重金属污染植物修复技术的研究与应用现状

利用植物修复污染土壤是当前国际学术界的热点研究领域。系统阐述了植物修复技术的概念与内容,对重金属污染植物修复技术研究与应用的现状、植物修复技术的优缺点进行了重点评述,介绍了国外开展的一些典型应用案例,并对这一领域的发展作了展望。     

矿山重金属污染土壤修复技术进展及展望

随着人们对矿山环境修复越来越重视,受矿山重金属污染土壤的修复技术不断向前发展,涌现出的新技术方法在矿山重金属污染土壤修复中发挥着日益重要的作用。本文通过对物理化学、植物、微生物和动物四大类矿山重金属污染土壤修复技术理论研究、试验和现场应用等方面入手,搜集大量资料,综述该四大类修复技术的研究现状和主要进展。总结提出矿山重金属污染土壤修复技术重点向4个方向发展：以低成本为导向的常规技术优化,包括常规廉价材料的有效利用、修复重金属污染的同时回收利用重金属（超积累植物和化学回收）等;以高精端新技术为导向的效率提升,包括纳米材料、生物薄膜等新型高效修复材料的研发、基因工程等,通过微观机理的精细研究大幅提高修复效率以降低总体成本;联合不同修复技术,如微生物—植物、化学—植物、物理—化学等联合修复技术,取长补短以实现更好的修复效果;加强不同修复技术的数据库和智能决策系统建设,促进技术成果转化。     

矿山重金属污染土壤修复技术进展及展望

随着人们对矿山环境修复越来越重视,受矿山重金属污染土壤的修复技术不断向前发展,涌现出的新技术方法在矿山重金属污染土壤修复中发挥着日益重要的作用。本文通过对物理化学、植物、微生物和动物四大类矿山重金属污染土壤修复技术理论研究、试验和现场应用等方面入手,搜集大量资料,综述该四大类修复技术的研究现状和主要进展。总结提出矿山重金属污染土壤修复技术重点向4个方向发展:以低成本为导向的常规技术优化,包括常规廉价材料的有效利用、修复重金属污染的同时回收利用重金属(超积累植物和化学回收)等;以高精端新技术为导向的效率提升,包括纳米材料、生物薄膜等新型高效修复材料的研发、基因工程等,通过微观机理的精细研究大幅提高修复效率以降低总体成本;联合不同修复技术,如微生物—植物、化学—植物、物理—化学等联合修复技术,取长补短以实现更好的修复效果;加强不同修复技术的数据库和智能决策系统建设,促进技术成果转化。     

螯合诱导植物提取修复重金属污染土壤的地下水环境影响研究进展

<正>土壤重金属渗漏直接受控于溶解态重金属的含量及渗滤液下渗速率两项指标,在螯合诱导植物提取修复体系中,该两项指标又受体系内因(螯合剂、耐性植物种类与土壤理化性质等)及外因(降水、施肥情况、地形等)的影响。近年来,相关研究概况见下表(表1)。     

矿区土壤重金属污染及修复技术研究进展

【研究目的】土壤重金属污染是造成土壤生态环境质量下降、农作物重金属超标,甚至危及人体健康的主要因素。采矿及冶炼活动是土壤重金属污染的主要来源,中国矿山贫矿多、难选矿多、共伴生矿多,矿山开采过程中产生了大量的有毒有害重金属进入土壤,由于采矿活动造成土壤重金属污染严重。目前,寻找合适的方法修复矿区重金属污染土壤是国内外环境科学领域研究的热点和难点。【研究方法】本文通过查阅大量矿区重金属污染土壤修复技术方向的文献,综述了国内外关于矿区土壤中重金属污染的特点、危害及修复技术最新研究进展。【研究结果】目前矿区土壤重金属污染的修复方法包括：（1）工程修复技术：客土法;（2）物理修复技术：电动修复法、玻璃化法、热处理法等;（3）化学修复技术：土壤淋洗法、固定/稳定化法等;（4）生物修复技术：植物修复法、微生物修复法等。【结论】目前客土法是使用较广、最有效的处理技术,植物修复技术是应用前景最好的技术。在实际矿山重金属污染土壤修复中,单一的修复技术往往存在一定的局限性而不能满足修复需求,因此可采用多种修复技术相结合的联合修复方法相互补充,以达到最佳修复效果。     

超富集植物与重金属相互作用机制及应用研究进展

社会发展过程中对矿产资源的勘查和开采利用所带来的重金属污染已对生态系统和人类健康造成严重威胁。超富集植物对重金属具有超富集、超耐受能力,是降低环境重金属污染、保障人类健康、实现绿色矿产勘查的有效途径,在植物修复、植物采矿和植物找矿中已获得了广泛应用。深入探索超富集植物的富集和耐受机制,揭示重金属-植物相互作用规律,提高植物对重金属的富集能力,是当前国际上研究热点。本文在简要介绍重金属对植物作用的基础上,阐述了重金属诱导氧化应激机制,重点关注重金属超富集植物富集机理研究,对其在解毒和耐受机制等领域的研究进展进行了评述。当前研究认为:(1)对超富集植物而言,根系分泌物与根际微生物的共同作用促进了重金属溶解,经共质体、质外体途径吸收后,重金属通过木质部向上转运,并隔离在液泡中,实现对重金属的超富集;(2)重金属通过与小分子有机酸、细胞壁、植物螯合肽结合,以及液泡隔离,可降低细胞质中游离金属离子浓度,增强植物耐受性;(3)重金属胁迫下,植物将激活多种特异性抗氧化酶,抵御氧化应激反应,实现对重金属的超耐受。(4)本文分析认为,植物中砷诱导的氧化应激反应机制可能是由砷的还原与甲基化过程及Haber-Weiss反应三部分构成。对重金属超富集植物的富集与耐受过程所涉及的生理与生化作用进行深入研究,揭示关键性影响因素与相关规律,寻找提升其特异性富集与指示能力的有效途径,将有助于超富集植物研究与应用向纵深发展。     

金属矿区土壤重金属污染的植物修复研究现状

受矿业活动影响,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。植物修复技术是近年来发展起来的清除土壤中重金属的一种有效、经济的生态技术。重金属污染土壤植物修复技术主要有植物固定、植物挥发和植物吸收等方式,植物固定技术是利用植物阻隔土壤中重金属的迁移,而植物挥发和植物吸收则是将土壤中的重金属移除。本文系统总结了迄今在金属矿区土壤重金属污染的植物固定和植物吸收修复技术研究方面的现状与进展,包括矿区超富集植物筛选、超耐受性植物筛选、提高重金属生物有效性的高效活化剂以及降低重金属迁移能力的化学钝化剂研究等。提出了当前相关领域研究中存在的主要问题,并提出了进一步研究的主要方向。     

金属矿山废弃地分析及植物修复技术研究

随着矿产资源的大量开采和冶金工业的快速发展,金属矿山废弃地与日俱增。它不仅侵占大量土地,损害生态景观,还带来了严重的环境污染。对重金属污染地进行修复治理十分必要。本文划分了金属矿山废弃地的类型,总结了矿山废弃地的特征,阐述了金属矿山废弃地污染物质的迁移机制、毒性机理及危害,探讨了金属矿山废弃地修复方法,包括工程物理化学法、农业化学调控法和植物修复法。着重介绍了超富集植物修复技术、先锋植物修复技术和植物辅助修复技术。认为植物修复技术是一种新兴、有潜力的绿色修复技术,适合我国国情,是低消费的有效修复途径,值得研究推广。     

矿区周边重金属污染土壤植物修复技术研究进展

矿产资源的开发利用引起的环境问题日益突出,矿区周边土壤的重金属污染已对生态环境、食品安全和人体健康构成了威胁。相比于传统的物理和化学修复技术,植物修复技术具有修复面积广、成本低廉、对土壤扰动小、操作方便管理简单、无二次污染等优点,因此受到广泛的关注。本文主要介绍了植物修复技术、超积累植物、富集系数、转运系数的概念及国内外关于超积累植物筛选的研究进展,重点总结了铅锌矿、煤矿、铁矿、铜矿、锰矿、金矿周边生长的典型修复植物,并论述了植物修复技术的作用机理,最后对矿区周边重金属污染土壤植物修复研究进行了总结,并对未来的发展方向提出了建议,以期为建立矿区人工植物修复系统,在矿区进行土壤重金属污染修复时选择合适的植物种类提供参考依据。     

植物修复技术在污染治理中的应用现状

植物修复技术是利用活的植物对污染土、污染地下水等介质进行修复。植物对金属元素的净化机理是植物积累、根系过滤、植物根系对土的稳定作用;植物对有机物的净化机理是植物降解、生物刺激和植物的蒸发作用;此外植物的水力控制也是控制污染的主要途径。目前国外在利用植物修复卤代烃、农药、汽油、柴油、重金属、放射性物质、废旧炸药、处理污染填土淋滤液、利用植物分解处理空气中的污染物质或将氧化氮转化为氮气等多方面的研究已取得很多重要成果,而其中最为显著的是利用杂交植物对卤代烃污染地下水进行修复和研究利用转基因植物吸收土壤中的甲基汞。我国在植物修复技术方面的研究也取得重大成果,如利用凤眼莲修复污水中的某些农药、利用蜈蚣草叶片富集砷,利用印度芥菜对土壤中难溶态镉的吸收等。     

Bacterial biosurfactants can be an ecofriendly and advanced technology for remediation of heavy metals and co-contaminated soil

Environmental pollution due to heavy metals has become a significant drawback as a result of their ecotoxicity. Hence, their remediation is of pressing concern. Many technologies are planned for their remediation; however, most of them are highly expensive and result in incomplete removal of contaminants. So, massive attention has paid to the event and application of the latest biologically techniques, that is effective in remedy and cost, not harming the prevailing surroundings. Hence, application of biosurfactant in heavy metal remediation is one among the recent ecofriendly technique. The present review critically highlights bacterial biosurfactants as a best alternative technique for heavy metals remediation. The review also emphasizes that bacterial biosurfactants can open up a new vista in remediation of metal-contaminated soil.     

Ultrasonically enhanced electrokinetic remediation for removal of Pb and phenanthrene in contaminated soils

Electrokinetic and ultrasonic remediation technologies were studied for the removal of heavy metal and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) in contaminated soils. The study emphasized the coupled effects of electrokinetic and ultrasonic techniques on migration as well as clean-up of contaminants in soils. The laboratory soil flushing tests combined electrokinetic and ultrasonic technique were conducted using specially designed and fabricated devices to determine the effect of both techniques. The electrokinetic technique was applied to remove mainly the heavy metal and the ultrasonic technique was applied to remove mainly organic substance in contaminated soil. A series of laboratory experiments involving electrokinetic and electrokinetic and ultrasonic flushing tests were carried out. Natural clay was used as a test specimen and Pb and phenanthrene were used as contaminants. An increase in out flow, permeability and contaminant removal rate was observed in electrokinetic and ultrasonic tests. Some practical implications of these results are discussed in terms of technical feasibility of in situ implementation of electrokinetic ultrasonic remediation technique.     

河道疏浚底泥堆土镉污染修复技术分析

城市生活垃圾中重金属Cd污染修复是我国亟待解决的环境问题之一。为了确定最佳Cd污染修复技术,探究了多种镉修复技术在河道治理中的适用性。以华东地区城市河道疏浚底泥堆土修复工程为例,对重金属镉污染土壤的修复工艺进行了对比和分析。拟选定土壤稳定化修复技术、土壤淋洗技术和植物修复技术三种修复工艺对受污染土壤进行治理。实验结果表明,稳定化修复技术可以使土壤中镉的浸出率从33.3%降低到14.3%,能有效降低其在环境中的生物毒性,但镉的总量并不会降低;采用柠檬酸和草酸的土壤淋洗技术,能够使镉的去除率达到90.1%和92.4%;相比而言,植物修复技术具有更为突出的高效性、易操作和二次污染少的特点,但修复周期较长。从技术、经济、环境安全等多方面出发,分别对三种修复工艺进行了分析讨论,综合考虑了研究场地的现状和未来规划,最终确定土壤淋洗技术为治理河道底泥堆土镉污染的最佳选择。      

土壤修复过程中重金属形态的研究综述

重金属污染土壤的修复是现阶段污染土壤治理中的难点之一,在土壤修复过程中对重金属的形态研究已在多个领域中开展,并且在重金属形态及其与生物有效性和毒性等研究领域取得了一定的成果。本文综述了现阶段在污染土壤修复过程中对重金属形态研究的主要领域,分析研究重金属形态的必要性,总结出土壤修复过程中重金属形态方面应当从重金属在土壤与植物中的存在形态入手,研究重金属元素在不同界面间的迁移转化规律,通过阻断重金属元素在污染源、土壤、生物之间的传递链条,以阻止重金属对生物体造成危害,从而为土壤重金属污染的治理修复提供理论基础。     

纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用

重金属污染土壤的修复一直是国内外环境研究者关注的重点环境问题之一.近年来,纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用也受到了越来越多的关注.综述了主要纳米材料及其改性材料修复土壤重金属的应用、纳米材料的组合技术应用以及影响纳米材料修复土壤重金属效果的主要因素,提出了今后该领域应重点加强研发新的纳米材料,同时提高其在土壤中的扩散能力,研究从室内实验到田间实验的应用;进一步深入探讨了纳米材料在土壤中的环境行为及相关机理等,以期充分理解并进一步推动纳米材料在土壤重金属污染修复中的应用.      

中国农田土壤重金属污染防治现状与问题思考

土壤是农业可持续发展的基础。经过近40年的经济快速发展与农业高度集约化生产后,我国农田土壤污染与土壤环境质量下降问题逐渐凸显。当前,中国农田土壤重金属污染形势不容乐观,对农产品的安全生产和食品安全构成威胁。文章首先对我国农田土壤重金属污染现状与污染特点、农田重金属污染来源及修复技术研究现状等进行了总结。结果显示：(1)我国农田土壤重金属污染点位超标率相对较高,但以轻度污染为主;(2)污染土壤中主要以Cd、As、Hg、Pb和Cr这5种健康风险重金属元素为主,尤其以Cd风险最高,而以生态风险为主的Ni、Cu和Zn 3种重金属环境风险相对较小;(3)农田土壤污染分布总体表现为南方重于北方,东部重于西部;(4)农田土壤污染逐渐呈现由工业源向农业源、城郊向农村、土壤向食物链转移的发展趋势。基于文献计量方法对我国近30年来农田土壤污染防治研究的热点与趋势进行了分析。结果表明,我国农田土壤污染防治研究主要始于2000年前后,2009年后进入快速发展阶段,研究热点主要包括重金属污染监测、土壤环境环境质量评价、重金属污染土壤修复技术等,近10年来污染土壤修复技术表现为从单一修复技术向联合修复技术发展态势。此外,文章对我国农田重金属污染修复的一般程序、不同污染程度农田土壤的安全利用技术与高风险污染土壤的管控技术进行了评价,最后,对我国当前农田重金属污染防治过程中出现的问题进行了思考,同时针对我国今后农田重金属污染防治研究进行展望,提出了基于源头控制与风险管控措施相结合的农田重金属污染防治体系,以期为未来我国农田土壤重金属污染防治研究规划以及土壤重金属污染防治技术的创新提供参考与借鉴。     

发扬地学学科优势,形成具有国土资源部门特色的土壤修复理论与技术体系

岩石圈是土壤重金属元素的根本来源,是其迁移转化和生物-地球化学循环的场所,也是重金属元素的最后归宿,因此地质学、岩石学、矿物学和地球化学在重金属污染土壤修复中具有基础性的重要指导意义。国土资源部门已经在土壤重金属调查、溯源和风险评价上发挥了重要作用,还可以在探索研究灾害链的组成、影响因素和阻断途径的基础上,形成有地学特色的修复理论和技术。目前,国土资源部门的修复理论研究成果主要集中在缓变型地球化学灾害理论和地球化学工程学方面,在所属研究机构已经形成了若干种土壤修复剂,通过小试、中试和典型示范,验证了这些修复剂具有优异的修复性能与效果,是落实"土十条"和生态文明建设的一支重要力量。     

Mathematical model for hydraulically aided electrokinetic remediation of aquifer and removal of nonanionic copper

One of the most cost-effective in situ technologies for soil and groundwater (i.e., aquifer) remediation is electrokinetic remediation. In electrokinetic remediation, electromigration due to electric field is combined with hydromigration due to hydraulic flow by purge water to remove pollutants from aquifers through the pore water. This study aims at investigating theoretically the role of electromigration (as active movement) of pollutants and the role of hydromigration (as passive movement) of pollutants in electrokinetic remediation, and making it clear that the control variables for electrokinetic remediation are the applied voltage and the hydraulic flow rate. These aims are pursued by construction of a mathematical model based on physico-chemical considerations and by model simulations of the electrokinetic remediation applied to the virtual aquifer polluted by heavy metals of copper sulfate. According to numerical simulations with the model: (1) heavy metal (nonanionic copper) is removed from the upstream anode region and accumulated in the downstream cathode region; (2) to carry away the heavy metal outside the aquifer (global removal), hydromigration by purge water flow is essential; and (3) electromigration contributes mainly to the redistribution of heavy metals within the aquifer (local removal and local accumulation).     

AB-DTPA提取法在重金属污染土壤修复模拟试验中的应用可行性

将碳酸氢铵-二乙三胺五乙酸(AB-DTPA)提取重金属生物有效态的方法应用于重金属污染土壤修复的模拟试验中,该土壤的污染元素主要是铜、锌和镉,试验所用修复材料是钠化膨润土。研究表明,AB-DTPA提取法具有很好的稳定性,而且能准确指示铜、锌、镉元素在土壤中的有效态含量,同时AB-DTPA对土壤中铜、锌、镉元素的提取率也适用于模拟试验中修复效果的平行对比。AB-DTPA提取法在重金属污染土壤修复模拟试验中的应用是可行的。     

冻结技术在水土重金属污染净化与修复中的应用及进展

随着工业化进程的加快,水土重金属污染事件逐渐增多,对其治理与修复成为当前的迫切工作。冻结技术在治理修复污染水土时,其修复过程只向地层输入“冷量”,属于绿色修复技术,无二次污染风险,受到越来越多的关注。详细总结了冻结技术的修复机理,及其在污水、污泥、重金属污染土壤治理修复中的应用现状和最新研究进展。冻结修复机理是通过冰的自净作用和固-液相平衡原理来实现污染物的定向驱赶和富集,而黏性土壤颗粒的吸附和阻滞作用使单一技术对重金属污染土壤的修复难度增大,其他修复手段与冻结技术联合处理成为一种新的思路。利用冻结土体的低渗透性,还可有效降低污染物的迁移速度,封闭不同种类污染物,形成阻隔污染物扩散的冻结屏障。冻结修复技术在水土重金属污染净化及修复领域具有良好的应用前景。