土壤重金属污染的生物修复技术

随着城市化和工业化的加速,土壤的重金属污染问题日趋严重。生物修复技术作为一种环境友好型治理措施越来越受到关注,其主体主要包括植物修复、动物修复以及微生物修复。文章首先综述了生物修复土壤重金属污染的机理及其研究进展,其中植物修复包括降解、提取、挥发、根系钝化以及固定等,而微生物修复机理主要包括生物富集、生物吸着以及生物转化;其次分析了生物修复技术的局限性,如超富集植物积累重金属的单一性,植物的生长速度慢、积累效率低、适应性弱,微生物的种间拮抗作用等;最后对其发展前景提出展望,认为通过加强国际交流,重视多学科的交叉应用,以及合理配置人才与资源等措施,有利于突破技术瓶颈,发展出更具应用价值的复合修复技术。     

土壤重金属污染修复的研究

概述了土壤重金属污染的来源、现状、污染特点及其存在形态和作用机理。分析评论了土壤污染防治的三种主流技术：工程治理措施、化学治理措施和生物修复法,并指出了各自优缺点。也从物理、化学、植物与微生物联合修复方面全面地介绍了国内外重金属污染土壤的治理方法及最新进展,就其原理、实例、优缺点和合理应用等问题作了阐述。另外,还着重阐明了修复技术的概念、机理、影响因素、优势及可行性。同时,提出了当前土壤重金属污染与修复技术研究的重点,并在此基础上提出一些见解和看法,为今后这方面的研究提供一些参考。     

微生物强化植物富集重金属的机理

目前,全国有10%以上的耕地受到重金属污染,严重威胁了人类健康和生态系统安全。植物-微生物联合修复技术作为一种微生物强化植物修复技术,具有高效、低耗、安全等优点,修复重金属污染土壤具有极大的潜力,逐渐成为国内外研究热点。植物-微生物联合修复技术是一种微生物强化植物修复技术,用来修复重金属污染的土壤,文主要论述了微生物强化植物富集重金属的机理。     

微生物在重金属污染土壤修复中的作用研究

重金属污染土壤的修复是环境工程领域重要的研究方向,而利用微生物来修复重金属污染土壤具有很大的发展潜力.文中阐述了微生物在重金属污染土壤修复中的重要性并详细讨论了微生物修复的作用机理.介绍了生物表面活性剂及其生产菌株与化学表面活性剂相比所具有的优点及在修复污染土壤中的作用.总结了植物-微生物联合修复的特点并分析了植物与微生物之间的协同作用机理.为微生物应用于重金属污染土壤的修复提供理论基础与数据参考并对未来研究方向做了展望.     

重金属污染土壤植物修复强化技术研究进展

针对重金属污染土壤植物修复技术存在的限制性问题,文章综述了目前植物修复强化技术的研究进展,探讨如何通过采取物理、化学、生物技术及农艺措施等方法提高修复植物的生物量和重金属积累量。重点阐述了基因工程技术、化学诱导技术、微生物技术、蚯蚓强化修复及农艺措施强化植物修复的作用机制及应用效果,并展望了今后的研究方向。     

石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展

土壤石油和重金属污染严重,需要合适的修复技术,微生物技术在修复污染土壤方面有广阔的应用前景。文章介绍了石油污染土壤的微生物修复相关技术-生物刺激、生物强化、固定化微生物、微生物-植物联合修复以及电动-微生物联合修复,分析了现有工作的不足,预测了研究趋势;介绍了修复重金属污染土壤的微生物吸附技术及微生物-植物、化学钝化-微生物联用技术,阐述了修复过程对重金属的形态和生物可利用性的影响,指出了现有研究的缺陷和可开展的工作。在此基础上,扼要分析了石油与重金属的交互作用和污染效应,提出了两者复合污染土壤微生物修复技术的研究方向,为微生物修复技术的应用和推广提供了一定的思路。     

植物基因工程修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染植物修复技术应用广泛,但超富集植物的寻找耗时费力,现存超富集植物通常生长缓慢、生物量低、地域限制较大,导致植物修复效果不能达到预期.基因工程在植物修复中的应用,为提高植物修复土壤重金属污染的效率提供了新的思路.通过综述基因工程强化植物修复土壤重金属污染的研究进展,着重关注植物修复关于重金属转运、储存、解毒过程的调控过程,主要包括:①控制植物体内重金属由胞外运移至胞内的关键基因,主要有锌铁调控蛋白、黄色条纹样蛋白、天然抗性相关巨噬细胞蛋白,作为载体参与重金属在植物体内的不同组织的转运.②改变重金属在细胞内储存位置、提高植物耐受能力的关键基因,主要调控ATP结合盒转运器、阳离子扩散促进器和P_1B型ATPases,通过增强植物对重金属的区隔化能力来实现储存功能.③降低重金属对植物毒害作用的关键基因,主要调控植物体内植物络合素、金属硫蛋白的大量合成,并络合重金属形成螯合物.根据植物基因对重金属超耐性和超富集的作用机制,建议后续研究可利用基因工程向目标植物导入相关功能基因,使其在目标植物中高效表达,并在实际环境中进行植物生长测试应答机制,最终更好地调控植物体内重金属含量平衡关系,以克服超富集植物与环境适配性差的缺陷.      

植物—微生物联合修复重金属污染土壤研究

本文分析了植物-微生物联合修复重金属污染机理,以及修复技术常见形式,探讨了植物-微生物联合修复重金属污染土壤的影响因素,展望了后期的研究重点和方向,对土壤修复研究具有积极的参考意义。     

重金属污染土壤的植物修复研究现状

植物修复是利用植物吸收、降解、挥发、根滤、稳定等作用机理,达到去除土壤、水体中污染物,或使污染物固定以减轻其危害性,或使污染物转化为毒性较低化学形态的现场治理技术。植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。已有研究在累积与超累积植物的寻找筛选、植物对重金属等有害物的耐毒和解毒机理、植物修复现场环境调控及根际处理技术等方面取得了大量成果。     

金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展

金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。重金属污染使土壤质量下降,生态系统退化,同时污染农作物,威胁到人类的健康。目前,修复重金属污染土壤的方法很多,包括物理、化学、生物等方法。其中生物修复法近年来得到了特别的重视,并取得了显著进展。文章全面介绍了目前各种生物修复技术:植物修复、微生物修复以及微生物-植物联合修复,包括修复原理、进展、优缺点等。矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量重金属,结合目前生物修复技术及其应用,对金属矿山重金属污染土壤的整体修复提出设想,并进一步指出发展方向:将基因工程引入植物的重金属修复;构建菌根-植物-微生物修复体系,促进土壤重金属污染的生物修复。     

土壤重金属污染来源及修复技术研究

土壤是生态环境的重要组成部分,与人类的生存和健康密切相关。土壤重金属污染问题是环境和土壤科学研究者关注的热点问题。对土壤重金属污染物来源的鉴别是准确、有效控制和治理污染源的前提。根据近年来国内外对土壤重金属污染的相关研究报道,综述了土壤中污染物的工业、农业和交通因子三大主要来源。目前重金属污染土壤修复主要采用工程技术、物理化学技术和植物修复技术。在此就修复技术的原理、适用范围以及研究现状与发展动态等方面进行了综述与分析。     

不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为

根据重金属来源的不同把重金属污染土壤分为2类:外源重金属污染土壤和内源重金属污染土壤,后者重金属来自成土母质.2类污染土壤中的重金属在不同颗粒中的分布有很大差异:外源重金属污染土壤的重金属主要分布于细颗粒中,重金属具有明显的向细颗粒富集的特点;而内源重金属污染土壤的重金属颗粒分异特征相对不明显.提取试验表明,内源重金属污染土壤中重金属主要以残余态形式存在,较为稳定,释放较缓慢,内源重金属污染土壤颗粒磨细程度对土壤重金属释放的影响明显高于外源重金属污染土壤.pH对外源和内源重金属污染土壤中重金属的溶出均有较大影响.连续淋溶试验表明,外源重金属污染土壤释放重金属的强度虽然较高,但其释放持续时间较短;而内源重金属污染土壤释放重金属的强度较低,但其持续时间较长.      

用分级方法评估土壤对重金属的缓冲能力

研究了不同Cd,Zn,Cu和Pb负荷对5种土壤(油黄泥土、棕红壤、红壤、石砂土和紫砂土)中的重金属形态的影响,分析了不同土壤对重金属的缓冲作用及其影响因素.结果表明,未污染土壤中的重金属主要以残余态为主,占土壤重金属总量的51%以上.随着土壤重金属负荷的提高,土壤中交换态重金属的比例增大,残余态比例下降,有效性提高,对重金属的缓冲作用下降.由于Cd,Zn,Cu和Pb本身的特性不同,土壤中各组分与Cd,Zn,Cu和Pb的结合方式及程度不同.当外源重金属进入土壤后,土壤对重金属的缓冲性为:Pb>Cu>Zn Cd,酸性土壤和砂质土壤的缓冲能力较低.当重金属加入量较低时,重金属优先向氧化物结合态和有机质结合态转化;而当加入量较高时,向交换态和碳酸盐结合态转化的比例增加.土壤pH下降可使交换态Cd,Zn,Cu和Pb的比例递增,降低土壤对重金属的缓冲性,增加了重金属对环境影响的风险.      

珠江三角洲农业土壤重金属含量特征研究

调查研究了珠江三角洲农业土壤中重金属的分布规律,在研究区域采集了212个表层土壤样品,分析了其中8种重金属元素(Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,As和Hg)的全量与有效态含量.结果表明:在珠江三角洲农业土壤中,8种重金属元素的含量均有超标现象,其中以Zn,Cd和Hg的超标率较高;在所有重金属元素中,Cd的有效态占全量的比率最高,平均为45.58%;而Hg所占的比率最低,平均仅为0.41%.重金属的有效态含量与全量存在正相关关系.交通、污水灌溉、工业污染、垃圾和城市污泥是造成珠江三角洲土壤重金属污染的主要原因.      

典型流域农田土壤重金属污染特征及生态风险评价

采用野外采样和室内分析相结合的方法,以原有工业污染较严重的某流域农田表层土壤为研究对象,分析了土壤中重金属Hg,Cr,Cd,As,Pb,Cu,Zn和Mn的含量及污染特征,并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法对农田土壤重金属污染进行了生态风险评价. 结果表明:研究区农田土壤中各元素的含量均高于背景值,仍存在一定程度的污染,其污染程度由强至弱依次为Cd＞As＞Zn＞Cu＞Pb＞Cr＞Hg＞Mn;研究区农田土壤存在较高的潜在生态风险,在8种重金属中镉的风险指数最高. 表明流域内历史工业污染对农田土壤环境仍具有一定的生态危害性.      

杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的环境质量评价

对杭州市4个蔬菜基地土壤中Pb、Zn、Cu进行测定分析,利用不同的评价方法和标准来评价土壤重金属的环境质量状况,并在GIS软件平台下,通过克里格插值法分析了江干区蔬菜基地土壤-蔬菜重金属含量空间分布特征.结果发现蔬菜基地土壤中重金属含量超过自然背景值,未超过以国家土壤重金属环境质量标准,是符合无公害蔬菜基地的要求的;4个调查区中拱墅区土壤中重金属含量大于其它3区;江干区蔬菜基地土壤-蔬菜中重金属的空间变异很大;小白菜/小青菜中Zn和Cu的含量未超标,Pb则超标;2种蔬菜的富集系数均是Zn>Pb>Cu,小青菜Pb、Zn、Cu的富集系数和含量均大于小白菜,更易受到土壤中重金属的影响.     

The influence of sewage sludge properties on sludge-borne metal availability

With the advent of more stringent controls on wastewater treatment, sewage sludge production in Europe and many parts of the world is increasing. With this increase comes the problem of sludge disposal, and recycling to land arguably offers an economically and environmentally sustainable option. However, a major limitation of sewage sludge reuse is the potential release of heavy metals from the sludge and heavy metal accumulation to toxic levels in topsoils. The properties of the sludge play a crucial role in determining the initial release and subsequent availability of heavy metals in amended soils. Bioavailable forms of heavy metals in recently amended soils are most likely to be those that are bioavailable in the sewage sludge. In this paper, published research on the importance of sewage sludge characteristics on metal release and bioavailability will be reviewed and contrasted with original research. A selection of sludges from around Australia has been collected for this purpose. Through the use of incubation studies, isotope dilution techniques, ion-selective electrode measurements and ¹³C-NMR spectroscopy, the importance of a range of sludge properties on heavy metal behaviour in sludges and sludge-amended soils is addressed.     

不同种植年限蔬菜大棚土壤特性、重金属累积和生态风险

以河南省汝州市杨楼镇蔬菜大棚土壤为研究对象,探究不同种植年限蔬菜大棚土壤理化性质、重金属总量和赋存形态的差异规律,并利用单项潜在生态风险指数法和综合潜在生态风险指数法对不同种植年限大棚土壤中重金属的潜在生态风险进行评估.结果 表明,与对照组相比,蔬菜大棚土壤pH均有所提高,有机质、速效磷和碱解氮等肥力组分有一定程度的累...     

重金属对西红柿种子发芽与根伸长的抑制效应

测定了水溶液和4种土壤中铜、锌、铅、镉单一污染对西红柿种子发芽与根伸长抑制率以及草甸棕壤条件下重金属复合污染的生态效应.结果表明,重金属对西红柿根伸长抑制率均明显大于对种子发芽抑制率.土壤重金属明显低于水体重金属对西红柿根伸长的抑制.抑制率大小排列为红壤>>草甸棕壤>栗钙土>暗棕壤.铜、锌、铅、镉对西红柿根伸长抑制率与土壤有机质、土壤凯氏氮、全钾含量显著线性负相关(P=0.05);与土壤pH值和土壤全磷含量线性不相关(P=0.05).重金属复合污染对西红柿根伸长表现为协同作用和拮抗作用.     

Use of Azotobacter sp.as an indicator to detect the toxicity of heavy metals in soils

A physiological strain of microorganism - Azotobacter sp. has been adopted as an indicator to detect the toxicity of heavy metals in soils. The concentration of heavy metals to which Azotobacter sp. was behaving initially to have the resistance to heavy metals is defined as the critical poisoning concentration. The method of physiological threshold adopted can have a quantitative determination with reproducible results. The determined critical poisoning concentration is basically consistent with the results of heavy metals and arsenic toxicities to the bacteria reported recently in literatures. Total 9 typical soils, including 6 zonal soils and 3 purple soils, in the whole country were determined for the toxicities of 5 heavy metals and arsenic to Azotobacter sp. that resulted in 48 critical poisoning concentrations.