植物修复技术汇.docVIP

土壤重金属污染植物修复技术 一：土壤的基本概念： 土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层。土壤不但为植物生长发育提供有力的机械支撑，而且为植物生长发育提供水、肥、气、热等肥力要素。随着人口快速增长、工业生产规模不断扩大、城镇化的快速发展、农业生产大量施用化肥农药以及污水灌溉等，许多有害物质进入土壤系统，土壤重金属污染已成为全球面临的一个严重环境问题。土壤重金属污染会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或分解产物在土壤中逐渐积累，通过“土壤一植物一人体”或“土壤一水一人体”间接被人体吸收，危害人体健康。[1] 重金属的概念 重金属是在工业生产和生物学效应方面均具有重要意义的一大类元素，在化学概念上，还没有明确的的定义，但是目前还是有了广为接受的概念,那就是元素的密度大于6g/cm3，具有金属性质(延展性、导电性、稳定性、配位特性等，且原子数目大于20的元素)。其中常见的重金属有镉、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡等。重金属离子(如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Co2+等)是植物代谢必需的微量元素，但如果它们过量则具有相当毒性。环境污染方面所涉及的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等。 土壤一旦受到外界污染就相当难治理，通常具有以下几个特点:累积性；隐蔽性和滞后性；不可逆转性。[2] 我国重金属污染现状 当前我国区域农业环境恶化与农产品重金属污染现象十分严重,特别是在一些经济发达地区。据统计,1980 年我国工业三废污染耕地面积267 万hm2 ,1988 年增加到667 万hm2 ,1992 年增加到1 000 万hm2[3] 。目前全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近2 000 万hm2 ,约占耕地面积的1/ 5 ,每年因重金属污染导致的粮食经济损失至少200 亿元。据农业部环境监测系统调查表明,我国24个省(市) 城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320 个重点污染区中,污染超标的大田农作物种植面积为61 万hm2 ,占调查总面积的20 %,其中重金属含量超标的农作物种植面积约占污染物超标农作物种植积的80 %以上,尤其是铅、镉、汞、铜及其复合污染最为突出[4] 。当前我国大多数城市近郊土壤都受到了不同程度的污染,其中镉污染较普遍,污染面积近1 000 万hm2 ,其次是铅、镉、铜、汞等;有许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、铬、砷、铅等重金属含量接近临界值和超标,其中多数是由于工业污水灌溉造成的[5] ,如广州郊区老污灌区,土壤中镉的含量最高达228. 0 mg/ kg ,平均含量为6. 7 mg/ kg ;沈阳张士灌区有2 533 hm2 土地遭受镉的污染,其中严重污染的占13 %[6] 。湖南省株洲市清水塘地区农田土壤镉平均超标25. 7 倍,最高135. 3 倍;汞平均超标2. 6 倍,最高达8. 4 倍[7] 。 土壤金属污染的危害 1、重金属污染对对作物的危害 重金属在土壤- 植物系统中的迁移直接影响到植物的生理生化和生长发育, 从而影响作物的产量和质量.镉是危害植物生长的有毒元素, 土壤中如果镉含量过高, 会破坏植物叶片的叶绿素结构, 减少根系对水分和养分的吸收, 抑制根系生长, 造成植物生理障碍而降低产量. 刘云国等人的研究表明,Cd 污染对土壤脲酶活性的影响很大, 随土壤Cd 浓度的增加, 脲酶活性下降趋势明显, 如在金盏菊中, 脲酶活性下降幅度为51%～ 88% , 在月季中, 脲酶活性下降幅度为36%～ 78% , 故可用土壤脲酶活性变化来表示土壤受Cd 污染程度[8]. 土壤中的铅在植物组织中的累积可导致氧化过程、光合过程以及脂肪代谢过程强度减弱, 同时可促使对水的吸收量减少、耗氧量增大, 从而阻碍植物生长, 甚至引起植物死亡[9]. 铜、锌是植物生长必需的微量元素, 但在土壤中含量超过一定限度时, 作物根部会受到严重损害, 根部的破坏使植物对水分和养分的吸收受到影响, 造成生长不良, 甚至死亡[10]. 若土壤生态系统中同时存在多种污染物, 则会造成复合污染, 如宋良纲等研究表明, 重金属在复合污染条件下对植物的毒害及其在土壤中的迁移动态要比单一元素的污染复杂、严重得多[11]. 铜、锌、铅、镉单一污染或复合污染对白菜种子的发芽与根伸长均有抑制作用, 复污染产生明显的协同作用, 对白菜根伸长的抑制效应阈值明显降低[12 ]. 我国每年因重金属污染而减产粮食超过1 000 万t, 另外被重金属污染的粮食每年也多达1 200 万t, 合计经济损失至少200 亿元[13]. 2、重金属污染对人类的污染