content in soil occurring during remediation on plant uptake has to be considered in order to obtain a reliable estimate of the phytoextraction duration. To simulate the decrease in the HM content in soil and to assess the resulting decrease in the uptake of HMs by plants, contaminated soil was mixed with uncontaminated, but otherwise similar soil. Uptake of Cd, Pb, and Zn by the indicator plant Lupinus hartwegii and the Zn hyperaccumulator Thlaspi caerulescens (La Calamine ecotype) was a log-linear function of the in-situ measured HM soil solution concentrations. Over a wide range in dissolved Cd and Zn concentrations, uptake of these HMs by T. caerulescens was (much) greater than by L. hartwegii. Experimentally derived regression models describing the relationships between soil, soil solution, and plant were implemented in a HM mass balance model used to obtain estimates of the phytoextraction duration. For our target soils, estimates of the Cd phytoextraction duration using L. hartwegii or T. caerulescens increased significantly by more than 100 or 50 years when experimental soil—soil solution—plant relationships were used instead of the assumption of constant plant uptake of Cd. The two approaches gave similar results for phytoextraction of Zn by T. caerulescens.     

Remediation of Lead Contaminated Soils by Stabilization/Solidification

Most available remediation technologies for treatment of heavymetal contaminated soils are very expensive and result in residues requiring further treatment. Stabilization/solidification (immobilization) techniques however, which aredesigned to decrease leaching potential of heavy metals from soil by addition of chemical additives, provide very cost-effective solutions for heavy metal contaminated soils. Thisstudy investigates the most efficient additive for immobilization of lead. To achieve this goal, several leachingexperiments were conducted for mixtures of different additives(lime, activated carbon, clay, zeolite, sand and cement) withartificially Pb contaminated (spiked) soil samples in accordancewith the Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP) developed by U.S. EPA. Results showed that among the additivestried, activated carbon, clay, zeolite and sand are not very efficient for Pb immobilization. On the other hand, lime andcement are significantly effective in Pb immobilization with 88% efficiency at 1:21 lime:soil ratio and 99% efficiency at1:15 cement:soil ratio, respectively.     

含磷材料及生物炭对复合重金属污染土壤修复效果与修复机理

选取含磷材料（胛）、牛粪生物炭（DM）和水稻秸秆生物炭（Rs）实施Pb、Zn、Cd复合污染土壤化学稳定修复,进而评价修复效果,并分析影响因素;借助BCR连续提取法和x射线衍射光谱（XRD）探讨可能存在的修复机理。经过56d的化学稳定修复,修复材料均能显著降低TCLP提取态Pb、zn、cd,修复效果均为：Pb〉Zn〉Cd。三种修复材料对Pb、cd的修复效果为Er〉DM〉RS,对zn的修复效果基本相同。胛处理使土壤TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了77．6％、31．5％、27．9％;DM处理使TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了56．0％、26．1％、10．O％;RS处理使TCLP提取态的Pb、zn、cd分别降低了35．8％,25．0％和4．4％。三种修复材料均可促进Pb、cd从不稳定态向稳定状态转化。胛对Ph的固定机理主要是溶解一沉淀,XRD证明有Ca2Pb8（PO4）6（OH）2和Pb10（PO4）6（OH）2沉淀生成;DM固定Pb包括沉淀、吸附、离子交换等,XRD证明有Ca2Pb8（PO4）6（OH）2生成;Rs固定Pb主要为吸附、离子交换。研究结果表明,含磷材料和牛粪生物炭可作为理想的土壤Pb、zn、cd的修复材料。     

巯基膨润土钝化修复镉污染水稻土的研究

通过田间种植水稻试验,探究了巯基膨润土(Bent-SH)对镉污染土壤的修复效果及钝化机理.结果表明:添加Bent-SH对土壤理化性质的影响很小,土壤有效态镉含量随Bent-SH添加量的增加逐渐降低,与对照相比,其最大下降率为48.57％.添加Bent-SH降低了土壤镉的迁移能力,降低了大米、秸秆对土壤镉的吸收,其最大下...     

Heavy Metal Immobilization in Contaminated Soils using Phosphogypsum and Rice Straw Compost

The application of soil amendments to immobilize heavy metals is a promising technology to meet the requirements for environmentally sound and cost‐effective remediation. The present study was carried out to evaluate the result of phosphogypsum (PG) used alone and in combination with compost (CP) at a mix ratio of 1:1 wet weight ratio (PG + CP) at 10 and 20 g dry weight kg⁻¹ dry soil, on heavy metal immobilization in contaminated soil and on canola growth. The results revealed that the Pb, Cd and Zn uptake of canola plants was reduced by the application of PG alone and when it was mixed with CP as compared with untreated soil. At an application rate of 10 g dry weight kg⁻¹ dry soil of (PG + CP) the dry weight of canola plants increased by 66·8% was increased in comparison with its weight in the untreated soil. The addition of PG alone resulted in more pronounced immobilization of heavy metal as compared with PG mixed with CP. Plant growth was improved with CP addition, but heavy metals immobilization was the greatest in PG alone treatments. Results suggest that PG may be useful for the immobilization of heavy metals in contaminated soils. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.