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  主题:“土壤重金属污染修复工”超富集植物种类介绍 2017-4-24 11:59:32  
   牛人
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“土壤重金属污染修复工”超富集植物种类介绍
     
     土壤为植物生长提供机械支撑能力,并且为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。但是随着现代化工业、农业生产和生活等活动产生的污染物进入土壤并积累到相当数量,会引起土壤质量恶化和生产力下降,危害环境和人体健康,这就是土壤污染。据《中国土壤污染、地下水污染调查史》http://view.news.qq.com/original/legacyintouch/dd623.html 介绍,我国土壤污染情况触目惊心。
    
     土壤重金属污染,是由重金属或其化合物造成的土壤污染。全国政协委员、中山大学食品与健康工程研究院院长刘昕介绍:农田土壤重金属污染已成为威胁我国粮食安全生产的一个严重环境问题,已经到了不容忽视的程度。全国受重金属污染的耕地约有一千万公顷,约占耕地总面积的10%以上,多数集中在经济较发达的地区,全国每年受重金属污染的粮食多达1200万吨,因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨,合计经济损失至少200亿元。污染农田土壤的重金属元素主要包括镉、汞、铅、砷、铬和铜等,见http://gd.qq.com/a/20130522/004547.htm ;如今,治理土壤重金属污染已到了刻不容缓的地步。
    
     治理重金属中方法中,生物修复是已知的唯一对环境友好的修复方法。在生物修复方法中,超富集植物修复因兼顾了重金属修复与美化环境的双重优点,堪称“土壤清洁工”。那么何为重金属超富集植物,超富集植物如何发现,常见的超富集植物有哪些,超富集植物的修复效果如何,超富集植物富集重金属后如何利用和处理?
    
    
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     【超富集植物定义】:
     一种植物能被定义为超富集植物必须满足以下的条件。第一,植物地上部分的重金属含量至少要达到普通植物的100倍,且地上部重金属含量高于根部;第二,在高浓度的重金属环境中可正常生长;第三,植物地上部重金属的浓度要高于土壤环境中的浓度。有些植物虽然体内浓度不能达到超富集植物的标准,但是生物量比较大,也可以认为具有超富集能力。
    
     由于超富集植物可以忍受高浓度的重金属,因此矿藏丰富的地区,其他植物无法生长,它们却生长旺盛。因此,超富集植物最初被用来指示特定的矿床,在矿藏勘探中发挥了一定的作用。
    
    
     【超富集植物种类】:
     超富集植物有几百种之多,最受关注的是富集那些对环境危害较大的重金属(镍、砷、镉、铅、锌、铜、汞)的植物。
    
     香雪球可以富集镍,目前已发展为商业用修复/检测金属富集植物,它还是布置岩石园的优良花卉,是花坛、花境的优良镶边材料,盆栽观赏也很好。
    
     蜈蚣草是砷的超富集植物,蜈蚣草还对铅、镉等重金属有很强的吸收能力。目前利用蜈蚣草修复重金属复合污染土壤已在实践中获得了成功。央视CCTV2对中科院科学家在广西环江-利用蜈蚣草对重金属污染土壤修复进行过报道 见http://tv.cctv.com/2017/04/14/VIDEDymjQ2x1nil62pO6p8U7170414.shtml;
    
     大叶井口边草也具有较好的砷富集能力。
    
     镉可引起“骨痛病”,其超富集植物有油菜,宝山堇菜、天蓝遏蓝菜等。而油菜因其生物量较大,被认为是土壤镉污染修复的最佳植物。
    
     铅的超富集植物种类较多,比如土荆芥、鲁白、圆锥南芥、羽叶鬼针草、茼麻等。
    
     东南景天、荨麻、长柔毛委陵菜的具有较好的锌富集能力。
    
     对铜具有超富集能力的植物有鸭跖草、海洲香薷、李氏禾等。
    
     苎麻具有汞超富集能力,并且高汞条件下,产量和品质不会受到影响,环境效益和经济效益明显。
    
     ……
    
     在超富集植物生长期,辅以一定的农业措施可提高富集能力,例如施肥、适时刈割。
    
    
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一些超富集植物
    
     超富集植物的修复效果如何呢,又该如何改进呢?
    
     单纯利用超富集植物进行重金属污染场地的修复效果不显著,修复时间过长,影响了其推广应用。因此人工干预以提升修复效果极为重要
     例如对土壤中的重金属进行化学活化,提高重金属的植物有效性;
     超富集植物与农作物间种,提高前者的吸收量,同时满足后者产出的农产品不受重金属危害;
     不同重金属超富集植物的间作轮作,相互促进富集效果;
     将超富集植物的决定性基因通过基因工程技术转入生物量较大的植物中,以提高重金属去除能力。
    
    
     超富集植物在富集了重金属之后又该如何处理呢?
    
     超富集植物的利用首先要考虑对资源化利用,不能利用则安全处置。重金属的资源化利用可以将重金属提纯为有用的工业原料,有些超富集植物还可以入药、或做微量元素肥料、防腐原料等。无法利用的植物可以焚烧、压缩填埋、堆肥等。焚烧可以大幅度降低植物的体积,同时可以得到热能,但挥发性重金属如汞、镉、铅等必须封闭收集否则会形成二次污染,这是目前需要特别注意一个重要问题。
    
    
     最后讨论几个热点问题:
    
     第一个问题是植物修复生物量的处理问题。简单地说就是三条途径,一是提取重金属。显然,这一途径难度很大,经济上也不合算,但不等于不能做,将来也做不成,但需要很长时间;二是资源化利用。拿龙葵来说,龙葵全草均可入药,主治感冒、牙痛、慢性支气管炎、痢疾、乳腺炎和癌症等疾病。种子可治急性扁桃体炎、疔疮等。历史上曾大规模栽培。龙葵果富含丰富的花青素类红色素、紫红色素,龙葵果作为水果食用酸甜可口,也可以作成果汁或果酒。但毫无疑问,这一途径有一定的风险,因为材料中的重金属含量很高;三是减量后储存。目前,相关的一些燃烧设备已研制成功。但也可以考虑放到条件好的重金属尾矿库中,待将来条件适宜,与尾矿一起开发。这一思路也是可行的。
    
     第二个问题是修复后是否会造成杂草的大量繁殖而影响农业生产?这点不用担心,就本研究而言,龙葵花期会连根收获,没有种子及根繁殖的途径,当然就不会造成杂草的大量繁殖;此外,从整体考虑,如果超富集植物属于恶性杂草之类的话,也不能用于边修复边生产。
    
     第三个问题是超富集植物和低积累作物的间套作是否影响低积累作物积累重金属?实践表明,施用强化剂或低积累作物与超富集植物接触过于紧密,会导致低积累作物含量略有升高。因此,一定要规范低积累作物的适用范围,一般应用于中低污染水平土壤较为合适,且有绝对的安全性。考虑到污染土壤中重金属分布的不均一性,在种植低积累作物的同时,可以考虑施用一定量的钝化剂。
    
     第四个问题是什么样的污染土壤适合用超富集植物修复?矿区超富集植物修复是否可行?对于第一问,反向思考,考虑到土壤中重金属的垂直分布,要是植物根接触不到的土层,很难利用;而对矿区的修复,首先看修复植物是否能生长,生物量是否够大,另外污染程度中低水平的效果较好,污染越重,富集系数越低。
    
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2017-4-24 11:59:32
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