环境污染修复

土 壤 污 染 及 其 修 复 土 壤 污 染 及 修 复 二 、 土 壤 污 染 修 复 （ 一 ） 我 国 土 壤 污 染 修 复 的 形 势 我 国 于 2006年 开 展 了 全 国 首 次 土 壤 污 染 状况 调 查 ， 以 全 面 、 系 统 、 准 确 掌 握 我 国 土 壤 污染 的 真 实 情 况 ， 有 效 防 治 土 壤 污 染 ， 确 保 百 姓身 体 健 康 。 土 壤 污 染 及 修 复 二 、 土 壤 污 染 修 复 （ 一 ） 我 国 土 壤 污 染 修 复 的 形 势 调 查 的 主 要 任 务 有 ： 1.开 展 全 国 土 壤 环 境 质 量 状 况 调 查 与 评 价 。 2.开 展 重 点 区 域 土 壤 污 染 风 险 评 估 与 安 全 等 级 划 分 。 3.开 展 全 国 土 壤 背 景 点 环 境 质 量 调 查 与 对 比 分 析 。 4.开 展 污 染 土 壤 修 复 与 综 合 修 复 试 点 。 5.建 设 土 壤 环 境 质 量 监 督 管 理 体 系 。 土 壤 重 金 属 污 染 修 复 技 术 由 于 土 壤 重 金 属 污 染 具 有 以 上 特 点 ， 且 可 经 由 水 环 境 直 接 毒害 植 物 体 ， 并 可 最 终 通 过 食 物 链 危 害 人 类 健 康 。 因 此 ， 其 治 理 和恢 复 的 难 度 大 ， 但 又 显 得 极 为 迫 切 。土 壤 重 金 属 污 染 特 点 表 聚 性长 期 性不 可 逆 性 隐 蔽 性 综 合 国 内 外 各 种 研 究 ， 修 复 措 施 主 要 有 四 种 ：工 程 措 施物 理 化 学 修 复生 物 修 复农 业 生 态 修 复 工 程 措 施 主 要 包 括 客 土 、 换 土 和 深 耕 翻 土 等 措 施 。深 耕 翻 土 用 于 轻 度 污 染 的 土 壤 ， 而 客 土 和 换 土则 是 用 于 重 污 染 区 的 常 见 方 法 。 工 程 措 施 是 比较 经 典 的 土 壤 重 金 属 污 染 治 理 措 施 ， 它 具 有 彻底 、 稳 定 的 优 点 ， 但 实 施 工 程 量 大 、 投 资 费 用高 ， 破 坏 土 体 结 构 ， 引 起 土 壤 肥 力 下 降 ， 并 且还 要 对 换 出 的 污 土 进 行 堆 放 或 处 理 。 物 理 化 学 修 复电 动 修 复 污 染 土 壤 通 电 流 金 属 离 子 等 向 电 极 运 输集 中 收 集 处 理达 到 治 污 目 的 电 动 修 复 是 一 种 原 位 修 复 技 术 ， 不 搅 动 土 层 ， 并可 以 缩 短 修 复 时 间 ， 是 一 种 经 济 可 行 的 修 复 技 术 。 电 热 修 复 污 染 土 壤 高 频 电 压 产 生 电 磁 波 热 能对 土 壤 加 热污 染 物 从 土 中 解 吸挥 发 性 重 金 属 分 离达 到 修 复 目 的 熔 化 土 壤冷 却 后 形 成 玻 璃 态 物 质 土 壤 淋 洗 污 染 土 壤 淋 洗 液 淋 洗 土 壤 固 相 中 重 金 属土 壤 液 相 中将 液 相 回 收 处 理达 到 修 复 目 的 化 学 修 复 污 染 土 壤 加 入 改 良 剂 降 低 重 金 属 生 物 有 效 性达 到 修 复 目 的 污 染 土 壤 修 复 工 作 流 程 可 处 理 计 划系 统 分 析应 急 对 策 长 期 对 策净 化 处 理 稳 定 处 理原 位 修 复 异 位 修 复原 位 分 解 原 位 提 取 分 离 分 解 净 化 原 位 稳 定 异 位 稳 定 生 物 修 复 原 位 处 理 方 式 示 意 图 生 物 通 风 原 位 处 理 方 式 示 意 图 反 应 器 系 统 示 意 图 生 物 反 应 器 修 复 系 统 示 意 图 挖 掘 堆 置 法 系 统 示 意 图 桶 箱空 气 过 滤 器 和 泵 砾 石 层 污 染 土 壤 土 壤 淋 洗 法 対 象 ： 重 金 属 、 农 药 、 油 等 车 载 式 固 定 式 淋 洗 机 械分 离 装 置 30m3/h处 理 能 力 淋 洗 修 复 工 程 热 处 理 ： 直 接 加 入 使 污 染 物 挥 发 或 分 解 ， 间 接 加 热 使 污 染 物 挥 发 ； 针 对 高 浓 度 土 壤 污 染 。 対 象 ： VOCs、 水 银 、 农 药 、 油 等 ； 优 点 ： 可 使 VOCs完 全 实 现 无 害 化 ； 日 处 理 能 力 可 达 200t。 实 际 工 程污 染 土 壤 外 热 装 置 修 复 土 壤 焚 烧 装 置 烟 囱热 交 换填 埋热解气体 化学试剂 热 处 理 典 型 流 程 ： 电 渗 析 ： 土 壤 处 理 槽电 极 槽 点 源 絮 凝沉 淀 回 收给 水给 水 泵 给 水 塔抽 水 泵 处 理 墙 ： 土 地 耕 作 Composting生 物 通 风 强 化 堆 置一 般 混 合 处 理 油 污 染 土 壤 高 浓 度污 染 土 壤低 浓 度污 染 土 壤无 污 染 土 壤 回 填 清 洁 土 壤 土 壤 淋 洗表 面 活 性 剂污 染 土 壤 洗 净 土 壤 洗 净 水 油 水 分 离 油 层吸 附 处 理 或 回 收材 料废 弃 材 料水 层排 水 处 理排 水 处 理处 理 水 达 标 排 放原 位 或 异 位 生 物 修 复营 养 盐 加 热 系 统污 染 土 壤 Air石 油 污 染 修 复 一 般 流 程 生 物 修 复 生 物 修 复 是 利 用 生 物 技 术 治 理 污 染 土 壤 的一 种 新 方 法 。 利 用 生 物 削 减 、 净 化 土 壤 中 的 重金 属 或 降 低 重 金 属 毒 性 。 主 要 包 含 植 物 修 复 技术 与 微 生 物 修 复 技 术 两 种 方 法 。 u植 物 修 复 (phytoremediation): 利 用 植 物 及其 根 际 圈 微 生 物 体 系 的 吸 收 、 挥 发 和 转 化 、降 解 等 作 用 来 清 除 污 染 环 境 中 的 污 染 物 质 。生 物 修 复 基 本 概 念 和 修 复 机 理 p植 物 修 复 发 展 历 程 无 意 识 地 利 用 植 物 处 理 排 泄 物 20世 纪 初 ， 有 意 识 地 利 用 植 物 生 态 系 统 处理 废 弃 物 和 污 水 无 害 化 1970s后 ， 发 展 污 水 的 土 地 处 理 系 统 ， 成为 城 市 生 活 废 水 的 处 理 技 术 ； 废 弃 矿 山 的复 垦 ， 污 泥 的 处 理 和 农 业 应 用 ， 植 物 耐 性机 理 的 研 究 1980s, Chaney 提 出 利 用 超 积 累 植 物 清 除土 壤 重 金 属 污 染 ， 形 成 植 物 修 复 概 念 。 植 物 对 污 染 物 的 修 复 机 理 -有 机 物 的 吸 收 积 累 和 代 谢 l某 些 植 物 能 在 体 内 代 谢 或 矿 化 有 机 物 ， 使其 失 活 ；l但 多 数 研 究 只 证 明 了 植 物 仅 能 通 过 酶 催 化氧 化 降 解 有 机 物 ；l降 解 产 物 的 进 一 步 深 度 氧 化 过 程 研 究 还 很缺 乏 ；l为 提 高 植 物 修 复 效 率 ， 可 利 用 基 因 工 程 技术 增 强 植 物 的 降 解 能 力 植 物 对 有 机 污 染 物 的 吸 收 途 径对 气 态 污 染 物 的 粘 附 和 吸 收对 水 溶 态 污 染 物 的 吸 收 p植 物 粘 附 污 染 物 的 数 量 , 主 要 决 定 于 植 物 表面 积 的 大 小 和 粗 糙 程 度 , 某 些 植 物 还 可 分 泌油 脂 、 黏 液 , 如 去 杉 、 油 松 等 ;p气 孔 是 叶 片 吸 收 污 染 物 的 主 要 部 位 , 但 高 浓度 污 染 物 可 对 叶 片 造 成 损 害 , 如 二 氧 化 硫 可导 致 植 物 气 孔 张 开 和 关 闭 的 机 能 瘫 痪 , 臭 氧可 损 害 叶 片 的 栅 栏 组 织 .气 态 污 染 物 水 溶 态 污 染 物主 要 通 过 根 吸 收叶 片 也 能 吸 收 水 溶 态 物 质 F水 溶 态 的 污 染 物 到 达 根 表 面 ， 主 要 有 两条 途 径 ：一 条 是 质 体 流 途 径 (massflow)， 即 污 染物 随 蒸 腾 拉 力 ， 在 植 物 吸 收 水 分 时 与 水一 起 到 达 植 物 根 部 ；另 一 条 是 扩 散 途 径 (diffusion)， 即 通 过扩 散 到 达 根 表 面 。 F叶 片 对 农 药 通 过 气 孔 吸 收 与 角 质 层 吸 收 。附 着 性 能 是 影 响 药 效 的 重 要 因 素 。 表 面 活 性剂 能 显 著 降 低 表 面 张 力 ， 改 善 药 液 在 叶 面 的附 着 性 , 从 而 提 高 吸 收 。如 : 刘 支 前 等 发 现 不 加 任 何 表 面 活 性 剂 时 ，草 甘 膦 药 液 不 能 直 接 经 蚕 豆 叶 面 气 孔 吸 收 ；添 加 0.5 的 有 机 硅 表 面 活 性 剂 后 ， 气 孔 吸收 率 可 达 85.4 。 自 然 来 源 ： 工 业 矿 床 和 岩 石 风 化 而成 的 地 表 土 壤 重金属来源 人 为 来 源 生 产 活 动 农 药 肥 料 交 通 运 输 废 弃 物 废 水 废 气植 物 对 重 金 属 吸 收 积 累 土 壤 中 重 金 属 本 身 所 存 在 的 形 态 可 分 为 ： 水溶 态 、 有 机 质 结 合 态 、 碳 酸 盐 结 合 态 、 Fe-Mn氧 化 物 结 合 态 以 及 包 含 于 矿 物 晶 格 中 的 残渣 态 。从 植 物 的 可 利 用 性 可 分 为 可 吸 收 态 、 交 换 态 、难 吸 收 态 。重 金 属 的 游 离 离 子 及 螯 合 离 子 易 被 植 物 所 吸收 ， 残 渣 态 的 难 被 植 物 吸 收 ， 介 于 两 者 之 间的 则 为 交 换 态 。 植 物 修 复 的 优 点适 用 污 染 因 子 广 泛 ， 不 仅 适 合 重 金 属 ， 同时 可 治 理 有 机 物 污 染 。从 生 态 学 角 度 看 ， 有 利 于 污 染 地 生 态 恢 复 ，美 化 环 境 。以 太 阳 能 为 动 力 ， 成 本 低 ， 适 合 大 面 积 修复 推 广 。 修 复 费 用 约 为 5 40美 元 吨 ， 而 填 埋的 费 用 为 100 500美 元 吨 。 尤 其 适 于 低 浓 度 条件 。不 会 引 起 二 次 污 染 ， 特 别 是 不 会 对 地 下 水构 成 污 染 。 修复模式 植 物 提 取 (phytoextraction)植 物 挥 发(phytovolatilization)植 物 稳 定(phytostabilization)植 物 降 解(phytodegradation)第 二 节 污 染 土 壤 修 复 模 式 p植 物 提 取 :利 用 植 物 根 系 吸 收 重 金 属 元 素 ，并 经 过 植 物 体 内 一 系 列 复 杂 的 生 理 生 化 过程 ， 将 重 金 属 元 素 从 根 部 转 运 至 植 物 地 上部 分 ， 再 进 行 收 割 处 理 。p根 据 实 施 的 策 略 不 同 ， 植 物 提 取 技 术 可 分为 连 续 植 物 提 取 和 诱 导 植 物 提 取 。植 物 提 取 第 一 种 情 况 （ 连 续 植 物 提 取 ） ： 植 物 在 整 个 生 命周 期 中 都 能 吸 收 、 转 运 、 积 累 和 忍 耐 高 含 量 的 重 金属 第 二 种 情 况 ： 某 些 植 物 只 能 在 一 段 时 期 内 吸 收 重金 属 ， 或 整 个 生 命 期 中 都 吸 收 但 吸 收 量 很 低 第 二 种 情 况 下 ， 人 们 辅 以 络 合 剂 等 理 化 措 施 诱 导 植物 积 累 更 多 金 属 元 素 ， 这 就 是 诱 导 植 物 提 取 。诱 导 植 物 提 取 举 例 ： 在 芥 菜 营 养 生 长 旺 盛 期 施 用 络 合 剂 可 显 著 提 高 土 壤 中 植 物 有 效 态 Cu，使 土 壤 水 浸 提 态 Cu和 交 换 态 Cu显 著 上 升 ， 从 而 芥菜 中 Cu的 含 量 明 显 增 加 植 物 提 取 技 术 与 其 他 修 复 模 式 的 区 别 之 处在 于 重 金 属 地 上 部 分 含 量 的 不 同 。因 而 植 物 提 取 技 术 要 求 植 物 能 从 根 部 吸 收重 金 属 离 子 ， 还 能 有 较 高 的 地 上 部 分 转 运能 力 。金 属 离 子 首 先 进 入 根 部 细 胞 ， 通 过 共 质 体的 运 输 穿 越 根 内 皮 层 中 的 凯 氏 带 ， 进 入 中柱 送 达 木 质 部 ， 再 与 木 质 部 中 大 量 存 在 的有 机 酸 和 氨 基 酸 结 合 运 往 地 上 部 分 印 度 芥 菜 在 高 浓 度 可 溶 性 Pb营 养 液 中 培 养一 段 时 间 后 ,茎 中 Pb含 量 达 到 1.5 ；印 度 芥 菜 还 能 吸 收 积 累 Cr、 Cu、 Zn、 Cd 、Ni等 重 金 属 植 物 提 取 /例 子 为 植 物 修 复 的 核 心 部 分 ， 最 早 的 概 念 于1977年 Brooks提 出 ， 现 在 接 近 成 熟 重 金 属 超 积 累 植 物 东 南 景 天 (Sedum alfredii H )由杨 肖 娥 等 发 现 的第 一 种 Zn 超 富 集植 物 。 地 上 部 的Zn含 量 达5000ppm.富 集 系数 达 1.9以 上 。 蜈 蚣 草 （ Pteris vittata Linn.） 第 一 种 在我 国 发 现 的 As超 富 集 植 物 ， 由 陈 同 斌 等 发现 图 1 重 金 属 zn/cd超 积 累 植 物 十 字 花 科 的 天 蓝遏 蓝 菜 （ thlaspi caerulescens） 。 图 2 铜 草 （ 海 洲 香 薷 ） 吸 收 Pb， Zn Cd 商 陆 (Mn) * 超 积 累 植 物 地 上 部 分 的 重 金 属 含 量 是 同 等 生境 条 件 下 其 他 普 通 植 物 含 量 的 100倍 以 上 ；* 在 污 染 地 生 长 旺 盛 ， 生 物 量 大 ， 能 正 常 完 成生 活 史 ；* 富 集 系 数 (BCF)和 转 运 系 数 (TF)都 大 于 l。 一般 而 言 ， 植 物 体 内 重 金 属 临 界 含 量 为Zn:l0000mg kg, Cd:l00mg kg, Au:lmg kg, Pb、 Cu、 Ni、 Co均 为 1000mg kg. 超 积 累 植 物 特 征 富 集 系 数 地 上 部 器 官 中 重 金 属 含 量土 壤 中 重 金 属 含 量 转 运 系 数 茎 叶 中 重 金 属 含 量根 部 重 金 属 含 量 过 渡 类 型有 一 些 植 物 虽 然 达 不 到 上 述 各 项 指 标 ，但 比 起 一 般 的 植 物 能 忍 耐 一 定 程 度 的重 金 属 ， 文 献 资 料 上 多 称 为 富 集 植物 p长 期 生 长 于 污 染 土 壤 中 的 植 物 对 环 境 胁 迫 往 往 形成 了 三 类 适 应 模 式 ， 各 自 特 点 为 :F抵 御 ： 与 根 际 周 围 的 各 类 真 、 细 菌 组 成 菌 根 ， 形成 防 御 体 系 共 同 抵 制 外 界 污 染 物 质 的 侵 害 。F忍 耐 ： 无 法 构 建 防 御 体 系 ， 但 可 形 成 一 定 的 忍 耐特 性 ， 体 内 重 金 属 含 量 高 于 普 通 植 物 ， 即 使 脱 离重 金 属 污 染 土 壤 仍 能 自 然 成 活 ， 称 为 富 集 植 物 。F利 用 ： 因 为 自 身 生 理 的 需 要 ， 土 壤 中 污 染 物 质 含量 要 达 到 一 定 数 值 才 能 成 活 ， 称 为 超 积 累 植 物 。 如 比 苏 草 在 Cu含 量 小 于 100g kg的 土 壤 中 不能 正 常 生 长 。 根 据 其 这 一 特 性 ， 某 种 重 金 属 的 超积 累 植 物 往 往 还 能 成 为 金 属 矿 藏 的 指 示 植 物 。植 物 对 污 染 环 境 的 适 应 模 式 地 域 来 看 ， 多 分 布 于 富 含 重 金 属 的 矿 区 ；植 物 分 类 来 看 ， 多 位 于 几 个 类 别 之 内 ， 如 Ni主 要 颁 布 于 “ 五 科 ” 、 “ 十 属 ” ；农 田 杂 草 也 可 能 是 超 积 累 植 物 的 一 个 重 要 来源 库 。 如 魏 树 和 等 发 现 了 8种 对 Cd具 有 超 积累 性 的 杂 草 超 积 累 植 物 分 布 首 先 ， 大 部 分 植 物 植 株 矮 小 ， 生 长 缓 慢 ， 且 不 易 机械 化 作 业 ；其 次 ， 多 为 野 生 型 植 物 ， 对 生 物 气 候 条 件 的 要 求 也比 较 严 格 ， 区 域 性 分 布 较 强 ， 引 种 受 到 严 重 限 制 ；再 次 ， 专 一 性 强 ， 只 作 用 于 一 种 或 两 种 特 定 的 重 金属 元 素 ， 对 土 壤 中 其 他 含 量 较 高 的 重 金 属 表 现 出 中毒 症 状 ；最 后 ， 植 物 器 官 往 往 会 腐 烂 、 落 叶 ， 最 终 重 金 属 重返 土 壤 。超 积 累 植 物 的 局 限 性 p植 物 吸 收 重 金 属 本 质 上 是 否 为 植 物 在 特 定环 境 下 的 特 定 生 理 生 化 反 应 p植 物 耐 重 金 属 毒 害 的 机 制 包 括 ： 细 胞 区 域化 作 用 ； 主 动 外 排 ； 螯 合 作 用 目 前 诱 导植 物 生 成 配 位 体 是 其 研 究 热 点 p另 外 还 可 通 过 基 因 手 段 ， 促 进 植 物 基 因 改良 ， 提 高 积 累 量 植 物 积 累 重 金 属 的 分 子 生 物 学 研 究 I. 寻 找 更 多 超 积 累 植 物 ， 尤 其 能 同 时 富 集 不 同 重 金属 元 素 的 植 物 的 寻 找 ， 加 强 对 现 有 野 生 超 积 累 植物 的 人 工 引 种 、 驯 化 研 究 ； II. 分 子 水 平 上 的 植 物 耐 金 属 性 研 究 ， 从 基 因 水 平 上探 明 植 物 对 重 金 属 耐 性 的 根 源 所 在 ；III. 各 种 重 金 属 元 素 在 不 同 植 物 体 内 的 储 存 及 分 布 特征 研 究 ；IV. 超 积 累 植 物 根 际 环 境 对 重 金 属 吸 收 作 用 的 影 响 超 积 累 植 物 研 究 展 望 含 义 ： 植 物 将 挥 发 性 污 染 物 吸 收 到 体 内 后 再 将其 转 化 为 气 态 物 质 ， 释 放 到 大 气 中 。 植 物 挥 发 和 土 壤 根 际 微 生 物 的 活 动 密 切 相 关 缺 点 ： 挥 发 性 重 金 属 经 植 物 体 进 人 大 气 最 终 沉入 土 壤 或 水 体 ， 会 产 生 二 次 污 染 挥 发 举 例 ： 植 物 从 土 壤 吸 收 汞 再 向 大 气 挥 发 ；硒 以 二 甲 基 硒 和 二 甲 基 二 硒 挥 发 。植 物 挥 发 含 义 ： 利 用 植 物 吸 收 和 沉 淀 来 固 定 土 壤 中的 大 量 有 毒 重 金 属 ， 以 降 低 其 生 物 有 效 性并 防 止 其 进 入 地 下 水 和 食 物 链 ， 从 而 减 少环 境 和 人 类 健 康 的 污 染 风 险 。 适 用 于 相 对 不 易 移 动 的 物 质 。主 要 应 用 在 采 矿 、 废 气 干 沉 降 、 污 泥 处 置 。缺 点 ： 并 未 将 重 金 属 从 土 壤 中 彻 底 清 除 ，当 土 壤 环 境 发 生 变 化 时 仍 可 能 重 新 活 化 恢复 毒 性 。植 物 稳 定 含 义 ： 指 污 染 物 被 植 物 根 系 吸 收 后 通 过体 内 代 谢 活 动 来 过 滤 、 降 解 污 染 物 质 的毒 性 。如 六 价 Cr生 物 有 效 性 最 强 ， 通 过 植 物 根系 的 降 解 作 用 后 变 成 低 价 态 的 三 价 Cr，毒 性 大 大 减 弱 植 物 的 降 解 作 用 与 根 际 土 壤 环 境 密 切 相关 。 根 际 分 泌 物 的 存 在 ， 使 土 壤 理 化 性质 ， 如 pH值 、 氧 化 还 原 电 位 、 微 生 物 组成 等 显 著 改 变 植 物 降 解 过 滤 植 物 修 复 有 机 污 染 的 三 种 机 制 直 接 吸 收 并 积 累 非 植 物 毒 性的 代 谢 物 ； 释 放 促 进 生 物 化 学 反 应 的 酶 ； 强 化 根 际 降 解 作 用 . 植 物 可 在 新 的 植 物 结 构 中 贮 藏 ， 可 使 其 代 谢或 矿 化 ， 还 可 使 其 挥 发 ;去 毒 作 用 可 将 原 来 的 化 学 品 转 化 为 对 植 物 无毒 的 代 谢 物 如 木 质 素 等 ， 贮 藏 于 植 物 细 胞 内 。影 响 因 素 : 土 壤 水 中 的 浓 度 和 植 物 的 吸 收 率 、蒸 腾 率 。 植 物 的 吸 收 率 取 决 于 污 染 物 的 物 化特 性 和 植 物 本 身 ; 蒸 腾 作 用 是 决 定 污 染 物 吸收 速 率 的 关 键 变 量 ， 它 又 与 多 种 条 件 相 关 .直 接 吸 收 与 植 物 酶 有 关 的 有 机 物 降 解 非 常 快 ， 致使 化 学 污 染 物 从 土 壤 中 的 解 吸 和 质 量 转 移成 为 限 速 步 骤 .植 物 死 亡 后 ， 酶 释 放 到 环 境 中 还 可 以 继续 发 挥 分 解 作 用 ;但 游 离 的 酶 系 在 低 pH值 、 高 金 属 浓 度 和细 菌 毒 性 下 会 被 摧 毁 或 钝 化 ， 而 植 物 体 内的 酶 则 可 得 到 保 护 .释 放 酶 污 染 物 通 过 根 际 吸 附 吸 收 而 进 入 植 物 体内 ；植 物 通 过 向 根 际 分 泌 氨 基 酸 、 糖 类 等 小 分子 有 机 物 而 刺 激 微 生 物 的 大 量 繁 殖 ， 可 间接 促 进 污 染 物 的 根 际 微 生 物 降 解 ；植 物 还 可 通 过 根 际 向 土 壤 输 氧 ， 改 变 根 际周 围 的 氧 化 还 原 条 件 强 化 根 际 降 解 微 生 物 在 修 复 被 重 金 属 污 染 的 土 壤 方 面 具有 独 特 的 作 用 。 其 主 要 作 用 原 理 是 ： 微 生 物 可以 降 低 土 壤 中 重 金 属 的 毒 性 ； 微 生 物 可 以 吸 附积 累 重 金 属 ； 微 生 物 可 以 改 变 根 际 微 环 境 ， 从而 提 高 植 物 对 重 金 属 的 吸 收 ， 挥 发 或 固 定 效 率微 生 物 修 复 技 术 (bioremediation) 农 业 生 态 修 复 农 业 生 态 修 复 主 要 包 括 两 个 方 面 ：农 艺 修 复 措 施生 态 修 复 。 土 壤 重 金 属 污 染 修 复 技 术 研 究 展 望 采 用 工 程 、 物 理 化 学 方 法 修 复 重 金 属 污 染 土 壤 ， 具 有 一 定 的 局限 性 ， 难 以 大 规 模 处 理 污 染 土 壤 ， 并 且 成 本 高 ， 破 坏 土 壤 本 身 结构 ， 易 造 成 二 次 污 染 ， 对 环 境 扰 动 大 。 农 业 生 态 措 施 又 存 在 周 期 长 ， 效 果 不 显 著 的 特 点 。 植 物 修 复 在 重 金 属 污 染 治 理 中 具 有 不 可 替 代 的 优 势 ， 并 以 其治 理 过 程 的 原 位 性 、 治 理 成 本 的 低 廉 性 、 管 理 与 操 作 的 简 易 性 及环 境 美 学 的 兼 容 性 而 日 益 受 到 人 们 的 重 视 ， 并 成 为 污 染 土 壤 修 复研 究 的 热 点 之 一 。 因 此 ， 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 以 下 几 个 方 面 将 成 为 该 领 域 研 究 的 重 点 。 超 累 积 植 物 筛 选 与 培 育 超 累 积 植 物 是 在 重 金 属 胁 迫 条 件 下 的 一 种 适 应 性 突 变 体 ， 往 往 生长 缓 慢 ， 生 物 量 低 ， 气 候 环 境 适 应 性 差 ， 具 有 很 强 的 富 集 专 一 。 因 此 ，筛 选 、 培 育 吸 收 能 力 强 ， 同 时 能 吸 收 多 种 重 金 属 元 素 ， 且 生 物 量 大 的植 物 是 生 物 修 复 的 一 项 重 要 任 务 。 针 对 某 一 具 体 重 金 属 的 超 积 累 植 物一 般 要 求 其 地 上 部 分 重 金 属 含 量 大 于 一 个 临 界 值 （ 表 1） 。 元 素 Cd Ni Pb Cu Zn Mn临 界 值 100 1000 1000 1000 10000 10000表 1 超 积 累 植 物 重 金 属 含 量 临 界 值 mg/kg-1 转 基 因 植 物 (Transgenic plants) 目 前 已 发 现 的 超 积 累 植 物 大 多 存 在 根系 浅 、 生 物 量 小 、 生 长 缓 慢 等 缺 点 ， 使 得其 修 复 周 期 较 长 。 这 使 植 物 修 复 的 工 程 应用 受 到 限 制 ， 而 经 基 因 改 造 的 植 物 则 可 提高 其 应 用 性 。 其 他 强 化 措 施 添 加 螯 合 剂 (如 EDTA)， 可 以 显 著 提 高 土 壤 中 的 金 属 活性 及 植 物 的 吸 收 、 转 移 能 力 。 但 是 ， 施 用 螯 合 剂 在 增 加 土壤 中 重 金 属 生 物 有 效 性 的 同 时 ， 也 增 加 了 重 金 属 离 子 的 移动 性 ， 从 而 有 可 能 对 地 下 水 的 重 金 属 污 染 带 来 更 大 的 危 险性 。 另 外 ， 可 以 通 过 向 土 壤 中 添 加 土 壤 酸 化 剂 、 营 养 物 、甚 至 微 生 物 等 途 径 来 增 强 植 物 修 复 作 用 ， 其 机 理 可 以 是 增强 土 壤 中 重 金 属 的 生 物 有 效 性 ， 或 者 是 增 加 超 积 累 植 物 的生 长 量 。 生 物 修 复 综 合 技 术 的 研 究 重 金 属 污 染 土 壤 的 修 复 是 一 个 系 统 工 程 ，单 一 的 修 复 技 术 很 难 达 到 预 期 效 果 ， 必 须 以 植物 修 复 为 主 ， 辅 以 物 理 化 学 、 微 生 物 及 农 业 生态 措 施 ， 增 加 重 金 属 的 生 物 有 效 性 ， 促 进 植 物的 生 长 和 吸 收 ， 从 而 提 高 植 物 修 复 的 综 合 效 率 。因 此 ， 生 物 修 复 综 合 技 术 将 是 今 后 重 金 属 污 染土 壤 修 复 技 术 的 主 要 研 究 方 向 。 思 考 题 土 壤 污 染 的 修 复 方 法 有 哪 些 ？ 各 有 什 么 特点