金冬冬 生態(tài)修復(fù)

貴州師范大學(xué)研究生作業(yè)（論文）專(zhuān)用封面作業(yè)（論文）題目： 土壤重金屬污染的生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展 課程名稱： 環(huán)境生態(tài)學(xué) 任課教師姓名： 梅再美 研究生姓名： 金冬冬 學(xué) 號(hào)： 4201420000483 年 級(jí)： 2014 專(zhuān) 業(yè)： 環(huán) 境 工 程 學(xué)院（部、所）： 地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 任課教師評(píng)分： 評(píng)閱意見(jiàn)：任課教師簽名：2014年 12月26日土壤重金屬污染生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展摘要 ：近年來(lái)植物修復(fù)、微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)等生物修復(fù)技術(shù)在重金屬污染土壤生物修復(fù)技術(shù)方面的研究進(jìn)展,以土壤中重金屬污染物為對(duì)象, 較為系統(tǒng)地綜述了國(guó)內(nèi)外重金屬污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展, 結(jié)合當(dāng)前土壤污染的新特點(diǎn), 提出了實(shí)際應(yīng)用中存在的新問(wèn)題, 并對(duì)生物修復(fù)的近期研究工作進(jìn)行了展望。土壤是指陸地表面具有肥力、能夠生長(zhǎng)植物的疏松表層。 土壤重金屬污染會(huì)引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，微生物活動(dòng)受到抑制，有害物質(zhì)或分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，通過(guò)“土壤植物人體”，或通過(guò)“土壤水人體”間接被人體吸收，危害人體健康。生物修復(fù)是利用天然或人工改造的生物整體或組分來(lái)處理環(huán)境污染物的方法, 具有投資少、效率高、可以原位處理低濃度環(huán)境有害污染物的特性, 在環(huán)境治理中顯示了極大的潛力, 它還可以協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系, 實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。生物修復(fù)技術(shù)是替代物理化學(xué)修復(fù)的一種非常吸引人的方法, 與物化技術(shù)相比, 生物修復(fù)不止一個(gè)功能基團(tuán)組起作用, 并且結(jié)合生物代謝活性系統(tǒng), 生物修復(fù)具有更大的效用。是對(duì)污染環(huán)境實(shí)施修復(fù)、治理的最為重要的技術(shù)之一。生物修復(fù)法是近幾年土壤重金屬污染治理的新方法，包括植物修復(fù)，微生物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)。由于生物修復(fù)法效果好，簡(jiǎn)便易行，現(xiàn)在越來(lái)越受到人們的重視，目前使用最廣、最有效的生物修復(fù)技術(shù)仍讓是微生物修復(fù)。關(guān)鍵詞：土壤污染，重金屬，修復(fù)措施，植物修復(fù)1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀及來(lái)源1.1土壤重金屬污染現(xiàn)狀主壤既是人類(lèi)生存與發(fā)展的重要自然資源和整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)賴以存在憋基礁，又是人類(lèi)生態(tài)環(huán)境的重要組成部分之一，對(duì)環(huán)境變化其有高度的敏感性，“健康”的土壤對(duì)于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和入類(lèi)的生存非常重要。但是，隨著世界社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的大量使用，全球范圍內(nèi)的土壤重金屬污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，污染程度也在不斷加深。據(jù)資料報(bào)告，目前全世界平均每年排放Hg約1.5萬(wàn)t、Cu 340萬(wàn)t、Pb 500萬(wàn)t、Mn l 500萬(wàn)t、Ni 100萬(wàn)t，其中櫻當(dāng)部分進(jìn)入土壤環(huán)境。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)的土壤重金屬污染非常嚴(yán)重。根據(jù)調(diào)查資料初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年因土壤重金屬污染而造成減產(chǎn)糧食1 000萬(wàn)t，被重金屬污染的糧食多達(dá)1 200萬(wàn)t，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。1.2土壤重金屬污染來(lái)源土壤中重金屬污染物主要是來(lái)自電鍍、選礦和制革等許多工業(yè)排放的廢水、廢氣和廢渣，以及煤灰尾砂，冶煉和其它更小的污染源。它們通過(guò)大氣沉降、污水灌溉等形式污染土壤，其次還有農(nóng)藥化肥和塑料薄膜的使用、污泥施肥、重金屬的廢棄物的堆積、金屬礦山的酸性廢水污染也是造成土壤重金屬污染的主要來(lái)源。含重金屬?gòu)U棄物的堆積對(duì)周邊土壤環(huán)境構(gòu)成一定的污染危害，污染的范圍一般以堆棄物為中心向四周擴(kuò)散。在農(nóng)業(yè)地區(qū)，特別是在西方國(guó)家的家庭園林中由于經(jīng)常施用含砷農(nóng)藥，使得土壤中砷的殘留量明顯增加。熱電廠燃煤對(duì)城市重金屬污染的行為屬性表現(xiàn)為Pb屬于直接污染大氣和土壤，而Cu、zn、cr富集在煤渣樣、煤灰樣中會(huì)造成對(duì)城市土壤的污染2 生物修復(fù)具體方法21植物修復(fù)廣義上的植物修復(fù)法是指利用植物吸收、降解、揮發(fā)、根濾等作用固定土壤、沉積物、污泥或地表水、地下水中有毒有害污染物的技術(shù)方法3。根據(jù)植物作用過(guò)程及其機(jī)理，植物修復(fù)一般可分為植物提取、植物穩(wěn)定和植物揮發(fā)三種方式。 狹義的植物修復(fù)是指植物提取，這也是目前研究最多的植物修復(fù)法。2. 2植物提取利用一些植物對(duì)重金屬的吸收和在地上部的蓄積, 并通過(guò)收獲地上部達(dá)到減少土壤重金屬含量的目的, 這些植物主要分為兩類(lèi), 超量蓄積植物和誘導(dǎo)的超量蓄積植物。目前已發(fā)現(xiàn)有400 多種植物能夠超量蓄積各種重金屬。一些超量蓄積植物能同時(shí)超量吸收、蓄積2 種或幾種重金屬元素。用植物提取方法來(lái)修復(fù)重金屬污染土壤的成功與否取決于兩個(gè)方面,即植物體內(nèi)有毒重金屬含量的多少和植物生物量的大小, 理想的用于植物提取的植物其地上部必須有一種或一種以上的有毒重金屬含量比普通植物高百倍甚至千倍以上。在植物修復(fù)的實(shí)際操作中, 植物體內(nèi)金屬含量多少比植株生物量的大小更有意義。植株或灰分中的重金屬含量越高, 對(duì)植株或灰分進(jìn)行二次處理的成本就越低, 經(jīng)濟(jì)效益越明顯。2.3植物穩(wěn)定植物穩(wěn)定是利用耐性植物的機(jī)械穩(wěn)定性和吸收沉淀作用來(lái)固定土壤中的重金屬，通過(guò)這些過(guò)程可以降低重金屬的生物有效性和毒性，防止其進(jìn)入水體和食物鏈，降低其對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。植物穩(wěn)定技術(shù)對(duì)廢棄的重金屬污染和放射性元素污染尤為重要，目前這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于礦山廢棄地、城市垃圾填埋場(chǎng)和污水處理廠等的土壤修復(fù)。但是植物穩(wěn)定并不能徹底消除土壤中的重金屬，只是暫時(shí)將污染物固定，使其不毒害環(huán)境中的生物，一旦環(huán)境條件發(fā)生變化，重金屬的生物有效性很可能會(huì)發(fā)生變化，從而危害環(huán)境中的生物。2.4植物揮發(fā)植物揮發(fā)是指利用植物根系分泌的一些特殊物質(zhì)使土壤中某些重金屬轉(zhuǎn)化為揮發(fā)形態(tài)，達(dá)到去除土壤中重金屬的一種方法。這種方法主要適合于去除金屬Hg 和非金屬Se。這種方法運(yùn)用范圍比較小，而且植物揮發(fā)的方法會(huì)將土壤中的污染物轉(zhuǎn)移到大氣中，所以具有很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。不管是植物提取、植物穩(wěn)定，還是植物揮發(fā)作用，污染治理最關(guān)鍵的問(wèn)題還是植物本身的特性。因此，尋找與篩選適宜的超富集植物成為植物修復(fù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。超富集植物被發(fā)現(xiàn)以后，最初的研究重點(diǎn)放在植物對(duì)重金屬的積累量、耐受性及其應(yīng)用價(jià)值上，近年來(lái)主要針對(duì)植物對(duì)重金屬超富集的機(jī)制方面進(jìn)行研究，并形成了一些假說(shuō)。有人認(rèn)為植物的超富集重金屬特性與根部提取功能有關(guān)。有文獻(xiàn)顯示許多代謝物質(zhì)，例如金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、植物螯合素、組胺酸、重金屬組合蛋白和肽等，都參與了重金屬在超富集植物體內(nèi)的運(yùn)輸、積累以及解毒過(guò)程。3微生物修復(fù)技術(shù)微生物在被污染土壤環(huán)境去毒方面具有獨(dú)特作用已被用于進(jìn)行土壤生物改造或土壤生物改良, 高效微生物降解活性就地凈化污染土壤。可用于重金屬修復(fù)的微生物主要是土著的真菌( 酵母) 和細(xì)菌。不同類(lèi)型微生物對(duì)重金屬污染的耐性也不同, 通常為真菌 細(xì)菌 放線菌。微生物修復(fù)易受各種環(huán)境因素的影響, 溫度、氧氣、水分、pH 等均可影響微生物活性從而影響修復(fù)效果。每種微生物菌株對(duì)影響生長(zhǎng)和代謝的生物因子都有一定的耐受范圍。如果某一環(huán)境中有幾種參與生物修復(fù)的微生物, 就比在同一環(huán)境中只有一種修復(fù)微生物的耐受范圍要寬。但如果環(huán)境條件超出了所有定居微生物的耐受范圍, 微生物的修復(fù)作用就會(huì)停止。微生物修復(fù)在具體實(shí)踐中也有一定的局限性: 如某些微生物只能降解特定類(lèi)型污染物; 有些情況下不能將污染物全部去除, 微生物/ 酶制劑可能帶來(lái)次生污染問(wèn)題, 并對(duì)自然生態(tài)過(guò)程產(chǎn)生一定影響; 加入到修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的微生物可能由于競(jìng)爭(zhēng)或難以適應(yīng)環(huán)境而導(dǎo)致作用結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大出入。另外, 該方法相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少, 也缺乏進(jìn)一步的試驗(yàn)研究, 且微生物修復(fù)土壤的能力有限, 它只能修復(fù)小范圍的污染土壤。4 動(dòng)物修復(fù)土壤中的某些低等動(dòng)物能吸附土壤中的重金屬, 是由于它們的生物體普遍存在一種金屬硫蛋白( 能與重金屬結(jié)合形成毒或無(wú)毒的絡(luò)合物) , 同時(shí)生物體還能代謝產(chǎn)生一些含 SH的多肽( 如PC) , 能與重金屬螯合, 從而改變了體內(nèi)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因( 如最早克隆的Zn 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因、Fe 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因) 9 , 這兩點(diǎn)使得這些動(dòng)物對(duì)金屬的抗性有了極大的提高。有關(guān)動(dòng)物修復(fù)的研究報(bào)導(dǎo)較少, 主要集中在有機(jī)物和農(nóng)藥污染土壤的修復(fù)( 如利用蚯蚓等修復(fù)) 和富營(yíng)養(yǎng)化水體的修復(fù)( 如用濾食性貝類(lèi)、河蟹、棘皮動(dòng)物等修復(fù)) 。陳志偉 10 等用威廉環(huán)毛蚯蚓進(jìn)行試驗(yàn), 發(fā)現(xiàn)蚯蚓對(duì)重金屬具有很大的富集系數(shù), 其次為Cd、Hg 和Cu。Koamowska 等在華沙交通要道附近采集土壤和蚯蚓用于實(shí)驗(yàn)測(cè)定后發(fā)現(xiàn), 土壤中Cu、Pb、Zn、Cd的質(zhì)量濃度分別為26 53, 170 180, 170 250 和0. 62 1. 1mg/ kg, 而相應(yīng)的蚯蚓富集系數(shù)為0. 56, 0. 36, 7. 3 和17. 1。5 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)農(nóng)業(yè)治理法指采用一些因地制宜的改變耕作管理制度以減輕重金屬危害，在污染土壤上種植不進(jìn)入食物鏈的植物。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是因地制宜的改變某些耕作管理制度或在污染土壤上種植不參與食物鏈循環(huán)的植物，減輕污染危害，通過(guò)以下措施實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)。18控制土壤水分，調(diào)節(jié)其氧化還原電位(Eh值)，達(dá)到降低重金屬污染的目的。在不影響供肥的情況下，選擇最能降低土壤重金屬污染的化肥，利用有機(jī)肥能夠固定土壤中多種重金屬以降低污染的措施。選擇抗污染的植物和不在重金屬污染的土壤上種植進(jìn)入食物鏈的植物。農(nóng)業(yè)治理措施的優(yōu)點(diǎn)是易操作、費(fèi)用較低，缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)、效果不顯著。6結(jié)語(yǔ)綜上所述，重金屬污染給環(huán)境、經(jīng)濟(jì)造成了巨大損失，給人類(lèi)健康和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重危害。治理重金屬土壤污染修復(fù)方法的研究與應(yīng)用已取得一定進(jìn)展，但總的來(lái)說(shuō)各種技術(shù)都存在自身的優(yōu)勢(shì)與缺陷，治理重金屬土壤污染時(shí)應(yīng)該結(jié)合具體情況因地制宜，并且配合多種修復(fù)本法方同時(shí)使用。參考文獻(xiàn):1 孫光聞. 重金屬污染及治理研究進(jìn)展J. 南方農(nóng)業(yè), 2007,1(2):41-522 鄭喜珅,魯安懷,高翔等. 土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法J.土壤與環(huán)境,2002,11(1):79-843 王學(xué)鋒,朱桂芬. 重金屬污染研究新進(jìn)展J. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2003,26(1):54-564 劉永紅,姜冠杰,楊海征等.土壤重金屬污染及其修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展5 鄭喜珅,魯安懷,高翔. 土壤中重金屬污染現(xiàn)狀與防治方法J. 土壤與環(huán)境, 2002,11(1):79-846 邵學(xué)新,吳明,蔣科毅. 土壤重金屬污染來(lái)源及其解析研究進(jìn)展J. 廣東微量元素科學(xué), 200,14(4):1-67 黃蘭椿,周永章,李紅中等.土壤中重金屬污染的修復(fù)進(jìn)展研究M.中國(guó)可持續(xù)發(fā)展論壇,2008,(4)8 賴發(fā)英,郭成志,李萍. 重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)和利用的初步研究J. 江西科學(xué), 2003,21(3):180-1829 龍新憲,楊肖娥,倪吾鐘. 重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)研究的現(xiàn)狀與展望J. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2002,13(6):757-76210 黃錚,徐力剛,徐南軍. 土壤作物系統(tǒng)中重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀與前景J. 農(nóng)業(yè)環(huán)