浅谈植物对土壤中重金属的吸附..
浅谈植物对土壤中重金属的吸附摘要：针对中国土壤中重金属污染加剧的趋势，为提高人们对土壤重金属污染的认
识，和人们对土壤中重金属污染的重视，特简要介绍相关情况。本文从土壤重金属
污染现状概况、植物对土壤重金属的吸收、影响植物吸收土壤中重金属的因素三个
方面介绍。并对植物修复土壤中重金属污染的理论提出展望。
关键词土壤；重金属；植物；吸收
Introduction to Plant for the Adsorption of
Heavy Metals in Soil
Abstract：With the soil pollution of heavy metals getting worse and worse,In order to
improve people's knowledge on the soil heavy metal pollution,and the importance of heavy
metal pollution in soil,so introduce something about heany metal pollution.This studies
about soil heavy metal pollution status、the absorption of heavy metals from soil、the
factors affecting plant absorption of heavy metals in soil. The prospect of the theory of
phytoremediation of heavy metal pollution in soil is also proposed.
Key words:soil;heavy metal;plant;absorption
引言
土壤是环境要素的重要组成部分，它不仅是农业生产的基础，而且还是人类环境的重要组成部分。它处于自然环境的中心位置，承担着环境中大约90%的来自各方面的污染物。然而，局部地球化学作用或者人为活动的强烈作用，尤其是近年来由于城市和工业的迅速发展，工业废弃物、城市固体废弃物、农业灌溉水污染、肥料和农药的施用，和城市污水处理厂污泥及大气污染的沉降，污染已从城市向周围蔓延。
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中的重金属含量过高，并造成生态环境恶化的现象，土壤中的一些重金属元素在低浓度时，对植物而言是必须元素，但有些重金属元素在过量时就会对植物物产生毒害作用，如锌、铜、铬、镍、镉、汞、砷、铅等。
在我国，土壤重金属污染主要来自采矿、冶炼、电镀、化工、电子、制革、染料等工业生产的三废以及污灌、农药、化肥的不合理施用等。重金属在土壤中积累到一定限度就会对土壤一植物系统产生毒害，并可能通过接触食物链直接或间接地对人体健康产生严重危害。
1 土壤中重金属污染概况
1.1 土壤重金属污染现状
近几十年来，随着工业、城市污染的加剧和农用化学品使用的增加，土壤污染日趋严重，成为我国突出的环境问题之一。因为重金属具有污染物的多元性、隐蔽性、一定程度上的长距离传输性和污染后果的严重性[1]，因此土壤-植物系统污染研究的主要污染物是重金属。土壤重金属污染，改变土壤化学组成，直接或间接地破坏土壤的生态结构，通过土壤-植物系统迁移累积，进而影响农产品安全乃至人体健康。
据不完全调查，目前全国受污染的耕地约有0.1亿hm2，污水灌溉污染耕地约216.7万hm2，固体废弃物堆存占地和毁田约13.3万hm2，合计约占耕地总面积的1/10以上。据估算，全国每年因重金属污染的粮食达1 200万t，造成的直接经济损失超过200亿元，并对人体健康形成危害[2]。
1.2 土壤中重金属污染形态
植物从土壤中吸收的重金属量与土壤中的重金属总量有一定关系，但土壤中的重金属总量并不是植物吸收程度的一个可靠指标［3］。研究表明，石灰性污灌土壤0-20cm土层中，Pb、Cd主要以碳酸盐结合态和硫化物残渣态存在，其次是有机结合态，交换态和吸附态较少；Pb 的吸附态大于交换态；而Cd则相反［4］。影响Pb、Cd形态分布的主要因素有pH值、有机质含量、腐殖酸组成和碳酸钙含量等。在某地污灌区土壤分析中，用污染区与对照区比较表明，长期污灌的土壤中铬的平均含量为82.0mg/kg，最高检出值为96.8mg/kg，而对照区耕层土，壤铬的平均含量为74.4mg/kg，经检验，污染区与非污灌区的土壤铬含量差异显著，说明土层已遭受污灌污染［5］。20-40cm土层中铬的含量虽有累积，但差异并不显著，而下层土壤则无明显累积。这是因为土壤有机质对Cr（Ⅵ）的还原作用很明显，随灌溉水进入土壤的Cr（Ⅵ）可被有机质迅速还原为Cr（Ⅲ［6］，而粘土矿物对Cr（Ⅲ）有强烈的吸附和固定作用，在土壤中不易移动，也较难被植物吸收，这是铬只在表层和耕作层中累积的主要原因。而对于汞来说，它的有效形态主要与土壤的硫、氯化物及有机肥料含量有关。在砷污染的土壤中，主要以水溶性砷和钙砷为主，铝砷和铁砷最低［7］。E.A.Woofson等指出，大多数土壤以铁砷为主，若活性铁含量低而钙、铝含量高时，则以钙砷或铝砷为主。
1.3 重金属污染物在土壤中的分布
土壤中的重金属污染物由于无机及有机胶体对阳离子的吸附、代换或络合、生物作用的结果，大部分被固定在耕作层中，一般很少迁移至46cm以下的土层，但砷在土壤中的动态行为与铜、铅、镉等有所不同，在含有大量铁、铝组分的酸性(PH5.3-6.8)红壤中，砷酸根可与之生成难溶盐类而富集于30-40cm耕作层中。还有研究表明，金属污染物主要累积在土壤耕作层，而且其可给态含量较高，分别占全量的60.1%，30%，38%和2.2%［8］。灌溉污水中的汞呈溶解态和络合态，迸入土壤后95%被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附或固定。它一般累积在土壤表层，在剖面上分布自上而下递减［9］。
2 植物对土壤重金属的吸收和积累
生长在被重金属污染的土壤中的植物，其体内必然会发生重金属累积。维诺格拉多夫指
出，植物累积化学元素的情况至少可以分为两种类型:(l)由于某区环境中元素含量高，该区全部有机体中该化学元素的含量均高；(2)某种有机体(经常是某一个属)能特别聚集某种化学元素。即在同一土壤上有的植物能选择吸收累积这些元素，有的植物能选择吸收那些元素。如所有生长在含铜土壤中的植物，含铜量都显著增高。同是生长在酸性土壤条件下的植物，石松科植物和野牡丹科植物等富积大量的铝，有的含量高达1%以上(占干物质)，而酸性土壤中的其它植物含量只有0.05%左右。
植物吸收重金属并将其转移和累积到地上部，要经过一系列的生理生化过程，如根际土壤金属离子的活化，金属离子的跨膜转运，通过木质部、韧皮部向地上部的长途运输，重金属离子在细胞内的分配和区室化等。现代分子生物学与生物技术的发展，使人们从分子水平上阐明植物对金属离子的吸收、累积和解毒机制成为可能。
同时，以富集和超富集植物为主体的生态修复技术在土壤重金属污染治理中发挥着重要作用。
2.1 不同种类的植物对重金属的吸收效应
同一种类的植物对不同的重金属元素的吸收富集能力不同，不同种类的植物对同一种重金属元素的吸收富集能力也不同［10-14］。周根娣等人［15］对上海市农畜产品的调查结果表明，叶类蔬菜较其他类别的蔬菜污染严重。GZurera-cosano等人［16］研究发现蔬菜品种中间重金属含量呈极显著差异(P<0.01)。王丽凤等人［17］调查结果表明，沈阳市蔬菜中重金属含量大小顺序为:叶类菜＞根茎菜＞瓜果类，与冯恭衍等人［18］的研究结果相一致。章金鸿等人［19］对深圳福田树林中三种植物的研究表明不同种类植物对土壤中Cu、Pb、Zn、Cd四种元素的富集能力的大小依次为桐花树秋＞茄＞白骨树。王勇军等人［20］对深圳福田树林中的另外三种植物的研究表明它们对土壤中5种重金属元素富集能力的大小依次为海桑＞无瓣海桑＞秋茄。刘秀梅等人[21]在温室盆栽条件下对生长于污泥中的几种耐铜性植物体内重金属的含量做了研究，结果表明5种植物对Cu的吸收顺序是:遏蓝菜＞羽叶鬼针草＞酸模＞紫首稽＞印度芥茉。王新等人[22]利用田间小区实验的方法，研究了玉米、水稻、大豆、小麦不同作物对重金属的吸收及重金属在作物体内迁移、积累、分配的规律。研究表明作物种类不同，对重金属吸收、积累的特性也不都是一样的，水稻根系吸收重金属的量较多，占整个作物体吸收量的58%-99%；玉米茎叶吸收重金属的量比其它作物多，占整个作物体吸收量的20%-48%；小麦、大豆籽实吸收重金属的量较多，尤其是Cu、Zn二元素，其吸收占整个作物体吸收的13.8%-68.72%；玉米籽实吸收的量最少，尤其是As元素，仅占0.91%-3.18%。重金属在作物体内的分配规律为根＞茎叶＞籽实。重金属由土壤迁移到作物体内并由作物带走输出的量极少，少于1%，而仍有90%残留于土壤中。
2.2 植物的不同部位及不同生长期对重金属的吸收效应不同
有关重金属在植物各器官的分布，国内外进行了大量的研究。植物体的不同部位，对重金属元素积累的状况不一样，通常是植物的地下部分大大地高于地上部分［23］。如水稻根与地上部分中的铜、汞、砷等相差约巧一20倍，茎叶与糙米比较相差几倍到几十倍，植物茎的灰分中镉含量大约比叶的灰分中的含量高2倍［24］。阜康站资料显示，根部污染物占总吸收量比
例随作物而异，水稻为55%-61%，小麦为50%-53%，大豆为28%-29%。沈阳及鹰潭站水稻根部积累的Pb、As可达土壤含量的89%-97%［25］，Cu居中，占80%左右，Cd、Zn在根部所占比例较小，仅占土壤含量的30%-20%。镉和锌在小麦、玉米、水稻各器官的残留累积量中以根最高，茎叶居中，籽粒中的含量远远低于根系中的含量［26-31］。根对Cd和Zn的吸收量分别占总吸收量的70%-80%，58%-68%，籽实分别占1%-10%，9%-25%。水稻和小麦各器官对铅和砷吸收富集的特点与锅相似：根>茎叶>籽粒。资料表明，根对Pb、AS的吸收量分别占总吸收量的98%和88%-98%，籽实占0.01%-0.3%，0.02%-0.3%［32-34］。但水田作物吸收累积的砷的含量比旱地作物(花生)高。小麦各器官对汞的吸收也呈现根>茎叶>籽粒的规律，其比率为30:3:1［35］。Cu元素的富集情况与Zn相似，它的迁移能力居中。在同等污染物浓度下，作物种类不同，其所吸收重金属量也有差异。小麦、大豆易吸收土壤中的重金属，并向地上部迁移，籽实中重金属含量明显比其它作物体内的含量多。而玉米茎叶吸收重金属的能力较强，向作物籽实的迁移能力较弱。水稻吸收重金属大部分累积在根部。作物吸收重金属所表现出的差异主要是由于不同作物其生理特性及遗传差异所致［36］。如锅在西红柿、茄子等的根和茎叶中的累积量不尽相同，不同器官差异较小，但仍表现为果实部分累积量较低的规律。而白菜等叶菜类，叶中的含量低于根中含量。如菠菜的茎叶与根中的Cd含量之比为1:171［37］；萝卜等根菜类，其块根含Cd低于叶子，如用100mg/kg Cd溶液处理小白菜时，根中为58.70mg/kg，叶中为52.33mg/kg；而用此溶液处理萝卜时，根中为24.03mg/kg，叶中为29.84mg/kg［38-41］。还有研究表明，污灌区与清洁区黄瓜中的Cd含量基本相同，萝卜对Cd的富集能力较弱，而白菜对Cd的富集能力较强。总体表现为:黄瓜与西红柿:叶>茎>根>果，白菜:根>地上部，萝卜:地上部>根［42］。
在植物的不同生长期内，植物及其各部分对重金属的吸收效应也是不同的。莫争等人［43］研究外源可溶性重金属进入土壤环境后在水稻植株不同部位的分布及其含量随时间的变化，表明在水稻生长季节，重金属在水稻不同部位的累积分布依次是Cd、Cr>Zn、Cu>Pb。重金属在水稻植株不同部位的积累分布是:根部>根基茎>主茎>穗>籽实>叶部。水稻分粟期重金属在根部、茎部和叶片的积累量达到最大，随时间的延长，在根部积累的重金属越来越少；在茎部积累的重金属在拔节期降至最小，随后含量又稍微上升，叶片上的重金属含量在拔节期迅速下降，随后趋于稳定。杨志强等人[44]在研究“无公害”西瓜中重金属的残留中表明重金属的残留量迁移规律为:根>茎、叶>皮、瓤。韩爱民等人[45]根据“淮安市绿色食品基地调查以及相关研究”课题资料，分析了水稻中重金属含量与土壤质量的关系，结果表明，重金属含量在水稻中的分布是:根>茎叶>籽粒；在糙米中检出的重金属铜和铬的含量与土壤中铜和铬的含量显著相关，铅、锌、锰的含量与土壤中铅、锌、锰的含量相关关系不显著。
2.3 植物体内重金属的分布及其结合形态
重金属在植物体内的分布总是尽可能避免损伤功能相对重要的组织、细胞和细胞器，而表现出选择性的分配。在组织水平上，重金属主要分布在表皮细胞、亚表皮细胞和表皮毛状体中；在细胞水平，重金属主要分布在质外体和液泡。这种选择性分配也因植物种类和重金属类型的不同表现出一定的差异。在耐性植物海州香薷细胞中，铜除主要分布于细胞壁内侧、
液泡和导管内外，在细胞质和淀粉粒中也有分布[46]，而锰在锰超累积植物商陆中可能主要以草酸锰的形式累积在叶细胞的液泡中[47]。组织水平上，海州香薷根中铜主要分布于根的表皮细胞，茎中铜主要富集在维管组织中，叶中铜在叶柄维管组织中含量最高。锰在商陆根、茎和叶柄中的分布最多的组织是维管束柱。胞内累积金属离子的结合形态也复杂多样。如镉在植物体内一般与植物螯合肽或有机酸小分子结合[48]；镍常与有机化合物的络合，以Ni2+-柠檬酸结合形成Ni(H2O)62+为最多[49]。商陆中随着锰处理浓度提高，商陆根中锰由水提取态向稀酸提取态转化，茎中的水提取态锰比例增加，叶中的锰可能主要与草酸结合以草酸锰的结合形态存在于液泡中[50]。近年来，随着同步辐射技术的发展，XAFS已经应用于研究植物体内金属离子的配位环境及分子形态研究。利用XANES分析发现，海州香薷根、茎、叶铜的价态和配位结构类似于Cu-His中铜的形态[51]。在鸭跖草中，从根到茎到叶铜的配位结构可能会发生从Cu-O向Cu-S键的转化，说明Cu2+被植物吸收后，在鸭跖草体内发生还原现象。POLETTE等[52]利用XAFS也在杂酚油植物矮橡树根、茎、叶中发现较强的Cu-S键，并且与典型植物螯合肽中的Cu-S键相似，说明植物螯合肽的生成可能是这种植物抵御铜毒及其迁移的主要机制之一。
3 影响植物吸收土壤中重金属的因素
3.1 重金属的种类也影响植物对重金属的吸收效应
植物对不同种类的重金属吸收效应是不同的。韩爱民等人[45]根据“淮安市绿色食品基地调查以及相关研究”课题资料，分析了水稻中重金属含量与土壤质量的关系，结果表明，水稻籽粒对重金属的吸收特点因其元素不同而差异较大，重金属元素被水稻糙米吸收的程度为:砷<镉<汞<铅<锰<铬<铜<锌。王勇军等人的研究表明群落中5种元素富集能力的大小依次为:Zn>Cu>Pb>Ni>Cr，利用系数大小为Cu>Zn>Ni>Pb、Cr，循环系数大小为Cu、Pb>Cr>Ni、Zn。
3.2 重金属的存在形态
土壤中的铜一般以下列几种形态存在:1)以游离态或复合态离子形式存在于土壤溶液中；
2)以非专性(交换态)或专性吸附在土壤粘粒的阳离子；3)主要与碳酸盐和铝、铁、锰水化氧化物结合的阳离子；4)存在于生物残体和活的有机体中的有机态；5)存在于原生和次原生矿物晶格结构中的矿物态。根据所结合的组分不同，土壤中的铜可区分成多种形态，这些形态之间是相互联系的。它们在各种形态中的相对分配比例则取决于矿物种类结构、母质、土壤有机质含量等。土壤中的活性铜主要指水溶态和非专性吸附的交换离子。张克云等人[53]的研究表明，水稻各器官Cu、As浓度与土壤Cu、As浓度密切相关，而与土壤中交换态Cu、As的相关性又大于结合态和全态Cu、As的相关性。杨学春[54]等人研究表明在紫色丘陵地的稻田中，因受土壤强吸附性、不均匀性和重金属难移动性的影响，一般迁移是较困难的。重金属元素在土壤中的存在形态、积累状况迁、移转化及对植物的有效性和毒性与土壤胶体对其专性吸附性能有密切关系[55]。
3.3 土壤的理化性质
3.3.1 土壤的类型
土壤的类型直接影响着植物对重金属的吸收富集。岳震华、张富强等人[56]对湖南省长沙市、邵阳市等5个城市具有代表性的灰菜园土、红菜园土、潮菜园土三种类型土壤中重金属迁移规律以及蔬菜在这三种土壤上的重金属富集量进行了调查分析，发现三种不同菜园土重金属表/底土比对重金属富集的顺序为灰菜园土>红菜园土>潮菜园土，说明在三种菜园土中灰菜园土对重金属的吸收和化学固定作用最强。
3.3.2 pH值的影响
土壤pH值改变可导致土壤中重金属形态的变化，从而影响重金属的生物有效性。在低pH 值时，土壤中Cd、Zn等离子浓度随pH值上升而下降，但pH值过高又会溶解，离子浓度又会再升高[57]。随着土壤溶液pH值升高，各种重金属元素在土壤固相上的吸附量和吸附能力加强。Boekhold等人对酸性砂土中Cd的吸附现象进行研究，发现pH每增加0.5个单位，Cd的吸附就增加一倍。韩盛等[58]研究表明随pH值上升，Pb在土壤中的平衡浓度下降，土壤溶液中Pb平衡浓度主要由土壤胶体吸附作用及碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物的沉淀溶解作用所决定。
3.3.3 土壤有机质含量
有机质对重金属具有很强的吸附作用，并通过与土壤中的重金属元素形成的络合物来影响土壤中重金属的移动性及其生物有效性。Mcbride等人的研究表明天然有机质是一种有效的吸附剂，能极大的降低离子的活度，有机质可强烈地吸附镉、锌，腐殖质分解形成的腐质酸可与土壤中锌、镉形成络(鳌)合物，降低了植物对镉、锌的吸收。但也有研究表明，有机质加入土壤中对植物的吸收重金属没有影响，甚至使植物对重金属的吸收稍微增加。有报道指出，Cu、Zn、Pb、Cd等均属于亲硫元素，常与有机质形成络合物或鳌合物，增加其活性。近年来也有研究表明，随着土壤中施用有机肥增加，其水溶性有机物(DOM)含量也增加，水溶性有机碳(DOC)与土壤中总可溶态铜、镉存在正相关[59-60]。
粘土矿物可以通过离子交换来吸收溶液中的重金属离子，适宜的环境温度会有利于植物吸收重金属。此外，土壤的阳离子交换量(CEC)也对重金属的生物有效性产生影响。有人认为，在影响重金属生物有效性的诸因素中，粘粒含量>PH>有机质含量>重金属含量[61]。
3.4 复合污染及交互作用
重金属复合污染的研究是近年来环境科学的新热点。因为在自然界多数情况下，环境污染多是由多个元素共存作用造成的，元素之间交互作用形成复合污染对生态系统的效应有别于单元素污染。二十世纪八十年代以来，国外一些学者进行了土壤重金属复合污染效应及其指标的研究[62-66]。在我国，从二十世纪九十年代开始，一些研究者就Cd、Pb、Cu、Ni、Zn、AS等元素对大豆、小麦影响迸行了盆栽苗期试验，认为元素间联合作用对作物生长和产量有一定影响[67-71]。如果用吸收系数代表籽实中某一元素的浓度与土壤中元素浓度之比，则Cd在单元素污染时，吸收系数为0.017-0.024，复合污染吸收系数为0.361-0.621，提高了21-25倍，Pb的吸收系数提高了4.63-23.1倍；As的复合污染盆栽时，吸收系数可比单一元素污染时提高10倍，Zn的吸收系数在复合污染时也有显著增长[72-73]。
3.5 养分的作用
土壤一植物系统中重金属与养分元素的交互作用是很复杂的。涂从等人[74]的研究表明重金属是土壤污染退化的一类重要物质。它们进入土壤后，一方面对生态系统产生直接危害，一方面通过影响土壤养分的生物有效性而产生间接危害。同时，土壤中的养分元素也影响重金属的生态环境效应，这种相互影响被称为交互作用。
4 展望
随着国家对土壤污染和农产品安全问题的关注，以及当前我国土壤重金属污染加剧趋势，土壤重金属的植物污染化学既面临着重大挑战，同时也迎来了前所未有的发展机遇。必须结合当前实际，着眼国际理论研究前沿，加强学科之间的交叉，特别是现代分子生物学与信息学，充分运用各种先进的现代分析技术手段，加强土壤重金属的植物污染化学的研究。
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植物修复土壤重金属的研究进展
植物修复土壤重金属的研究进展 摘要：植物修复技术被认为是治理重金属污染最为绿色的方法，因为此技术成本低、实施方便、无污染。超富集植物的研究是重金属污染植物修复的重点，然而一种植物由具有富集重金属特性到应用于现实的重金 属污染修复并非易事。研究表明，在现实条件下，植物修复技术应用于治理土壤重金属污染中存在一些约束。本文系统地总结了目前超富集植物的研究方法和研究现状，详细叙述了镉、铜、砷、镍的污染现状、危害及最新的植物修复技术究 进展，通过分析超富集植物在现实条件下修复土壤重金属污染的不足，提出土壤重金属污染植物修复的方向。 关键词：植物修复；重金属；土壤污染 前言：当前,土壤受重金属污染状况在国内外都很严重,受到了越来越多的关注。植物修复技术是新近发展起来的一项用于处理土壤 重金属污染的生态技术,其机理主要是通过某些植物对重金属元素的吸收、积累和转化,达到减轻重金属污染土壤的目的。与传统的处理土壤污染方法相比,植物修复技术具有经济、简单和高效等优点。本文简要介绍了植物修复的几种类型,论述了当前国内外植物修复技术的研究进展。主要对超富集植物的概念和特征、成功案例与不足进行了阐述，集中介绍了镉、铜、砷、镍几种重金属污染及其植物修复技术，对土壤重金属污染植物修复的方法和原理以及土壤重金属植 物修复技术的强化措施进行了综述,希望能为植物修复的近期研究工作提供借鉴。 １．土壤重金属污染的严重性及常用治理方法 土壤重金属污染途径包括自然方式和人类 活动。自然方式主要是岩石的分化，人类活动主要是矿山开发、金属冶炼、农药等使用。目前，重金属造成的环境污染已成为世界范围内的严重问题。工业化的发展，干扰了自然平衡的生物地球化学循环，使得这一问题愈发的严重。对于生物来说，超过阈值的重金属浓度会产生不利影响，并干扰正常运转的生物系统。植物在重金属胁迫下，其根系生长受到影响，细胞膜透性增大，植物抗氧化酶系统和光合系统遭到破坏，并对基因产生毒害。与有机物质不同，土壤重金属基本上不可降解，会在环境中不断累积，导致土壤质量下降，农作物减产和农作物品质下降。另外，由于生物的富集作用，土壤重金属最终还可能通过食物链进入人体，其潜在危害极大。因此，重金属污染具有隐蔽性，毒性大，长期性和不可逆性的特点。仅在中国就有2.88×10^6h㎡土地由于矿山开采而遭到污染破坏，并以平均每年46700ｈ㎡的速度在不断增加，最终导致水土流失、异地污染等环境问题，这些遭到污染破坏的土地几乎完全没有植被的覆盖［１］。为了减少重金属污染对生态系统的影响，必须对已经污染的土壤进行治理。治理方法要综合考虑成本以及技术，因此非常具有挑战性。目前不同的物理、化学和生物方法已被用于此。传统的治理方法包括土壤焚烧、挖掘和填埋、土壤清洗、土壤冲洗、凝固和电固定［２－３］。由于物理和化学方法受到成本高、劳动力大、土壤改变的不可逆性、本地菌群等因素的制约，以及可能产生的二次污染，因此有必要研究成本低、效益高、环境友好的治理土壤重金属污染的方法。植物修复被认为是一个可供选择的治理重金属污染问题的新 型的绿色方法。 目前, 重金属污染治理技术主要分为三类: 化学法, 物理化学法, 生物修复法。生物修复法中的植物修复技术具有成本低, 不会造成二次污染, 且具有一定的可行胜等优点, 在土壤重金属污染处理领域得到广泛的研究。 ２. 土壤重金属污染的植物修复技术 ２．１土壤重金属植物修复的概念 植物修复是指利用植物和相关的土壤 微生物来减少土壤中污染物浓度或毒性的 方法，它是一种新型、高效、低成本的土壤重金属污染修复技术，具有就地适用的特点，是一种以太阳能驱动来整治的策略。植
浅谈植物对土壤中重金属的吸附..
浅谈植物对土壤中重金属的吸附摘要：针对中国土壤中重金属污染加剧的趋势，为提高人们对土壤重金属污染的认 识，和人们对土壤中重金属污染的重视，特简要介绍相关情况。本文从土壤重金属 污染现状概况、植物对土壤重金属的吸收、影响植物吸收土壤中重金属的因素三个 方面介绍。并对植物修复土壤中重金属污染的理论提出展望。 关键词土壤；重金属；植物；吸收 Introduction to Plant for the Adsorption of Heavy Metals in Soil Abstract：With the soil pollution of heavy metals getting worse and worse,In order to improve people's knowledge on the soil heavy metal pollution,and the importance of heavy metal pollution in soil,so introduce something about heany metal pollution.This studies about soil heavy metal pollution status、the absorption of heavy metals from soil、the factors affecting plant absorption of heavy metals in soil. The prospect of the theory of phytoremediation of heavy metal pollution in soil is also proposed. Key words:soil;heavy metal;plant;absorption 引言 土壤是环境要素的重要组成部分，它不仅是农业生产的基础，而且还是人类环境的重要组成部分。它处于自然环境的中心位置，承担着环境中大约90%的来自各方面的污染物。然而，局部地球化学作用或者人为活动的强烈作用，尤其是近年来由于城市和工业的迅速发展，工业废弃物、城市固体废弃物、农业灌溉水污染、肥料和农药的施用，和城市污水处理厂污泥及大气污染的沉降，污染已从城市向周围蔓延。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中的重金属含量过高，并造成生态环境恶化的现象，土壤中的一些重金属元素在低浓度时，对植物而言是必须元素，但有些重金属元素在过量时就会对植物物产生毒害作用，如锌、铜、铬、镍、镉、汞、砷、铅等。 在我国，土壤重金属污染主要来自采矿、冶炼、电镀、化工、电子、制革、染料等工业生产的三废以及污灌、农药、化肥的不合理施用等。重金属在土壤中积累到一定限度就会对土壤一植物系统产生毒害，并可能通过接触食物链直接或间接地对人体健康产生严重危害。
土壤重金属污染对植物的影响及其机制研究
土壤重金属污染对植物的影响及其机制研究 摘要：土壤重金属的种类很多,但目前污染比较严重的主要有铜(Cu)和镉(Cd)。本文重点阐述了土壤重金属污染对植物生长结果、产量及植物光合作用的影响。单因素重金属污染时,不同的重金属种类及其土壤浓度对作物产量的影响不同；复合污染时,植物产量及对重金属吸收量与重金属浓度间表现出复合污染效应。 目前的土壤重金属污染研究主要集中在土壤和植物两方面,土壤方面的研究主要是针对土壤微生物、土壤酶活性及土壤的呼吸作用、氨化、硝化作用等生化指标[1～6],植物方面的重金属污染研究主要集中在植物的产量指标的影响上[7～12]。 1 土壤重金属对植物生长和结果的影响 植物对重金属的忍耐力:因植物种类、年龄、生活型、物候期以及环境条件而变化。植物生长在重金属污染的环境中,由于质膜是有机体与外界环境的界面,所以植物细胞质膜首先接触到重金属,相应地重金属首先并直接地影响到细胞质膜。重金属浓度越高,胁迫时间越长,对植物细胞质膜的选择透性、组成、结构和生理生化等的伤害就越大。 1.1 Cu 土壤Cu过多时能抑制果树生长。研究表明,褐土中施用过量的Cu能抑制苹果新梢的伸长,其抑制程度与Cu素施用量呈正相关。土壤Cu污染还能影响果树的生理代谢。当土壤Cu 施入量少于100 mg/kg时,CAT活性随Cu施入量的增加而稍有上升,但当Cu施入量大于100mg/kg时,CAT的活性便极显著地下降。Cu污染影响环境中植物的正常生长发育，引起Cu 在植物体内的积累并进入食物链系统。如种植于Cu土壤中的小青菜植株矮小、叶片发黄，生长于Cu污染土壤中的胡萝卜和小麦等植物的生长也受到明显抑制，而且Cu含量远远高于对照区域，超过Cu的食品卫生标准，对人体健康造成威胁重金属抑制植物生长的原因之一是重金属引起氧化胁迫，改变植物体内的生理过程,Cu可以改变植物生理过程而影响植物生长。 1.2 Cd 土壤Cd过量时同样会抑制果树生长。Gieslibski等研究表明,随着土壤Cd浓度的增加,草莓叶片生长受到显著抑制,由此提出:叶干重是衡量Cd对草莓生长影响的最好指标。张金彪研究发现,低浓度Cd(土壤中的Cd浓度≤10 mg/kg)对草莓生长有促进作用,而高浓度(土壤中的Cd浓度≥25 mg/kg)有抑制作用,且随着Cd浓度的增加,抑制作用增强。Cd处理使草莓结果数、果重、果实维生素C及矿质元素(如K、Ca、Cu、Zn、Mn、Fe)含量减少。果实中
土壤重金属污染
土壤重金属污染 摘要：随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，土壤的重金属污染就是一个例子，土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述。 With the development of modern industry, industrial discharge pollutants is more and more, soil heavy metal pollution is one example, soil pollution has caused great harm on human body and mind . This paper discusses the concept, origin of soil heavy metal types and characteristics, sampling testing and prevention harm repair all aspects were discussed as well。 关键词：土壤污染，重金属，危害 据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近 2000 万公顷，约占总耕地面积的 1/5，其中工业“三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷。例如：某省曾对 47 个县和郊区的 259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。其结果表明，75% 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。[1] 如下图为土壤环境质量标准值（GB15618—1995）单位: mg/kg
土壤重金属污染植物修复研究报告现状与发展前景
土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①2007-05-27 17:08 土壤重金属污染的植物修复研究现状与发展前景①作者】桑爱云。张黎明。曹启民。夏炜林。王华。【英文作者】 SANG Aiyun1） ZHANG Liming1） CAO Qimin1） XIA Weilin1） WANG Hua2）<1 Tropical Crops Genetic Resources Institute。CATAS。Danzhou。Hainan。 2 College of Agronomy。SCUTA。Hainan 571737）。【作者单位】中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所。华南热带农业大学农学院。海南儋州。【刊名】热带农业科学 , Chinese Journal of Tropical Agriculture, 编辑部邮箱2006年01期 桑爱云1>② 张黎明1> 曹启民1> 夏炜林1> 王华2> (1 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州571737。 2 华南热带农业大学农学院海南儋州571737> 摘要重金属污染是土壤污染中危害极大的一类, 重金属污染的防治及其修复是目前国际上研究的热点之一。综述了土壤重金属污染及其植物修复的方法, 概述了超富集植物的概念、植物修复的机制和方式, 系统阐述植物修复的应用前景和今后的研究方向。关键词重金属污染。植物修复。超富集植物分类号X5 3 Resear ch Advances and Development Prospect of Phytor emediation in Heavy Metal Contamination Soil SANG Aiyun1> ZHANG Liming1> CAO Qimin1> XIA Weilin1> WANG Hua2> (1 Tropical Crops Genetic Resources Institute, CATAS, Danzhou, Hainan 571737。 2 College of Agronomy, SCUTA, Danzhou, Hainan 571737> Abstr act Heavy metal contamination is extremely harmful in soil contamination. It is one of the research priorities in the world to control and remedy heavy metal contamination. Heavy metal contamination in soil and its phytoremediation are reviewed in this paper. At the same time, the definition of hyper-accumulated plants and the mechanism and measures of phytoremediation are described in detail. The perspectives in research and application of phytoremediation were expounded systematically. Keywords heavy metal contamination 。phytoremediation 。hyper-accumulator 热带农业科学CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE 2006 年 2 月第26 卷第 1 期Feb. 2006 Vol.26, No.1 ① 科技基础性工作和社会公益研究专项( 2004DI B3J073> 资助。
土壤重金属污染综述
重庆文理学院环境管理学课程作业之三 综述报告 题目：土壤重金属污染综述 姓名：冯思特 学号：201204159007 班级：环科2班 成绩：
土壤重金属污染综述 摘要:土壤是生物和人类赖以生存和生活的重要环境。随着工业化的发展、城市化进程的深入，我国土壤环境污染不断加剧。土壤环境质量变化较大，土壤环境污染物种类和数量的不断增加，发生的地域和规模在逐渐扩大，危害也进一步深入。而土壤重金属污染是其中重要的组成部分，由于其不能为土壤微生物所分解，且污染具有蓄积性的特点，土壤一旦遭受污染，就难以在短时间内消除，从而对农产品的产量品质和人类的身体健康造成很大的危害【1,2】。 关键词：现状；来源；特性；修复方法 一.我国重金属污染现状 我国土壤重金属污染形势严峻。近年来，我国土壤重金属污染事件频发，不仅对耕地与农产品质量构成严重威胁，还直接损害了民众身体健康，影响社会稳定【3】。国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》、近期印发的《国务院办公厅关于印发近期土壤环境保护和综合治理工作安排的通知》(国办发〔2013 ] 7号)和《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013]30号)中，都明确提出了攻克污染土壤修复技术和加强试点示范的要求。建设土壤重金属污染治理试点示范工程，加强修复技术体系研究和推广应用，防控和修复土壤重金属污染，提高土壤环境质量，保障生态环境与食物安全，已成为国家重大现实需求。 二.重金属污染主要来源 土壤重金属的来源主要有自然来源和人为干扰输入两种途径。在自然情况下，土壤中重金属主要来源于母岩和残落的生物物质，含量比较低，一般不会对土壤一植物系统生态环境造成危害【4】。人为活动是造成土壤遭受重金属污染的重要原因，在金属矿床开发、城市化建设、固体废弃物堆积以及为提高农业生产而施用化肥、农药、污泥和污水灌溉的过程中，都可能导致重金属在土壤中大量积累。 三.土壤重金属的特性 3.1 重金属在土壤中的沉积 重金属能在一定的幅度内发生氧化还原反应，具有可变价态，因重金属的价态不同，其活性和毒性也不同；重金属易在土壤环境中发生水解反应，生成氢氧化物，也可以与土壤中的一些无机酸反应，生成硫化物、碳酸盐、磷酸盐等。这些化合物的溶度积【5】都比较小，使得重金属累积于土壤中，不易迁移，污染危害范围扩大的可能性较小，但却使污染区域内
水生植物富集重金属(综述)
水生植物富集重金属的研究 摘要：水体重金属污染已经成为一个日益严重的环境问题，了解水体重金属污染原理、处理水体重金属，已经成为一个必须解决的课题。本文分析了重金属对水生植物的影响以及水生植物对重金属离子的富集和去除。综述了重金属的来源，在国内外的污染现状，以及具体的治理方法，分析了各种方法的优缺点。在所有的方法中，利用水生植物修复是最有潜力的。并重点讨论了常见重金属离子对水生植物的影响，包括重金属对水生植物伤害的作用机理、毒害途径及其影响水生植物吸收重金属的因素，统计了水生植物对重金属离子的耐受上限。 关键字：重金属水生植物富集植物修复 Accumulation of heavy metals of aquatic plants Abstract: The paper reviews the source of heavy metals，its pollution statusand control methods at home and abroad，and points out that the phytoremediation by water plants is the most potential method after analyzing advantages and disadvantages of all differ entcontrol methods. Analyses the influence of heavy metals in aquatic plants for heavy metalions and aquatic plants the enrichment and purify. The paper discusses the harmful mechanism and toxic paths to water plants，and the factors affecting absorption of heavy metals by water plants，and summarizes the maximum to lerant values of different water plants to hea y metalions. Keywords：heavy metals aquatic plants purify and enrichment phytoremediation; 重金属污染现已成为危害最大的水污染问题之一。由于重金属元素具有难降解、易积累、毒性大等特点，另外还能被生物富集吸收进入食物链危害人、畜、鸟等各种生命[1]，因此在水环境中重金属污染尤其受到人们关注。人类如果长期食用重金属含量超过一定值的水产品，会引发各种疾病，如臭名昭著的“公害病”-水俣病和骨痛病等就分别由汞和镉引起。因此，寻找高效的重金属富集植物仍然是重金属污染植物修复的关键。 1.重金属离子对水生植物的影响 1. 1 重金属对水生植物的伤害机理 重金属伤害水生植物主要的机理为自由基伤害理论。通常情况下，许多酶促反应和某些低分子化合物的自动氧化都会产生活性氧。水生植物在长期的进化过程中在体内形成了由SOD、CAT和POD酶组成的有效的清除活性氧的酶系统。它们在一定范围内及时清除机体内过多的活性氧，以维持自由基代谢的动态平衡，能维持水生植物体内活性氧自由基的较低水平，从而避免了活性氧对水生植物细胞的伤害。由于重金属能导致水生植物体内活性氧产生速率和膜脂过氧化产物明显上升，从而使水生植物体内活性氧自由基的产生速度超出了水生植物清除活性氧的能力，因而引起细胞损伤。这是重金属对水生植物产生毒害的一个重要机制[2]。而重金属对水生植物的影响作用主要表现在改变细胞的细微结构，抑制光合作用、呼吸作用和酶的活性，使核酸组成发生改变，细胞体积缩小和生长受到抑制等[3]。孔繁翔等人在研究中发现，不同浓度的锌等重金属对羊角月牙藻的生长进度、蛋白质含量、ATP水平等有明显的影响，其实验结果表明，金属离子在其所试验的范围内对其生长速率均有抑制作用[4]。1. 2 重金属对水生植物产生毒害的生物学途径 重金属对水生植物产生危害的途径可能有两种: 一是大量的重金属离子进入水生植物
土壤重金属污染的植物修复
土壤重金属污染的植物修复 【摘要】土壤重金属污染是急需解决的环境问题之一，植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。本文介绍了植物修复技术的概念、基本原理、研究现状以及优缺点，并展望了该领域今后的研究方向。 【关键词】植物修复；重金属；超积累植物；土壤 随着工业和农业的发展，重金属对土壤的污染越来越严重。土壤中重金属污染不仅直接影响作物的产量与品质，而且会通过食物链危及人类的健康和安全，如日本的痛骨病事件就是典型的例证。由于重金属污染物在土壤中难迁移，又不能被微生物降解，价态变化复杂，使得治理非常困难[1]。目前，常用的土壤污染修复方法有物理法、化学法和生物法(如客土法、淋溶法、施用化学改良剂等)[2]，大多只能暂时缓解重金属的危害，还可能导致二次污染，不能从根本上解决问题。近年来出现的植物修复技术由于成本低、效果良好、环境友好等优点，正成为环境科学领域研究和开发的热点[3,4]。 1.植物修复技术及其机理 植物修复技术是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后即可将该种重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的[5]。根据机理不同分以下4种：植物萃取、植物稳定、植物挥发和植物转化。 植物萃取又称植物提取技术。重金属经植物根系吸收后，继而转移、贮存到植物茎叶，然后收割茎叶，从而达到去除土壤重金属元素的目的。植物萃取技术利用的是一些对重金属具有较强富集能力的特殊植物，要求所用植物具有生物量大、生长快和抗病虫害能力强的特点，并具备对多种重金属较强的富集能力(即超富集植物)[6]，植物萃取是目前研究最多且最有发展前景的植物修复方式，此技术的关键在于寻找合适的超富集植物和诱导出超级富集体。 植物稳定是耐性植物利用其自身的机械稳定作用和吸收沉淀作用固定土壤中重金属的方式，包括了分解、沉淀、螯合、氧化还原等多种过程，这些过程可降低重金属的生物有效性，防止其进入水体和食物链。然而植物稳定并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时的固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，并没有彻底解决环境中的重金属污染问题。 植物挥发是指利用植物去除土壤中的一些挥发性污染物的一种方法，即植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。植物挥发只限于挥发性的污染物(如Se，As和Hg等)，应用范围小，且此方法将污染物转移到大气中，对环境有一定的影响。 植物转化是指利用植物的根部及其它部位通过新陈代谢作用等生理过程将
土壤对重金属的吸附解吸的研究概况
土壤对重金属的吸附解吸的研究概况 摘要：本文主要对土壤吸附重金属离子的研究现状进行了综述，介绍了土壤对重金属吸附一解吸的反应机理，以及各种环境因子的影响；同时综述了土壤对重金属吸附模式的研究情况。 关键词：土壤，重金属，吸附，解吸 The study of adsorption and desorption of heavy metals on soil YAO xiao-fei (Department of Municipal and Environmental Engineering, Beijing Jiao Tong University, Beijing 100044) Abstract:The adsorption and desorption of heavy metals on soil were studied in this paper，it Describes the reaction mechanism about adsorption and desorption of heavy metals in soil，and the impact of various environmental factors 。At the same time we can have an overview of heavy metal adsorption model 。 Keywords: soil，heavy metal，absorption，desorption 长期以来，土壤中的重金属污染一直是人们关注的焦点，随着人类活动的加剧，越来越多的重金属元素进入到土壤中，进入土壤的重金属可以被植物吸收，进入食物链，也可在一定的条件下向下迁移污染地下水，威胁生态环境的平衡和人类健康[1]。吸附是重金属元素在土壤中积累的一个主要过程，是一个溶质由液相转移到固相的物理化学过程，其决定着重金属在土壤中的移动性、生物有效性和毒性［2］。因此，国外学者在土壤对重金属吸附一解吸方面进行了大量研究，取得了一系列成果。。本文主要对这些研究所采用的方法、条件及其进展进行综述。 1 研究方法与条件 研究土壤对重金属的吸附与解吸特征通常所采用的方法主要有序批实验，柱状淋滤实验，单一化学提取方法和连续提取方法。序批实验也叫静态实验，是将一定比例的土壤与溶液混合，在一定温度下在震荡器中震荡平衡或搅拌器中搅拌，溶液经过离心、过滤后进行测定。柱状淋滤实验也叫动态实验，是将一定土壤按一定空隙率和含水率装填在柱中，流动溶液由上而下，定时收集接收液测定以及土壤中重金属的测定［3］。由于不同土壤具有不同性质、不同方法的研究结果不适宜直接比较，同时动态实验需要使用均一体系来保证实验结果的重现性，具有一定难度。而静态研究的结果相对稳定，实验条件容易控制，因此，目前采用较多。其操作步骤一般都是加入不同浓度的重金属离子溶液于土壤中，再加入支持电解质，恒温振荡若干时间后恒温平衡若干时间，再离心，过滤，用原子吸收分光光度计测定上清液重金属的含量。这些研究的具体操作步骤因研究目的而异，通常下列几个因素对研究结果的影响较大。 1．1 土样粉碎度 吸附解吸实验中所用的土样一般为20目或60目，土壤的不同粉碎度对土壤吸附性能的影响没有专门报道。然而，样品研磨太细，容易破坏土壤矿物晶体。矿物晶粒遭破坏后，暴露出新的表面使土壤颗粒的总表面积增大，因而就会改变土壤对金属离子的吸附性能，故选用通过20 目筛的土样相对更合理。
土壤重金属污染论文
土壤重金属污染论文 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
姓名：曹兴国 班级：机设c126 学号：125950 土壤重金属污染问题 随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，对环境造成的危害越来越严重，土壤的重金属污染就是一个例子。土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害，土壤重金属污染治理已经刻不容缓。 土壤重金属污染是指由于人类活动，土壤中的微量有害元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，统称为土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要包括汞（Hg）、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显着的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物籽实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不
为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤污染。 四川某乡的重金属污染是众多污染区域、污染类型中的一个案例，是长江上游地区的小规模金属冶炼、加工为主要产业的地区的典型代表。该乡自1989年起发展小高炉炼铜业，这些小高炉均无环保设施，生产采用的原料大部分为冶炼厂的下脚料，含有多种重金属元素。生产中释放的大量烟尘未经任何除尘处理，直接排向空中。经过大气中重金属沉降而造成污染。过量的重金属会引起植物生理功能紊乱、营养失调、发生病变，且重金属不能被土壤微生物所降解，在土壤中不断累积，同时为生物所富集并通过食物链在人体体内积累，进而危害人体健康。 土壤重金属污染的治理有以下几种方法： （1）工程治理。工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染。主要有客土、换土、翻土和去表土。客土是在污染的土壤上加入未污染的新土；换土是将以污染的土壤移去，换上未污染的新土；翻土是将污染的表土翻至下层；去表土是将污染的表土移去等。淋洗法是用淋洗液来淋洗污染的土壤；热处理法是将污染土壤加热，使土壤中的挥发性污染物（Hg）挥发并收集起来进行回收或处理；电解法是使土壤中重金属在电解、电迁移、电渗和电泳等的作用下在阳极或阴极被移走。工程治理措施效果彻底、稳定，但实施复杂、治理费用高、易引起土壤肥力降低。
土壤重金属污染现状及其治理方法
论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内
国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染， 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年，长三角等地土壤重金属污染严重的情况，曾见诸报端，并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现，不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷，占20%；浙北、浙中、浙东沿海三个区域中，属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%，城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟：设计、烟度排放与重金属》的研究报告称：13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标，其含量最高超过拿大产香烟3倍以上！ 2009年8月，陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标，后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间，英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处，但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始，英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规，并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件，被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病，就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始，加强土壤的环境管理，完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方
土壤重金属污染植物修复研究进展
土壤重金属污染植物修复研究进展 土壤学兰兴梅S2******* 摘要：植物修复是一项新兴的绿色环保重金属污染物修复技术。本文在概述我国土壤重金属污染物的种类和污染现状的基础上，阐述了植物修复类型与机理、植物修复影响因素、植物修复的限制因素，并提出提高修复效率的手段，最后对重金属污染物植物修复进行了展望。 关键词: 重金属；土壤污染；植物修复 土壤是人类及众多生物赖以生存发展的物质基础之一。污染物通过水体、大气间接或直接进入土壤中，当其积累到一程度、超过土壤自净化能力时，土壤的生态服务功能将降低，进而对土壤动、植物以及微生物产生影响[1]。在经济全球化的大背景下，工业化和城镇化迅速发展，土壤污染日益严重[2]。重金属是土壤重要污染物之一，它在土壤中迁移转化，易于被植物或微生物吸收利用，继而通过食物链进入人体，引起各种生理功能改变，导致各种急慢性疾病，如慢性中毒、致癌和致畸等。同其他种类的污染物相比，重金属污染具有隐蔽性、毒性大、长期性和不可逆转性等特点[3]。如何防治土壤重金属污染已成为我国乃至全球的研究焦点。 物理、化学及生物的方法都可用于修复重金属污染土壤，但是植物修复长期以来被公认为是净化水土资源的一种绿色环保的方法[4]，它是一种能让土壤免受扰动、绿色、生态友好的生态修复技术。近年来，对重金属植物修复技术的研究，特别是耐重金属和超富集植物及其根际微生物共存体系的研究、根际分泌物在微生物群落的进化选择过程中的作用、以及根际物理化学特性研究方面已经取得了重要进展[1]。鉴于土壤重金属污染严重以及植物修复技术的重大意义，本文将从我国土壤重金属污染现状、植物修复技术以及植物修复技术的限制性因素三个方面进行综述，以期为该领域的深层次研究提供参考。 1我国土壤重金属污染物来源及污染现状 1. 1土壤重金属污染物种类及来源 重金属是指密度在 4. 0 以上的60 种元素或密度在 5. 0 以上的45 种元素，通常可以分为以下 3 类：(1) 具有生物毒性的金属汞( Hg) 、镉( Cd) 、铅
土壤中重金属
土壤中重金属 镉的迁移转化 由于土壤的强吸附作用，镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层，在降水的影响下，土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移，进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化，其主要影响因素为土壤的酸碱度氧化- 还原条件和碳酸盐的含量。与铅铜锌砷及铬等相比较，土壤中镉的环境容量要小得多，这是土壤镉污染的一个重要特点。 铅的迁移转化 铅是人体的非必需元素土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的三废排放土壤中铅的污染主要是通过空气水等介质形成的二次污染铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态多以 2)(PbOH、3PbCO或243)(POPb等难溶态形式存在，故铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高，因为酸性土壤中的 H+ 可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来植物吸收的铅是土壤溶液中的可溶性铅绝大多数积累于植物根部，转移到茎叶种子中的很少。植物除通过根系吸收土壤中的铅以外，还可以通过叶片上的气孔吸收污染空气中的铅。 铬的迁移转化 铬是人类和动物的必需元素，但其浓度较高时对生物有害土壤中铬的污染主要来源于铁铬电镀金属酸洗皮革鞣制耐火材料铬酸盐和三氧化铬工业的三废排放及燃煤污水灌溉或污泥施用等土壤中铬通常以四种化合形态存在，两种三价铬离子3Cr 2CrO，两种六价铬阴离子Cr2O7和Cr2O4其中3)(OHCr的溶解性较小，是铬最稳定的存在形式，而水溶性六价铬的含量一般较低，但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力，能很快地把六价铬还原为三价铬，一般当土壤有机质含量大于 2 时，六价铬就几乎全部被还原为三价铬[7-9] 由于土壤中的铬多为难溶性化合物，其迁移能力一般较弱，而含铬废水中的铬进人土壤后，也多转变为难溶性铬，故通过污染进入土壤中的铬主要残留积累于土壤表层铬在土壤中多以难溶性且不能被植物所吸收利用的形式存在，因而铬的生物移作用较小，故铬对植物的危害不像 Cd、Hg等重属那么严重有研究结果表明，植物从土壤溶液吸收的铬，绝大多数保留在根部，而转移到种子果实中的铬则很少。 砷的迁移转化 砷是类金属元素，不是重金属但从它的环境污染效应来看，常把它作为重金属来研究土壤中砷的污染主要来自化工冶金炼焦火力发电造纸玻璃皮革及电子等工业排放的三废冶金与化学工业含砷农药的使用砷主要以正三价和正五价存在于土壤环境中 ,其存在形式可分为水溶性砷，吸附态砷和难溶性砷三者之间在一定的条件下可以相互转化当土壤中含硫量较高且在还原性条件下，可以形成稳定的难溶性32AsS。在土壤嫌气条件下，砷与汞相似，可经微生物的甲基化过程转化为二甲基砷 [sHACH23）（]之类的化合物由于土壤中砷主要以非水溶性形式存在，因而土壤中的砷，特别是排污进入土壤的砷，主 要累积于土壤表层，难于向下移动.一般认为，砷不是植物动物和人体的必需元素但植物对砷有强烈的吸收积累作用，其吸收作用与土壤中砷的含量植物品种等有关砷在植物中主要分布在根部在浸水土壤中生长的作物，砷含量较高.
超积累植物吸收重金属机理的研究进展
超积累植物吸收重金属机理的研究进展① 孙 波 骆永明 (中国科学院南京土壤研究所 南京 210008) 摘 要 综述了近十年来研究超积累植物吸收和储藏重金属的机理以及影响超积累植物吸收重金属的根际环境因素的进展,以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 关键词 重金属;超积累植物;吸收;根际 重金属污染及其治理是当前环境科学研究中的一个重点。在农业生产中,除了由于开矿、冶炼等引起的重金属污染外,某些地区长期施用含重金属的污泥作为有机肥,也会导致土壤中重金属的积累,从而引起土壤质量的退化。目前对重金属的研究主要包括两个方面:重金属引起的各种退化过程、机理及重金属污染土壤的化学和生物学修复。在前一个方面,目前十分重视重金属对农业土壤微生物及微生物学过程毒性的研究,因为重金属污染在导致对生长的动植物产生毒性之前已经表现出对土壤生物学的影响。虽然这方面的实验室模拟研究数量较多,但只有长期的田间定位试验才能揭示重金属的长期积累效应,从而为保护土壤资源质量的立法提供重金属的安全负荷标准,G iller等〔1〕对此作了很好的综述。在后一个方面,80年代起对低成本的生物治理技术(phytoremediation)的研究日益增加,其中关于超积累植物(hyperac2 cumulator)对各种重金属的生物提取作用已有全面的综述〔2〕。超积累植物是指对重金属元素的吸收量超过一般植物100倍以上的植物,超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb的含量一般在0.1%以上,积累的Mn、Zn含量一般在1%以上〔3〕。目前已发现400多种超积累植物,因此利用超积累植物治理土壤重金属污染的现实可能性不断增加。而应用这种生物治理技术需要明确超积累植物吸收和储藏重金属的机理,以及各种根际条件对吸收重金属过程的影响,本文对近十年来国际上在这一领域研究进展进行了综述,以期推动国内在这一国际热点领域的研究。 1 超积累植物吸收重金属的过程 1.1 根系吸收重金属的过程 超积累植物可以活化土壤中不溶态的重金属。根袋(rhizobag)试验表明〔4〕,土壤中可移动态Zn含量的下降占超积累植物T.caerulescens吸收Zn总量中的不到10%,说明T. caerulescens可以将土壤中的Zn从不溶态转化为可移动态。 植物的根系可以分泌质子,从而促进了植物对土壤中元素的活化和吸收。种植T. caerulescen和非超积累植物T.ochroleucum后,根际土壤中可移动态Zn含量均较非根际土壤 ①国家自然科学基金资助项目(49831042和49831070)
中国耕地土壤重金属污染概况
中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、