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汞污染土壤的植物修复技术研究


 
  摘要:汞污染土壤造成的环境危害越来越受到人们的关注,汞污染土壤的修复技术一直是国内外研究的热点。本文着重归纳总结了土壤中汞的赋存形态、生物有效性及其汞污染土壤的植物修复技术,指出了植物修复技术存在的问题和未来的发展趋势。
 
  植物修复技术
 
  关键词:土壤 汞污染 植物修复
 
  汞是在常温下唯一呈液态的金属元素,在自然界大部分汞与硫结合成硫化汞(HgS),广泛地分布在地壳表层。汞在化工业、造纸业、采矿业和国防工业应用广泛。近年来,由于含汞农药的施用,加之污灌和工业废水、废气、废渣的排放等,通过不同途径进入土壤中的汞经过复杂的物理、化学反应,大部分以各种形态滞留在土壤中,经作物富集进入食物链,对人体健康构成严重威胁。我国每年产生污染环境的汞达1.9×108kg,被汞污染的耕地面积有3.2×104ha。因此,汞污染造成的环境危害越来越受到人们的关注,汞污染土壤的修复问题一直是国内外研究的热点。本文着重归纳总结汞在土壤中的赋存形态、迁移规律、生物有效性及土壤汞污染的修复技术研究进展。
 
  1 土壤中汞的赋存形态及生物有效性
 
  土壤中汞按化学形态可化分为零价汞、无机化合态汞和有机化合态汞。土壤中汞的重要特点是汞能以零价状态存在,但其含量甚微,性质活泼,易挥发;有机化合态汞以有机汞(如甲基汞、乙基汞等)和有机络合态汞普遍存在,土壤中的甲基汞易被植物吸收,而无机化合态汞则很少被植物吸收;进入土壤中的汞易与土壤发生吸附、络合、沉淀反应,形成不同的稳定形态,由于形态不同,其被植物吸收的生物有效性也不尽相同。侯明等研究了种植蔬菜后的盆栽土壤,发现水溶态和腐殖酸络合态汞明显减少,而强有机质结合态汞明显增加,盆栽蔬菜导致土壤中汞的生物有效性增大。
 
  2 土壤中汞的迁移
 
  土壤中的汞部分能被土壤迅速吸附或固定,还有部分可通过土壤侵蚀、淋溶、植物吸收及零价汞的挥发形式在水、大气和生物之间循环。汞污染土壤的植物修复就是基于生物迁移,本文重点介绍土壤中汞的生物迁移。
 
  郭翠花等研究了不同农作物对汞的富集行为,发现土壤中汞与农作物中汞的含量具有显著相关性,不同农作物对汞的吸收能力有较大差异,以水稻吸收最强,谷子、玉米和小麦次之,高粱中未检出。瞿爱权等指出汞在水稻各器官的分布为根>茎>叶>壳>糙米。程英等研究了几种蔬菜对汞的富集作用,发现其富集能力依次为:白菜>萝卜>辣椒>豆角。刘汝海等分析了三江平原典型植物中的总Hg浓度,结果表明,各种植物中总Hg浓度差别较大,苔藓>藻类>苔草>禾草>灌木,且湿地植物总Hg浓度高于水稻和玉米等旱地作物。由此可见,汞的生物迁移与土壤中汞的赋存形态和植物类型密切相关,同种植物的不同部位汞的分布呈现差异。因此,对于汞污染土壤区域,在未加以汞污染治理前,尤应重视农作物作为食用部份的汞的监控。
 
  3 汞污染土壤的植物修复
 
  传统汞污染土壤修复技术包括热解法、客土法、固汞法、微生物法等方法,但这些方法往往有许多缺陷,如成本高,难于管理,易造成二次污染,对环境扰动大等。美国科学家Chaney20世纪80年代首先提出了使用能够大量积累重金属的植物,选择性地消除和回收土壤中重金属。植物修复技术具有成本低、治理持久且绿色环保、可二次回收重金属,修复过程一般无二次污染等优点,美国等发达国家已经对植物修复技术开展了大规模的试验,并证明是一种修复重金属污染土壤的有效方法。因此,植物原位修复技术一直是国内外研究的热点。
 
  3.1植物修复
 
  植物修复技术主要包括:(1)植物提取:利用植物将土壤中的重金属富集到体内,通过收获植物来达到修复土壤的目的;(2)植物挥发:植物将污染物吸收到体内后将其转化为气态物质释放到大气中;(3)植物稳定:利用植物降低重金属的毒性及活性,但不会将重金属从土壤中清除;(4)根系过滤:指植物根系范围内呈溶解态的金属元素被植物的根系吸收或在植物根系的影响下沉淀在根系外表面,根系过滤主要是用于处理水污染。由于植物稳定修复仅具暂时性,并没有达到从土壤中清除去重金属的目地,因此国内外的学者大的研究多集中在植物提取和植物挥发方面。
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