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贵州师范大学研究生作业（论文）专用封面作业（论文）题目：土壤重金属污染的生态修复研究进展课程名称：环境生态学任课教师姓名：梅再美研究生姓名：金冬冬学号：4201420000483年级：2014专业：环境工程学院（部、所）：地理与环境科学学院任课教师评分：评阅意见：任课教师签名：2014年12月26日土壤重金属污染生态修复研究进展摘要：近年来植物修复、微生物修复和动物修复等生物修复技术在重金属污染土壤生物修复技术方面的研究进展,以土壤中重金属污染物为对象,较为系统地综述了国内外重金属污染土壤生物修复技术的研究进展,结合当前土壤污染的新特点,提出了实际应用中存在的新问题,并对生物修复的近期研究工作进行了展望。土壤是指陆地表面具有肥力、能够生长植物的疏松表层。土壤重金属污染会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或分解产物在土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体”间接被人体吸收，危害人体健康。生物修复是利用天然或人工改造的生物整体或组分来处理环境污染物的方法,具有投资少、效率高、可以原位处理低浓度环境有害污染物的特性,在环境治理中显示了极大的潜力,它还可以协调经济发展与环境保护之间的关系,实现社会的可持续发展。生物修复技术是替代物理化学修复的一种非常吸引人的方法,与物化技术相比,生物修复不止一个功能基团组起作用,并且结合生物代谢活性系统,生物修复具有更大的效用。是对污染环境实施修复、治理的最为重要的技术之一。生物修复法是近几年土壤重金属污染治理的新方法，包括植物修复，微生物修复和动物修复。由于生物修复法效果好，简便易行，现在越来越受到人们的重视，目前使用最广、最有效的生物修复技术仍让是微生物修复。关键词：土壤污染，重金属，修复措施，植物修复1土壤重金属污染现状及来源1.1土壤重金属污染现状主壤既是人类生存与发展的重要自然资源和整个陆地生态系统赖以存在憋基礁，又是人类生态环境的重要组成部分之一，对环境变化其有高度的敏感性，“健康”的土壤对于农业可持续发展和入类的生存非常重要。但是，随着世界社会经济的发展，工业、城市污染的加剧和农用化学物质的大量使用，全球范围内的土壤重金属污染问题日益严重，污染程度也在不断加深。据资料报告，目前全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu340万t、Pb500万t、Mnl500万t、Ni100万t，其中樱当部分进入土壤环境。作为农业生产大国，我国的土壤重金属污染非常严重。根据调查资料初步统计，全国每年因土壤重金属污染而造成减产粮食1000万t，被重金属污染的粮食多达1200万t，合计经济损失至少200亿元。1.2土壤重金属污染来源土壤中重金属污染物主要是来自电镀、选矿和制革等许多工业排放的废水、废气和废渣，以及煤灰尾砂，冶炼和其它更小的污染源。它们通过大气沉降、污水灌溉等形式污染土壤，其次还有农药化肥和塑料薄膜的使用、污泥施肥、重金属的废弃物的堆积、金属矿山的酸性废水污染也是造成土壤重金属污染的主要来源。含重金属废弃物的堆积对周边土壤环境构成一定的污染危害，污染的范围一般以堆弃物为中心向四周扩散。在农业地区，特别是在西方国家的家庭园林中由于经常施用含砷农药，使得土壤中砷的残留量明显增加。热电厂燃煤对城市重金属污染的行为属性表现为Pb属于直接污染大气和土壤，而Cu、zn、cr富集在煤渣样、煤灰样中会造成对城市土壤的污染2生物修复具体方法2．1植物修复广义上的植物修复法是指利用植物吸收、降解、挥发、根滤等作用固定土壤、沉积物、污泥或地表水、地下水中有毒有害污染物的技术方法[3]。根据植物作用过程及其机理，植物修复一般可分为植物提取、植物稳定和植物挥发三种方式。狭义的植物修复是指植物提取，这也是目前研究最多的植物修复法。2.2植物提取利用一些植物对重金属的吸收和在地上部的蓄积,并通过收获地上部达到减少土壤重金属含量的目的,这些植物主要分为两类,超量蓄积植物和诱导的超量蓄积植物。目前已发现有400多种植物能够超量蓄积各种重金属。一些超量蓄积植物能同时超量吸收、蓄积2种或几种重金属元素。用植物提取方法来修复重金属污染土壤的成功与否取决于两个方面,即植物体内有毒重金属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须有一种或一种以上的有毒重金属含量比普通植物高百倍甚至千倍以上。在植物修复的实际操作中,植物体内金属含量多少比植株生物量的大小更有意义。植株或灰分中的重金属含量越高,对植株或灰分进行二次处理的成本就越低,经济效益越明显。2.3植物稳定植物稳定是利用耐性植物的机械稳定性和吸收沉淀作用来固定土壤中的重金属，通过这些过程可以降低重金属的生物有效性和毒性，防止其进入水体和食物链，降低其对环境的污染风险。植物稳定技术对废弃的重金属污染和放射性元素污染尤为重要，目前这项技术主要应用于矿山废弃地、城市垃圾填埋场和污水处理厂等的土壤修复。但是植物稳定并不能彻底消除土壤中的重金属，只是暂时将污染物固定，使其不毒害环境中的生物，一旦环境条件发生变化，重金属的生物有效性很可能会发生变化，从而危害环境中的生物。2.4植物挥发植物挥发是指利用植物根系分泌的一些特殊物质使土壤中某些重金属转化为挥发形态，达到去除土壤中重金属的一种方法。这种方法主要适合于去除金属Hg和非金属Se。这种方法运用范围比较小，而且植物挥发的方法会将土壤中的污染物转移到大气中，所以具有很大的环境风险。不管是植物提取、植物稳定，还是植物挥发作用，污染治理最关键的问题还是植物本身的特性。因此，寻找与筛选适宜的超富集植物成为植物修复研究的关键问题。超富集植物被发现以后，最初的研究重点放在植物对重金属的积累量、耐受性及其应用价值上，近年来主要针对植物对重金属超富集的机制方面进行研究，并形成了一些假说。有人认为植物的超富集重金属特性与根部提取功能有关。有文献显示许多代谢物质，例如金属转运蛋白、植物螯合素、组胺酸、重金属组合蛋白和肽等，都参与了重金属在超富集植物体内的运输、积累以及解毒过程。3微生物修复技术微生物在被污染土壤环境去毒方面具有独特作用已被用于进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净化污染土壤。可用于重金属修复的微生物主要是土著的真菌(酵母)和细菌。不同类型微生物对重金属污染的耐性也不同,通常为真菌细菌放线菌。微生物修复易受各种环境因素的影响,温度、氧气、水分、pH等均可影响微生物活性从而影响修复效果。每种微生物菌株对影响生长和代谢的生物因子都有一定的耐受范围。如果某一环境中有几种参与生物修复的微生物,就比在同一环境中只有一种修复微生物的耐受范围要宽。但如果环境条件超出了所有定居微生物的耐受范围,微生物的修复作用就会停止。微生物修复在具体实践中也有一定的局限性:如某些微生物只能降解特定类型污染物;有些情况下不能将污染物全部去除,微生物/酶制剂可能带来次生污染问题,并对自然生态过程产生一定影响;加入到修复现场环境中的微生物可能由于竞争或难以适应环境而导致作用结果与实验结果有较大出入。另外,该方法相关文献报道较少,也缺乏进一步的试验研究,且微生物修复土壤的能力有限,它只能修复小范围的污染土壤。4动物修复土壤中的某些低等动物能吸附土壤中的重金属,是由于它们的生物体普遍存在一种金属硫蛋白(能与重金属结合形成毒或无毒的络合物),同时生物体还能代谢产生一些含�SH的多肽(如PC),能与重金属螯合,从而改变了体内金属转运蛋白的基因(如最早克隆的Zn转运蛋白基因、Fe转运蛋白基因)[9],这两点使得这些动物对金属的抗性有了极大的提高。有关动物修复的研究报导较少,主要集中在有机物和农药污染土壤的修复(如利用蚯蚓等修复)和富营养化水体的修复(如用滤食性贝类、河蟹、棘皮动物等修复)。陈志伟[10]等用威廉环毛蚯蚓进行试验,发现蚯蚓对重金属具有很大的富集系数,其次为Cd、Hg和Cu。Koamowska等在华沙交通要道附近采集土壤和蚯蚓用于实验测定后发现,土壤中Cu、Pb、Zn、Cd的质量浓度分别为26~53,170~180,170~250和0.62~1.1mg/kg,而相应的蚯蚓富集系数为0.56,0.36,7.3和17.1。5农业生态修复农业治理法指采用一些因地制宜的改变耕作管理制度以减轻重金属危害，在污染土壤上种植不进入食物链的植物。农业生态修复是因地制宜的改变某些耕作管理制度或在污染土壤上种植不参与食物链循环的植物，减轻污染危害，通过以下措施实现农业生态修复。[18]控制土壤水分，调节其氧化还原电位(Eh值)，达到降低重金属污染的目的。在不影响供肥的情况下，选择最能降低土壤重金属污染的化肥，利用有机肥能够固定土壤中多种重金属以降低污染的措施。选择抗污染的植物和不在重金属污染的土壤上种植进入食物链的植物。农业治理措施的优点是易操作、费用较低，缺点是周期长、效果不显著。6结语综上所述，重金属污染给环境、经济造成了巨大损失，给人类健康和社会的可持续发展带来严重危害。治理重金属土壤污染修复方法的研究与应用已取得一定进展，但总的来说各种技术都存在自身的优势与缺陷，治理重金属土壤污染时应该结合具体情况因地制宜，并且配合多种修复本法方同时使用。参考文献:[1]孙光闻.重金属污染及治理研究进展[J].南方农业,2007,1(2):41-52[2]郑喜珅,鲁安怀,高翔等.土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境,2002,11(1):79-84[3]王学锋,朱桂芬.重金属污染研究新进展[J].环境科学与技术,2003,26(1):54-56[4]刘永红,姜冠杰,杨海征等.土壤重金属污染及其修复技术研究进展[5]郑喜珅,鲁安怀,高翔.土壤中重金属污染现状与防治方法[J].土壤与环境,2002,11(1):79-84[6]邵学新,吴明,蒋科毅.土壤重金属污染来源及其解析研究进展[J].广东微量元素科学,200,14(4):1-6[7]黄兰椿,周永章,李红中等.土壤中重金属污染的修复进展研究[M].中国可持续发展论坛,2008,(4)[8]赖发英,郭成志,李萍.重金属污染土壤生态修复和利用的初步研究[J].江西科学,2003,21(3):180-182[9]龙新宪,杨肖娥,倪吾钟.重金属污染土壤修复技术研究的现状与展望[J].应用生态学报,2002,13(6):757-762[10]黄铮,徐力刚,徐南军.土壤作物系统中重金属污染的植物修复技术研究现状与前景[J].农业环境科学学报,2007，26(z1):58-62[11]王兆胡,王鸣刚,骆焕涛.植物修复技术在重金属污染土壤治理中的应用[J].甘肃科技,2010,26(5):73-76[12]张霓.重金属污染土壤植物修复研究进展[M].科海故事博览•科教创新,2010,(2):103[13]赵冰.重金属污染土壤的植物修复技术[J].广东园林,2008，30(6):79[24]王新,周启星.土壤重金属污染生态过程、效应及修复[J].生态科学,2004,23(3):278-281