土壤污染治理最新課件

1、土壤污染治理最新課件Thlaspi caerulescens 土壤污染治理最新課件蜈蚣草土壤污染治理最新課件印度芥菜土壤污染治理最新課件土壤污染治理最新課件植物對(duì)重金屬反應(yīng)土壤污染治理最新課件 避性機(jī)制和耐性機(jī)制避性機(jī)制 增加根際pH值 形成絡(luò)合物，阻止重金屬進(jìn)入根部。 通過根將體內(nèi)的重金屬重新排出。 根表沉降土壤污染治理最新課件 耐性機(jī)制包括：吸收機(jī)制和富集機(jī)制 吸收機(jī)制包括釋放氫質(zhì)子，可降低根區(qū)2mm范圍1個(gè)pH單位，增加了重金屬的生物有效性。某些禾本科植物可在缺鐵時(shí)釋放一些有機(jī)物，促進(jìn)鐵、錳、銅、鋅等的吸收。一些沉水植物可將氧轉(zhuǎn)運(yùn)到地下，增加氧化還原電位，使一些硫化物氧化，從而將重金屬釋

2、放出來，使之被植物吸收。 土壤污染治理最新課件富集機(jī)制主要包括： 細(xì)胞壁吸附 產(chǎn)生植物絡(luò)合素，起到轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)作用。 產(chǎn)生有機(jī)酸，轉(zhuǎn)運(yùn)重金屬到液泡，即區(qū)隔化作用，重金屬以化合物或自由離子形式存于液泡 形成沉淀或在細(xì)胞外和一些蛋白質(zhì)形成復(fù)合物。土壤污染治理最新課件植物對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)機(jī)制 排斥、排出作用抗氧化脅迫 絡(luò)合解毒機(jī)制區(qū)隔化作用重金屬與細(xì)胞壁的結(jié)合土壤污染治理最新課件 植物對(duì)重金屬脅迫的響應(yīng)一個(gè)重要的機(jī)制就是阻止重金屬進(jìn)入植物細(xì)胞或?qū)⑦M(jìn)入的重金屬排出。 Nies 和Silver 研究了不同耐性植物的金屬離子吸收與代謝的關(guān)系，認(rèn)為植物原生質(zhì)膜有主動(dòng)排出金屬離子的作用。 不同種類植物的耐性和

3、非耐性植物對(duì)不同的重金屬的響應(yīng)不同。如Lolkema 等 對(duì)采自銅礦山遺址的具有耐性的植物Silene和非耐性系列進(jìn)行對(duì)比研究表明，耐性物種根中銅的濃度耍比非耐性物種明顯降低，從而認(rèn)為耐性系列可能具有降低銅吸收的機(jī)制。 也有研究表明，植物可以通過老葉富集較多的重金屬，然后通過老葉的脫落把金屬離子排出體外。排斥、排出作用土壤污染治理最新課件 重金屬的脅迫同大氣污染物(二硫化物、臭氧等)、離子輻射、極端溫度(高溫或低溫)、水分脅迫、強(qiáng)光、鹽漬和病原菌侵染等這些非生理和生理脅迫一樣，也能導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生大量的活性氧，包括過氧化氫(H2O2)、羥自由基(OH)、單線態(tài)氧(1O2)、超氧物陰離子自由基(O2

4、-)、氧烷基(RO)、過氧基(ROO)、氧化氮等。抗氧化脅迫 土壤污染治理最新課件 植物抗氧化保護(hù)酶類有超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APx)、谷胱甘肽還原酶(GR)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)、單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)等。 SOD第一個(gè)參與活性氧的清除反應(yīng)；APx和GR是抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)中的關(guān)鍵酶，直接清除葉綠體內(nèi)的H2O2；CAT和POD普遍存在于細(xì)胞中，能夠清除細(xì)胞內(nèi)過多的H2O2 并轉(zhuǎn)化為 H2O 和 O2 ，在清除細(xì)胞中多余H2O2中起重要的作用。這些酶在不同的重金屬脅迫下，在不同的植物會(huì)產(chǎn)生不同

5、的變化 土壤污染治理最新課件表1-2.一些植物體內(nèi)酶在不同重金屬脅迫下的變化Table 1-2 Some antioxidative enzymes changed under heavy metals stress酶重金屬濃度（M）物種相對(duì)酶活性暴露時(shí)間（h）參考文獻(xiàn)Hg10番茄根+ *24010番茄葉+240107Cd10大麥葉+48108Cd50向日葵葉096109Cd100胡蘿卜根-360110Cd100蘿卜根-360110Cd500水稻根+480111超氧化物歧化酶（SOD）500水稻地上部+480Cd500向日葵葉-12112Cd5000煙草 BY2 細(xì)胞培養(yǎng)+0.08113Cu5

6、00向日葵葉+12112Cu630豌豆葉-48114Hg5豌豆葉+48115豌豆根048Hg10番茄根0240107番茄葉+240Cd5豌豆葉-96116過氧化氫酶（CAT）豌豆根-96Cd50向日葵葉+96109Cd100大麥葉+48108續(xù)表 1-2標(biāo)有+的為活性增加，標(biāo)有-的為活性降低，標(biāo)有 0 的為活性沒有變化土壤污染治理最新課件續(xù)表 1-2Cd500向日葵葉-12112Cd100胡蘿卜根-360110Cd100蘿卜根-360110Cd500水稻根-480111500水稻地上部-480Cd5000煙草 BY2 細(xì)胞培養(yǎng)-0.08113Cu10浮萍+24117Cu50番茄根-168118

7、Cu500向日葵葉-12112Cu10000水稻葉-24119Zn5000豌豆葉-144120Hg5豌豆葉+48115Hg10番茄葉-240107番茄根0240Cd50向日葵葉+96109Cd100胡蘿卜根-360110Cd100蘿卜根-360110Cd500水稻根+480111過氧化物酶（POD）500水稻地上部+480Cd5000煙草 BY2 細(xì)胞培養(yǎng)00.16113Cu10浮萍+24117Cu50番茄根+168118Zn100豌豆葉+96116Zn5000豌豆葉+144120土壤污染治理最新課件 在重金屬的脅迫下，植物的葉綠素含量將會(huì)發(fā)生變化。在鎘的脅迫下，表現(xiàn)為葉綠素含量下降 。葉綠素

8、的合成過程中，主要有如下幾個(gè)步驟： 合成氨基酮戊酸, 氨基酮戊酸脫水酶, 原葉綠素還原酶 及葉綠素分子整合為色素蛋白復(fù)合物。這幾個(gè)合成過程都很容易受到鎘的干擾，從而使合成過程受到阻斷，造成葉綠素含量的降低。 鉛對(duì)植物葉綠素的合成主要影響氨基酮戊酸脫水酶合成, 但是要在相對(duì)高的濃度下，才能造成植物葉綠素含量的降低。 鋅是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，能夠影響葉綠素合成過程中的一些元素的含量，如Fe 和Mn ，從而影響葉綠素的含量 。鋅對(duì)植物葉綠素含量的影響主要受植物物種、生長的條件以及鋅的濃度等因素的影響土壤污染治理最新課件 螯合（絡(luò)合）是植物對(duì)細(xì)胞內(nèi)重金屬解毒的主要方式之一，谷胱甘肽（GSH）、草

9、酸、組氨酸和檸檬酸鹽等小分子物質(zhì)及金屬螯合蛋白（如金屬硫蛋白（MT）和植物絡(luò)合素（PCs）等）都能與重金屬形成螯合物，從而降低重金屬對(duì)植物體的毒性。土壤污染治理最新課件植物絡(luò)合素(PCs) 植物絡(luò)合素由植物體內(nèi)一系列低分子量、能夠結(jié)合金屬離子的多肽組成，其結(jié)構(gòu)通式為(-Glu-Cys)n-G1y，一般來講，n為211。PCs廣泛分布于單子葉植物、雙子葉植物、棵子植物、藻類及真菌中?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種PC的同功異構(gòu)體，主要是C端的GIy被-Ala、Ser取代形成134-137。不同重金屬離子誘導(dǎo)植物絡(luò)合素合成能力有很大的差別，一般為Cd2+Pb2+Zn2+Sb3+Ag+Hg2+As5-Cu2+Sn2+

10、Au3+Bi3+土壤污染治理最新課件 雖然多種金屬可誘導(dǎo)PCs合成，但發(fā)揮誘導(dǎo)作用的不是它們的化合物，而是游離的金屬離子。因此，Rauser曾提出以胞內(nèi)PCs含量作為環(huán)境中重金屬污染的定量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)想。 Gawel等為了證明美國東北地區(qū)的森林衰萎與重金屬污染有關(guān)，采用胞內(nèi)PCs含量作為金屬脅迫的特異標(biāo)志，結(jié)果發(fā)現(xiàn)衰萎樹木體內(nèi)的PC水平明顯高于正常樹木。 Bruns等從河水中采集大量的Fontinalis antipyretical L. ex Hedw進(jìn)行生化檢測，發(fā)現(xiàn)PCs水平與Cd水平呈現(xiàn)依賴性劑量誘導(dǎo)表達(dá)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系，因此認(rèn)為Fontinalis antipyretical L. ex H

11、edw可以作為環(huán)境中的重金屬含量的生物指示劑。土壤污染治理最新課件 Hu和Skowronski等分別測定了Kappaphycus alvarezii和 Vaucheria兩種水藻中的PCs含量，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)PCs的含量隨暴露于Cd中的時(shí)間的延長而增加且與外界的Cd濃度直接相關(guān)，因此認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)是否存在PCs可以作為重金屬污染的定性標(biāo)志，但未證明PCs能否作為定量標(biāo)準(zhǔn)。 然而，也有一些PCs與重金屬污染程度無關(guān)的報(bào)道，如Knauser等從天然湖泊中采集了一些浮游植物，研究表明細(xì)胞內(nèi)的PCs濃度與Cd、Cu、Mn、Zn等重金屬的濃度不存在明確的關(guān)系。 植物體內(nèi)PCs的濃度與外界重金屬的濃度之間的關(guān)系之所

12、以產(chǎn)生了上述不同的結(jié)論，與研究的生物種類和品種、重金屬種類及實(shí)驗(yàn)條件，包括試劑和分離手段等的差異有關(guān)；此外，在自然環(huán)境中，由于存在未知的天然絡(luò)合劑，而且某些金屬離子之間可能有拮抗作用，使得結(jié)果更加復(fù)雜土壤污染治理最新課件 PCs不能由基因直接編碼，必須在PCs合成酶的催化下完成。同時(shí)，研究表明不同重金屬離子誘導(dǎo)植物絡(luò)合素合成酶活性的能力與誘導(dǎo)植物絡(luò)合素合成的能力稍有不同：Cd2+Ag+Pb2+Cu2+Hg2+Zn2+Sn2+Au3+ Sb3+As5-In3+ Tl3+ Ge4+ Bi3+Ga3+土壤污染治理最新課件 同時(shí)， PCs具有維持植物細(xì)胞內(nèi)離子的動(dòng)態(tài)平衡能力。如研究表明，植物細(xì)胞、組織

13、和酵母細(xì)胞生長在含痕量必需金屬元素、或不含重金屬元素的培養(yǎng)基中，也能產(chǎn)生低水平的PCs。 Cu、Zn等金屬是維持植物正常生長發(fā)育的必需元素。隨著環(huán)境中必需金屬元素濃度的變化，生物體內(nèi)的金屬離子濃度也會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)胞內(nèi)必需離子過剩時(shí)，要求相應(yīng)的絡(luò)合劑參與降低胞內(nèi)游離金屬離子的濃度；當(dāng)胞內(nèi)必需離子不足時(shí)，絡(luò)合的金屬離子又能釋放到合適的部位，以提高胞內(nèi)游離金屬離子的濃度。PCs有可能就是這樣一種合適的絡(luò)合劑土壤污染治理最新課件金屬硫蛋白（MT） 金屬硫蛋白是自然界中普遍存在的一種低分子量、富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)。通常有61個(gè)氨基酸殘基組成，分子量為6000-7000D。它與PCs的本質(zhì)區(qū)別在于MT由基

14、因直接編碼，而PCs在PCs合成酶的催化下完成。與PCs一樣，金屬硫蛋白能夠通過巰基與金屬離子結(jié)合，從而降低重金屬離子的毒性，它對(duì)于Zn2+和Cu2+的解毒效果尤為明顯。 植物體內(nèi)MT基因在特定條件下，如重金屬脅迫時(shí)即可表達(dá)，首先轉(zhuǎn)錄成RNA，然后由RNA翻譯成特定的蛋白質(zhì)，由蛋白質(zhì)執(zhí)行一定的解毒功能。目前分離出的有Type 1-MTcDNA、type 2 -MT-like基因土壤污染治理最新課件區(qū)隔化作用 植物對(duì)重金屬脅迫的耐性還可以通過把吸收到細(xì)胞內(nèi)的重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)、富集于細(xì)胞的某一特定的部位（主要為液泡等），使得重金屬不能參與植物細(xì)胞的正常的新陳代謝，稱為細(xì)胞的區(qū)隔化作用。 Davies等發(fā)

15、現(xiàn)，對(duì)Zn具有不同敏感性的Festuca rubra在Zn脅迫下，耐性和敏感性物種的液泡中都有大量的Zn的累積，但是，耐性植物累積的速度和總量都要高于敏感性植物。Van Steveninck 等在研究Deschampsia caespitosa中發(fā)現(xiàn)吸收進(jìn)入細(xì)胞的Zn大部分存在于液泡中。Brune等研究生長在水培條件下的大麥幼苗，在溶液中含有高濃度鋅的情況下，大麥幼苗吸收進(jìn)入細(xì)胞的鋅大部分存在于液泡中。并在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，Ni并沒有象Zn、Cd、Mo等富集在大麥幼苗細(xì)胞的液泡中，而是主要分布于細(xì)胞質(zhì)中，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，區(qū)隔化現(xiàn)象并沒有發(fā)生在大麥的根部土壤污染治理最新課件 Vazquez等用電子探

16、針觀察了遏藍(lán)菜屬的T.caerulescens植物中的鋅的分布，發(fā)現(xiàn)根中的鋅大部分分布在液泡中，細(xì)胞壁中相對(duì)較少，而在葉片中，供應(yīng)低鋅時(shí)，液泡與質(zhì)外體中的鋅濃度幾乎相同，而在供應(yīng)高鋅時(shí)，則鋅在液泡中分布明顯高于質(zhì)外體。 Verkleij 等發(fā)現(xiàn)在Silene根部細(xì)胞的體外培養(yǎng)中，當(dāng)處于高鋅濃度時(shí)，在耐性物種液泡膜上鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)子是敏感性物種的2.5倍，表明液泡膜在自然選擇鋅的耐性植物中起到了非常重要的作用。進(jìn)一步的研究表明，耐性物種的液泡膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)與敏感性物種有很大的差異。土壤污染治理最新課件 另外也有研究表明，植物可以把重金屬儲(chǔ)存在葉片表皮的毛狀體中，避免重金屬對(duì)葉肉細(xì)胞的直接傷害。如研究表明：

17、印度芥菜葉片表皮的毛狀體中鎘的濃度比葉片組織中高43倍。鋅和鎘的超積累植物遏藍(lán)菜屬葉片表皮的毛狀體中也能富集大量的鋅和鎘，遠(yuǎn)高于細(xì)胞的其他部位。而在研究鋅和鎘的超積累植物Arabidopsis halleri時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉肉細(xì)胞中的鎘、鋅含量要遠(yuǎn)高于細(xì)胞的其他部位土壤污染治理最新課件重金屬與細(xì)胞壁的結(jié)合 植物細(xì)胞壁是重金屬進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的第一道屏障。研究認(rèn)為，細(xì)胞壁的金屬沉淀作用的機(jī)理可能是一些植物耐金屬的原因，這種沉淀作用和束縛可以阻止過多金屬進(jìn)入植物細(xì)胞的原生質(zhì)，免受其毒害。 Nishizono 研究發(fā)現(xiàn)，Athyrium yokoscense 細(xì)胞壁中積累大量銅、鋅和鎘，占整個(gè)細(xì)胞總量的70-9

18、0%，許多的研究結(jié)果也表明，細(xì)胞壁比細(xì)胞質(zhì)中含有較高濃度的重金屬。因此，細(xì)胞壁可認(rèn)為是重要的金屬離子貯存場所之一。土壤污染治理最新課件 金屬離子被局限于細(xì)胞壁，從而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)影響細(xì)胞內(nèi)的代謝活動(dòng)，使植物對(duì)重金屬表現(xiàn)出耐性。Peterson在調(diào)查植物體中Zn的分布時(shí)發(fā)現(xiàn)，耐性植物中Zn向地上部移動(dòng)的量比非耐性植物少的多。對(duì)Zn在細(xì)胞中各組分的分布調(diào)查發(fā)現(xiàn)，60的Zn被富集在細(xì)胞壁組分中。土壤污染治理最新課件 植物對(duì)不同的重金屬在細(xì)胞壁上的積累有差異，如楊居榮等對(duì)Cd、Pb在黃瓜和菠菜細(xì)胞各組分分布的對(duì)比結(jié)果表明， Pb以沉積于細(xì)胞壁上的占絕大比率，可達(dá)77-89，而Cd則以可溶性成分所占比例

19、最大，約為4569。 但是，對(duì)于細(xì)胞壁在植物重金屬耐性中的作用也有異議，有些學(xué)者認(rèn)為細(xì)胞壁對(duì)金屬的固定作用不是一個(gè)普遍的耐性機(jī)制，不是所有的耐性植物都表現(xiàn)這一現(xiàn)象。如Weigel等分析了豆科植物中Cd的亞細(xì)胞分布和化學(xué)存在形式，指出細(xì)胞中70以上的鎘位于細(xì)胞質(zhì)部分，而只有8-14結(jié)合于細(xì)胞壁或細(xì)胞器上。Grill也指出被子植物細(xì)胞所吸收的Cd有90以上存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，結(jié)合于細(xì)胞壁上的數(shù)量為數(shù)是極少的土壤污染治理最新課件誘導(dǎo)型植物提取誘導(dǎo)型植物提?。↖nduced Phytoextraction） 誘導(dǎo)型的植物提取主要是指利用人工合成或天然的化學(xué)物質(zhì)（螯合劑,如EDTA、DTPA、HEDTA、低

20、分子有機(jī)酸等以及一些其它的化學(xué)物質(zhì)），提高土壤中重金屬的溶解度，從而促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收。土壤污染治理最新課件影響重金屬有效性和植物吸收的因素 植物對(duì)重金屬的吸收，主要決定于重金屬的生物有效性；重金屬的生物有效性，決定于植物生長的外部因素（與土壤性質(zhì)相關(guān)的因素）和內(nèi)部因素（與植物相關(guān)的因素）土壤污染治理最新課件1、與土壤性質(zhì)相關(guān)的因素化學(xué)因素（pH、氧化還原電位、陽離子交換量、重金屬形態(tài)等）物理因素（土壤結(jié)構(gòu)、粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量等）生物因素和過程（細(xì)菌、真菌等）以上各因素及其交互作用土壤污染治理最新課件1)、pH值 pH值增加，通?？梢栽黾渔k、鋅、銅等在土壤顆粒的吸附，因而降低了植物對(duì)鎘、

21、鋅等的吸收；pH值降低，即酸化后的效果則相反。2)、Eh值（Redox Potential） 土壤的氧化還原電位（Eh）是土壤溶液接受或給予電子趨勢(shì)的量度。隨著氧化還原電位的降低，重金屬一般從不溶態(tài)向可溶態(tài)轉(zhuǎn)化，故提高了重金屬的生物有效性。土壤污染治理最新課件3)、陽離子交換量CEC（Cation Exchange Capacity） 陽離子交換量是土壤保持金屬離子能力的一個(gè)量度。一般認(rèn)為，隨土壤中粘粒含量的增加，土壤陽離子交換量提高，金屬離子的有效性往往降低。4)、土壤類型 土壤中重金屬的生物有效性也與土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般而言，重金屬的生物有效性隨土壤質(zhì)地變化的規(guī)律是：粘土粘壤土壤土沙

22、土。同樣，土壤中的重金屬濃度也和土壤類型有關(guān)。潛育土含量一般較高，而灰化土較低、此外，土壤中較高的有機(jī)質(zhì)含量也增加了金屬離子的吸附和保持，極大的降低了金屬的有效性土壤污染治理最新課件5)、絡(luò)合劑 植物根系分泌的一些絡(luò)合素對(duì)重金屬的生物有效性也有影響。植物合成這些絡(luò)合素以后，可以活化象銅、鉛、鎘等重金屬。這些絡(luò)合素主要是一些糖、有機(jī)酸、氨基酸等。除了植物自身產(chǎn)生的這些絡(luò)合素以外，污染土壤中人工添加絡(luò)合劑也可以極大的提高可溶態(tài)重金屬的比例。土壤污染治理最新課件2、與植物相關(guān)的因素 不同植物對(duì)重金屬的富集潛力差異很大。就鉛而言，一般認(rèn)為雙子葉植物比單子葉植物可富集的量要高。其次，同一種植物，不同基因

23、型之間差異也很大土壤污染治理最新課件強(qiáng)化植物修復(fù)途徑和方法 植物的修復(fù)效果決定于土壤、植物、重金屬等的性質(zhì)，在一定程度上，通過調(diào)節(jié)土壤和水體pH值，施用螯合劑及肥料、影響根際微生物活性等農(nóng)業(yè)措施也可以影響植物修復(fù)效果。土壤污染治理最新課件采取措施改變土壤pHpH值在一定程度上控制著土壤的吸附解吸、沉淀溶解平衡，對(duì)污染土壤中重金屬的有效態(tài)有非常重要的影響。降低pH值，通常會(huì)增加重金屬的有效性，提高植物對(duì)重金屬離子的吸收。例如，在pH 47時(shí)，每降低一個(gè)pH值，鎘離子的有效性增加1000倍 。有報(bào)道稱pH值為6時(shí)，谷類作物吸鎘量會(huì)達(dá)到峰值 。然而，也有人認(rèn)為銅、鉛、鎳等在土壤中多以專性吸附為主，單

24、純的降低土壤pH并不能有效的增加其有效性 。降低土壤pH值的方法有施用硫磺或酸性物質(zhì)，如-乙酸；提高土壤pH可以通過施用石灰來實(shí)現(xiàn)。pH升高，有利于鉬等元素的吸收。此外，淹水等措施也能改變土壤pH值。土壤污染治理最新課件施用EDTA等人工絡(luò)合劑 一般比較常見的人工絡(luò)合劑有CDTA(trans-1,2-cyclohexylenedinitrilotetraacetic)、EDTA(ethylenedinitrilotetraacetic acid)、DTPA(diethylenetrinitrilopentaacetic acid)、EGTA (ethylenebis oxyethyethyle

25、netrini-trilo tetraacetic acid) 等。據(jù)報(bào)道，就提高鉛的有效性而言，絡(luò)合劑的效果由大到小是：EDTA HEDTA CDTA DTPA EGTA HEIDAEDDHANTA。EDTA是人工合成的絡(luò)合劑的一種，其絡(luò)合能力較一般的天然物質(zhì)高，故可以代表自然情況下最高的絡(luò)合潛力 土壤污染治理最新課件螯合劑在植物提取中的研究1、螯合劑有利于提高土壤重金屬溶解度 提高土壤重金屬的溶解度是螯合劑應(yīng)用于植物修復(fù)的關(guān)鍵。螯合劑對(duì)土壤重金屬的溶解度的提高主要是通過螯合劑與土壤溶液中的重金屬離子結(jié)合、降低土壤液相中的金屬離子濃度，為維持金屬離子在液相和固相之間的平衡，重金屬從土壤顆粒表

26、面解吸，由不溶態(tài)轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)，為植物的吸收創(chuàng)造有利條件。 目前常用的螯合劑主要有兩種類型：一類是人工合成的螯合劑，如EDTA、DTPA、EGTA、CDTA；另一類是天然的螯合劑，主要是一些低分子有機(jī)酸，如檸檬酸、草酸、酒石酸等。其中以人工合成的螯合劑因具有較強(qiáng)與重金屬結(jié)合能力而被廣泛應(yīng)用土壤污染治理最新課件 Huang等研究表明，螯合劑如HEDTA、EDTA、DTPA等對(duì)提高污染土壤中鉛的溶解度具有很好的效果。如添加HEDTA為2.0 g kg-1時(shí)，土壤溶液中鉛的濃度由3.5 mg L-1增加到4000mg L-1，提高了1000倍以上 螯合劑不僅能提高土壤中鉛的溶解度，對(duì)其它重金屬如Cu、

27、Zn、Cd、Ni等也有較好的效果。Stanhope等研究表明，添加EDTA后，土壤中Cu、Zn、Cd、Pb、Ni可溶態(tài)重金屬明顯增加。Walker等的研究也進(jìn)一步證明了EDTA能提高土壤中Zn和Pb的可溶態(tài)。除人工合成的螯合劑外，一些天然的螯合劑也能提高土壤中可溶態(tài)重金屬濃度，但能力相對(duì)較弱。吳龍華等試驗(yàn)表明，向土壤中加入檸檬酸和蘋果酸后。土壤中水溶態(tài)Cu的含量有所提高，但交換態(tài)Cu沒有影響。而加入EDTA不但顯著增加了水溶態(tài)Cu的含量，也明顯提高了交換態(tài)Cu的含量。因此，螯合劑用于植物修復(fù)要根據(jù)不同重金屬元素選擇適合的螯合劑是很重要的土壤污染治理最新課件2、不同的螯合劑對(duì)提高土壤中可溶態(tài)重金

28、屬濃度能力不同 如Huang等對(duì)EDTA、HEDTA、DTPA、EGTA、EDDHA等的研究表明，這5種螯合劑對(duì)提高土壤中可溶態(tài)鉛的順序?yàn)镋DTAHEDTADTPAEGTAEDDHA。Hong 和 Pintauro研究認(rèn)為DcyTA、EGTA、EDTA、NTA等4種螯合劑對(duì)高嶺土中可溶態(tài)鎘的順序?yàn)镈cyTAEGTAEDTANTA，進(jìn)一步的研究表明：不同螯合劑對(duì)不同重金屬可溶態(tài)的提高能力也不同，如對(duì)這4種螯合劑對(duì)土壤中Cu，Cd，Pb的溶解性的提高研究表明：EGTA對(duì)不同重金屬可溶態(tài)提高順序?yàn)镃dCuPb；DcyTA、EDTA對(duì)不同重金屬可溶態(tài)提高順序?yàn)镃dPbCu；NTA對(duì)不同重金屬可溶態(tài)提高

29、順序?yàn)镃uCdPb。土壤污染治理最新課件3、螯合劑對(duì)植物吸收、轉(zhuǎn)移及富集重金屬的影響 螯合劑通過與土壤中的重金屬絡(luò)合，提高了重金屬在土壤溶液中的溶解度，但這些溶解態(tài)的重金屬和與螯合劑絡(luò)合的重金屬能否被植物吸收是螯合劑用于植物修復(fù)的另一個(gè)關(guān)鍵問題。因此，許多研究者致力于這一方面的研究。 Vassil等研究表明：經(jīng)Pb和EDTA處理后，印度芥菜地上部分能同時(shí)積累EDTA和Pb，且部分Pb是以Pb-EDTA的形式從根部向上運(yùn)輸?shù)?。從而認(rèn)為Pb-EDTA能夠被植物所吸收，許多研究者的研究也得到了相似的結(jié)論.其它的螯合劑對(duì)促進(jìn)植物吸收Pb也有一定的效果，如不同螯合劑對(duì)豌豆和玉米吸收鉛的效果為EDTAHE

30、DTADTPAEGTAEDDHA，與螯合劑對(duì)鉛溶解性的提高能力相一致土壤污染治理最新課件 EDTA除了提高植物吸收Pb外，對(duì)其它的重金屬也有一定的效果。如Deram等研究也表明，向土壤中加入EDTA能顯著提高Arrhenatheum elatius對(duì)Cu、Co和Ni的積累，其中Cu的濃度由對(duì)照的200mg kg-1增加到7500 mg kg-1。Co由40 mg kg-1增加到175 mg kg-1，Ni由8 mg kg-1增加到1276 mg kg-1。 另外，其它的螯合劑也能不同程度的提高植物吸收累積不同重金屬，且對(duì)不同的重金屬表現(xiàn)出不同的效果。如B1aylock等研究了不同的螯合劑EDT

31、A、DTPA、EGTA、CDTA、檸檬酸等對(duì)印度芥菜吸收Pb和Cd的影響發(fā)現(xiàn)，施加螯合劑后，地上部分Pb和Cd的濃度顯著提高，其中以EDTA和DTPA對(duì)鉛的吸收影響最大。在含Pb 600 mg kg-1的污染土壤中，加入10 mmol kg-1的EDTA和DTPA，地上部分Pb的積累分別達(dá)1.6% 和1.0%。而EGTA對(duì)Cd最有效，向土壤中加入10 mmol kg-1的EGTA，Cd在地上部分的積累達(dá)2800 mg kg-1，是對(duì)照的13倍。同時(shí)B1aylock等還發(fā)現(xiàn)，土壤酸化與施加螯合劑相結(jié)合可顯著提高植物對(duì)Pb的吸收效率。土壤污染治理最新課件 不同植物對(duì)螯合劑的反應(yīng)不同，而且不是所有的

32、植物施加螯合劑都能提高對(duì)重金屬的吸收。Ebbs等研究表明，向Zn污染土壤中加入EDTA雖然能大幅度的提高土壤溶液中Zn的濃度，顯著增加印度芥菜吸收Zn的能力，但對(duì)燕麥和大麥沒有影響。在溶液培養(yǎng)中加入EDTA和DTPA可顯著降低超積累植物遏藍(lán)菜對(duì)Zn、Cu、Mn的吸收。張敬鎖等也發(fā)現(xiàn)，向土壤中加入EDTA不僅不能增加水稻和小麥對(duì)Cd的吸收，反而有所降低。不同植物對(duì)整合劑反應(yīng)的這種差異性反映了不同植物對(duì)重金屬吸收的機(jī)理不同，也可能與植物的基因差別有關(guān)。土壤污染治理最新課件 施加螯合劑不但提高了某些植物對(duì)重金屬的吸收，更重要的是促進(jìn)了重金屬向地上部分的轉(zhuǎn)移。這對(duì)植物修復(fù)的成功是非常有利的，因?yàn)橹参镄?/p>

33、復(fù)主要是通過收割地上部分來進(jìn)行。 Huang等研究表明，在沒有EDTA施用情況下，豌豆和玉米中鉛從根向地上部分的轉(zhuǎn)移低于30，加入0.5gkg-1的HEDTA后，豌豆和玉米中鉛的轉(zhuǎn)移分別提高到88和72。如果繼續(xù)增加HEDTA的濃度，鉛的轉(zhuǎn)移還會(huì)有所提高。而且Huang還發(fā)現(xiàn)向鉛污染土壤中加入EDTA后24h，Pb在玉米木質(zhì)部液汁中的濃度提高了140倍，與對(duì)照相比，Pb從根向莖葉部分的凈轉(zhuǎn)移提高了120倍。說明螯合劑促進(jìn)了重金屬向地上部分的運(yùn)輸。其原因可能是由于螯合劑通過與金屬離子絡(luò)合，阻礙了重金屬在根細(xì)胞的吸附和沉淀，使重金屬更有利于在植物體內(nèi)的運(yùn)輸有關(guān)土壤污染治理最新課件施用肥料和其他土壤

34、改性劑 Robinson 等1998年認(rèn)為施用肥料可以增加T.caerulescens的生物量23倍，而重金屬在植物的濃度不變，故可以增加植物修復(fù)的效果。此外，施用硫肥、硫酸銨等酸性和生理酸性肥料可以降低土壤pH，增加植物對(duì)重金屬的去除量。James 等2000年通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施用禽畜糞便和泥炭不僅增加了植物的地上部分生物量，而且可以提高植物對(duì)銫137和鍶90的富集系數(shù)。此外，施用肥料時(shí)應(yīng)考慮與重金屬離子的相互作用土壤污染治理最新課件土壤土壤pHpH土壤污染治理最新課件CaCl2提取態(tài)提取態(tài)Pb 、Zn和和 Cd （mg kg-1 ）土壤污染治理最新課件玉米的重金屬含量玉米的重金屬含量土壤污染治

35、理最新課件00.40.81.21.6CKCd50 Cd100 Zn100 Zn200 Pb200 Pb400Shoot yield (g/pot D W)S0S200玉米的生物量玉米的生物量土壤污染治理最新課件玉米對(duì)重金玉米對(duì)重金屬的吸收總屬的吸收總量（量（ug /株）株）土壤污染治理最新課件微生物和菌根 據(jù)研究，根表和根毛上的微生物可以影響重金屬離子的植物有效性和吸收，污染區(qū)的微生物本身對(duì)重金屬的耐性和吸收都較未污染地區(qū)高。一般來說，對(duì)重金屬污染，原核生物較真核生物敏感，對(duì)微生物來說，其耐性由大到小的順序是，放線菌細(xì)菌真菌，革蘭氏陰性菌較革蘭氏陽性菌耐性高，可能與兩者的細(xì)胞壁不同有關(guān)土壤污染

36、治理最新課件 對(duì)植物來說，菌根作用巨大，甚至對(duì)于污染區(qū)植物的生存至關(guān)重要。某些真菌，尤其是可以形成叢枝菌根的真菌，一般對(duì)重金屬都比較敏感，形成菌根以后，可以使根系吸收養(yǎng)分的能力大大提高，并且可以通過溶解、固定作用使重金屬溶解到土壤溶液中，進(jìn)入植物體，詳細(xì)的機(jī)理還不清楚。起初，人們認(rèn)為接種菌根以后的植物抗性增強(qiáng)，是由于菌根降低了植物吸收的重金屬含量，但研究發(fā)現(xiàn)根中的重金屬含量明顯高于未接種菌根的植物。而且低濃度時(shí)，叢枝菌根可以增加植物對(duì)銅、鋅的吸收.也有人通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菌根對(duì)不同的金屬元素作用不同。如leyal， 1993年發(fā)現(xiàn)，菌根促進(jìn)了銅的吸收，降低了鎘的吸收 。Lodenius et al

37、(1981) 認(rèn)為，菌根菌較一般真菌對(duì)汞、鉛和鎘富集少，而蘑菇的富集能力特別高。Prasad認(rèn)為，這可能與真菌在分解木塊和樹皮過程，這些植物組織的細(xì)胞壁上的負(fù)電荷吸附著大量的金屬離子土壤污染治理最新課件雜交育種 提高植物修復(fù)效率還可以用增加植物蒸騰的方法。通過增加植物的蒸騰量，可以提高重金屬從植物的根向地上部分的轉(zhuǎn)移量。早期的研究表明，風(fēng)速的增加強(qiáng)化了重金屬的轉(zhuǎn)移量。通過對(duì)不同植物，如西紅柿、大麥、印度芥菜等的突變體的篩選，有人得到蒸騰率比野生型植株高130的變體。進(jìn)一步用于對(duì)鉛污染土壤的修復(fù)試驗(yàn)表明，鉛的提取量比野生型高104 。Bewer et al曾用印度芥菜與油菜雜交獲得同樣耐性的富集

38、鋅的植物體。土壤污染治理最新課件基因工程 總體而言，植物對(duì)重金屬吸收和耐性的遺傳基礎(chǔ)還不清楚，甚至不如對(duì)微生物的耐性機(jī)理了解的多。 一般認(rèn)為，植物對(duì)重金屬的吸收可能是受多個(gè)基因控制的。對(duì)于植物T.caerulescens超量富集鋅的原因可能在于鋅載體基因的高度表達(dá)。而植物體對(duì)重金屬的耐性與植物體內(nèi)類金屬蛋白MTs和植物絡(luò)合素PC含量相關(guān)，曾有人將MT基因（老鼠MTI、人類MTIA、MTI1，酵母CUP1）等轉(zhuǎn)入植物體表達(dá)以后，發(fā)現(xiàn)耐性明顯增加。土壤污染治理最新課件 Evans等將豌豆中類MT基因（PsMTA）克隆到A.thalliana和E.Coli中，發(fā)現(xiàn)植株對(duì)銅的積累增加，但對(duì)鋅和鎘的積累

39、沒有影響。有人把汞還原酶基因轉(zhuǎn)入擬南芥，基因表達(dá)以后，植物可以將二價(jià)汞離子轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞 。Tong et al.,（2004）認(rèn)為，轉(zhuǎn)基因植物在植物修復(fù)中起到關(guān)鍵的作用。不管怎樣，對(duì)待轉(zhuǎn)基因植物的應(yīng)用應(yīng)該采取慎重的態(tài)度，以免造成新的污染。土壤污染治理最新課件進(jìn)行植物修復(fù)需要考慮的其他因素 植物修復(fù)過程周期較長，一般需要幾年或更長時(shí)間。在空間上，主要針對(duì)距土表1米土體的范圍，且要求污染物的濃度適中。在修復(fù)過程中，要防止富集植物被其他生物食用進(jìn)入食物鏈，造成污染物擴(kuò)散，從而危害人體健康土壤污染治理最新課件植物根際土壤污染治理最新課件土壤污染治理最新課件根際 根際環(huán)境(rhzosphere)是指與植

40、物根系發(fā)生緊密相互作用的土壤微域環(huán)境，一般只有幾mm到1cm，根際微區(qū)0.1-4mm，是植物在其生長、吸收、分泌過程中形成的物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)不同于土體的、復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的微型生態(tài)系統(tǒng)。它是土壤圈、水圈、大氣圈和生物圈相互作用的結(jié)果。 根際環(huán)境的研究主要集中在兩個(gè)方面，一是農(nóng)業(yè)方面，探討根際的物理、化學(xué)和生物環(huán)境與作物生長發(fā)育、抗逆性和生產(chǎn)力的直接關(guān)系；二是環(huán)境污染及其治理研究土壤污染治理最新課件根際的特點(diǎn) 微型性：一般只有幾毫米，實(shí)踐上，要區(qū)分根際和非根際存在一定的困難，一般用模擬的根際箱加以研究 特殊性：是土壤、植物、水分、大氣和微生物等因子綜合作用的結(jié)果，因而具有不同于土體的物理、化學(xué)

41、和生物學(xué)性質(zhì) 復(fù)雜性：不僅表現(xiàn)在不同植物和品種有不同的根際效應(yīng)，即使同一株植物，主、惻根不同部位老化程度不同，它們?cè)谖蘸头置跈C(jī)能方面也就不同，因而根際性質(zhì)也有明顯不同土壤污染治理最新課件 動(dòng)態(tài)性：植物的生長、根系的代謝是一個(gè)不間斷的過程，其作用下的根際性質(zhì)也處于不斷變化之中 開放性：是土壤圈、水圈、大氣圈和生物圈相互作用的結(jié)果，與這些圈層進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換。土壤污染治理最新課件金屬脅迫下的根際pH、Eh特征1、根際pH環(huán)境 由于植物根系的作用，根際pH狀況明顯不同于土體，其變化范圍可高于或低于土體1-2單位。 不同植物種類之間根際pH的變化存在很大差異，禾本科植物對(duì)氮肥的形態(tài)比較敏感，吸

42、收銨態(tài)氮?jiǎng)t根際pH下降，吸收硝態(tài)氮?jiǎng)t根際pH上升。而一些豆科植物不論是吸收銨態(tài)氮還是硝態(tài)氮，都會(huì)導(dǎo)致根際pH下降。蕎麥的表現(xiàn)又有所不同，其體內(nèi)似乎有一種自動(dòng)調(diào)節(jié)根際pH變化的機(jī)制：當(dāng)根系吸收硝態(tài)氮時(shí)，先使根際pH升高，上升到一定程度時(shí)又迅速下降，以保持根系生長的最適pH條件。 土壤污染治理最新課件 對(duì)一些耐低營養(yǎng)的基因型植物的研究發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)分貧瘠的條件下，植物根系往往分泌出大量的有機(jī)酸，使得根際環(huán)境酸化，從而使根際鐵、磷等養(yǎng)分得到活化。 引起根際pH變化的原因有：根系呼吸作用；根系分泌有機(jī)酸；根際微生物呼吸作用；植物根系吸收陽陰離子的不平衡。其中根系對(duì)陰陽離子吸收的不平衡是造成根際土壤pH變化

43、的主要因素，根際土壤和土體pH相差可達(dá)1-2個(gè)單位。此外，肥料的類型、土壤緩沖性能、根系呼吸和微生物代謝產(chǎn)生的CO2等也將對(duì)根際pH產(chǎn)生一定的影響。 土壤污染治理最新課件 研究發(fā)現(xiàn)，重金屬環(huán)境脅迫對(duì)根際pH也將產(chǎn)生較大的影響。Kennedy等的研究表明，Cd對(duì)根系透根電位(transroot potential)和根系H+分泌存在抑制作用，在培養(yǎng)液中50umol/L的Cd2+能使質(zhì)子泵受抑60，而根系質(zhì)子的原初主動(dòng)分泌(質(zhì)子泵)為細(xì)胞膜上的ATP酶所催化，是陰陽離子透過質(zhì)膜的次級(jí)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力來源，這表明了Cd等重金屬可通過影響根系對(duì)陰陽離子的吸收平衡來影響根系代謝進(jìn)而影響根際環(huán)境特征。土壤污染治

44、理最新課件 根際pH環(huán)境的變化，將直接或間接地對(duì)重金屬在根際中的固定和活化狀況產(chǎn)生影響，同時(shí)也是植物對(duì)重金屬抗性的重要機(jī)理之一。禾本科植物在缺鐵脅迫下可誘導(dǎo)根系分泌質(zhì)子作用加強(qiáng)，造成根際pH下降，鐵元素得到活化，但與此同時(shí)，也提高了根際重金屬的遷移活化性能，使得重金屬的毒性增強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)隨著黃棕壤根際pH的提高或紅壤根際pH的下降，根際土對(duì)Cd的吸附也將相應(yīng)地增強(qiáng)或減弱。周建華等對(duì)大麥不同品種耐鋁性與溶液pH的研究發(fā)現(xiàn)，同樣的N素供應(yīng)條件下，耐性大麥品種根際pH水平高于敏感性品種，研究認(rèn)為具有較高耐鋁性的大麥品種對(duì)鋁的抗性的獲得與其根際pH的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制有很大關(guān)系。土壤污染治理最新課件 就一般

45、重金屬而言，pH的降低可導(dǎo)致碳酸鹽和氫氧化物結(jié)合態(tài)重金屬的溶解、釋放，同時(shí)也趨于增加吸附態(tài)金屬的釋放。因此，根際的酸化將導(dǎo)致重金屬的活化，使其毒性增強(qiáng)，反之pH的增加，則有利于重金屬的固定，使其遷移能力降低，毒性減弱。但類金屬砷的情況有所不同，其在溶液中常呈陰離子態(tài)存在，當(dāng)pH在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的條件下，溶解度反而增加。這些形態(tài)上的改變，都將影響其活性，并進(jìn)一步影響其在土壤植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化狀況。土壤污染治理最新課件2、根際氧化-還原狀況 在植物根系的作用下，根際氧化-還原狀況與土體存在顯著差異。研究表明，由于根系和微生物的呼吸作用以及根系分泌物中的還原物質(zhì)的作用，旱作植物的根際氧化-還原電位一般

46、可低于土體50100mV。 植物類型的差異、生育期的不同以及營養(yǎng)元素狀況對(duì)根際的Eh都將產(chǎn)生一定的影響。水稻由于其根系特殊的泌氧功能，使得根區(qū)的氧還電位和溶解氧濃度始終高于根外土壤。土壤污染治理最新課件 根際環(huán)境的Eh條件對(duì)重金屬的形態(tài)轉(zhuǎn)化和毒性具有重要的影響。許多重金屬如Cr、As、Hg等，在環(huán)境中均以多種價(jià)態(tài)存在，而不同價(jià)態(tài)的重金屬其毒性差異可以很大。如在含砷量相同的土壤中，水稻易受害，而對(duì)旱地作物幾乎不產(chǎn)生毒害。這主要是由于漬水條件下，土壤呈還原態(tài)環(huán)境，而旱地土壤Eh則較高，在淹水條件下存在的還原態(tài)As3+比氧化態(tài)As5+易溶4-10倍，其毒性也顯著高于As5+ 。研究表明，由于水稻根際

47、中高Eh環(huán)境，使得根際鐵錳氧化物增加，從而降低了根際Zn有效態(tài)濃度。對(duì)一般的重金屬元素的研究認(rèn)為，在還原條件下可增強(qiáng)重金局的固定作用，這主要是由于Cd、Zn、Ni、Co、Cu、Pb等重金屬都能與還原條件下的S2-形成難溶性的硫化物，使它們的遷移性和生物可給性降低，從而大大減輕了重金屬的生物毒性。土壤污染治理最新課件根系分泌物的研究 植物的生長過程中，根系除了溢泌質(zhì)子和其它的天機(jī)離子外，還不斷地向根際環(huán)境中釋放大量的有機(jī)物質(zhì)。據(jù)估測，這些物質(zhì)的數(shù)量可以占到植株光合作用產(chǎn)物的15-40。這些物質(zhì)不僅提供了豐富的能源物質(zhì)，對(duì)根際微域環(huán)境中土壤理化性質(zhì)的改變，根際微生物活性，重金屬的固定活化等方面都具

48、有舉足輕重的作用。土壤污染治理最新課件1、根系分泌物的組成和成分 通過近年來人們的研究表明，根泌物的組成以有機(jī)物為主，其成分主要包括糖類、有機(jī)酸、氨基酸和少量的兩類、淄類化合物等土壤污染治理最新課件土壤污染治理最新課件2、重金屬脅迫條件下的根系分泌物 一般認(rèn)為，植物在重金屬脅迫條件下，可以通過調(diào)節(jié)根泌物的組成來改變根際狀態(tài)以適應(yīng)外界環(huán)境。如在鋁脅迫條件下，耐鋁作物根際有機(jī)酸的積累增加，以緩解鋁的毒害。Hue等以棉花為指示作物進(jìn)行解毒實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為有機(jī)酸的解毒能力與OHCOOH在主碳鏈上的相對(duì)位置有關(guān)。并將有機(jī)酸分為三種類型：檸檬酸為強(qiáng)解毒型，蘋果酸為中解毒型，乙酸、乳酸為弱解毒型。但近來也有相反的

49、結(jié)論認(rèn)為根系低分子的有機(jī)酸對(duì)重金屬具有增溶的作用，從而增強(qiáng)了重金屬在作物中的富集。土壤污染治理最新課件根際微生物效應(yīng) 在植物根際，由于有較高濃度的碳水化合物、氨基酸、維生素和其它生長因子的存在，使之成為微生物活動(dòng)旺盛的區(qū)域。研究表明，根際中微生物的數(shù)量一般為非根際的5-40倍左右。這些微生物的活動(dòng)對(duì)根際土壤性質(zhì)的改變、養(yǎng)分的有效性以及重金屬的固定活化等都具有重要的影響。 酶:微生物的根際效應(yīng)和分泌物中的酶使得根際的各種酶活性均高于非根際。酶活性的提高有助于推動(dòng)各種生化反應(yīng)，加快根際物質(zhì)代謝土壤污染治理最新課件春小麥根系對(duì)微生物的促進(jìn)作用微生物種類微生物數(shù)量（106/g土）根際非根際細(xì)菌1200

50、53放線菌467真菌1.20.1原生動(dòng)物0.0020.001藻類0.00050.00027土壤污染治理最新課件土壤污染治理最新課件根際環(huán)境中鎘的形態(tài)轉(zhuǎn)化土壤污染治理最新課件不同土壤根際和非根際中各種形態(tài)Cd的含量分布 土壤污染治理最新課件 紅壤小麥根際與非根際土中各種形態(tài)Cd的含量分布狀況，從中可以看到，根際與非根際中的主要形態(tài)一致：均為交換態(tài) 碳酸鹽結(jié)合態(tài) 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài) 有機(jī)結(jié)合態(tài)。紅壤中以交換態(tài)Cd占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且根際大于非根際，這說明了紅壤根際活化過程較強(qiáng)烈，植株的吸收速率小于活化速率和非根際向根際遷移的速率之和。土壤污染治理最新課件水稻土壤污染治理最新課件土壤污染治理最新課件 無論是

51、小麥，還是水稻、紅壤根際、非根際Cd的主要形態(tài)都為可交換態(tài)。黃棕壤則不同，主要形態(tài)為碳酸鹽結(jié)合態(tài)，因此，在Cd污染濃度相同時(shí)， Cd在紅壤中的毒性較大； 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cd在小麥根際、非根際沒有顯著差別而在水稻根際、非根際明顯不同，水稻根際存在富集鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cd的現(xiàn)象，與旱作相比，對(duì)Cd的毒性有一定緩解作用； 實(shí)驗(yàn)條件下，水稻根際有機(jī)結(jié)合態(tài)Cd遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非根際； 不同Cd處理濃度下，紅壤水稻根際與非根際各形態(tài)Cd發(fā)生變化，該現(xiàn)象表明了高濃度Cd處理下，根際可能存在碳酸鹽結(jié)合態(tài)向鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化的機(jī)制。土壤污染治理最新課件重金屬污染土壤的植物修復(fù)過重金屬污染土壤的植物修復(fù)過

52、程的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)程的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)土壤污染治理最新課件重金屬污染土壤植物修復(fù)程序1、污染地的自然條件及土壤基本理化性質(zhì)的調(diào)查與分析 進(jìn)行重金屬污染區(qū)土壤的植物修復(fù)，首先要查明污染區(qū)的地理位置（經(jīng)緯度、氣候類型等）、受污染土壤的面積、主要的植被（類型、生育期）、日照時(shí)數(shù)、該地區(qū)的溫度（包括該區(qū)的平均溫度及溫度的變幅）、年降雨量等。 對(duì)于上述這些因素的分析，有助于對(duì)該污染區(qū)生長的植物進(jìn)行分析，找到適合于該區(qū)域生長的植物。土壤污染治理最新課件 土壤的基本理化性質(zhì)主要要分析土壤的結(jié)構(gòu)、鹽堿度、pH值、肥料的基本狀況、水分含量、土壤中污染物的種類和污染物的濃度、存在形式等。同時(shí)，要調(diào)查分析土壤被污染的時(shí)間，如

53、果是廢棄的尾礦區(qū)，要查明其廢棄的時(shí)間長短等 通過上述的調(diào)查分析，主要的目的是為選擇適合當(dāng)?shù)厣L、并能夠修復(fù)被污染土壤的植物做準(zhǔn)備土壤污染治理最新課件2、植物的選擇 土壤修復(fù)的植物的選擇要考慮多種因素。由于不同的植物對(duì)不同的重金屬的敏感性不同，對(duì)重金屬的積累也不同。如在溫室和田間的試驗(yàn)中不同的T. caerulescens 物種雖然對(duì)鋅的積累相同，但對(duì)鎘的積累具有明顯的不同：從法國南部采來的物種比比利時(shí)Prayon及英國Whitesike.處的物種表現(xiàn)出高的富積鎘的能力。而且，植物都有各自特定的生存環(huán)境。因此，對(duì)于植物的選擇，最好能夠有當(dāng)?shù)氐闹参锓N，因其更適應(yīng)所修復(fù)的區(qū)域生態(tài)環(huán)境。如果沒有當(dāng)?shù)氐?/p>

54、植物種適合，那么，選擇外來物種時(shí)，就要考慮其當(dāng)?shù)厣车倪m應(yīng)性，如當(dāng)?shù)氐臏夭钭兎?、蟲害、干旱條件、土壤環(huán)境及是否會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)匚锓N產(chǎn)生競爭等。并且,這些植物種要經(jīng)過溫室栽培或田間試驗(yàn)驗(yàn)證具有很好的植物修復(fù)功能。土壤污染治理最新課件 土壤中重金屬的移出量取決于種植植物的生物量和植物中的重金屬含量。對(duì)于目前發(fā)現(xiàn)的超富積植物，大多數(shù)是生長緩慢、生物量低；而有些非超富積的植物卻是生長迅速、生物量大的物種。所以，植物的選擇，要同時(shí)考慮到其生長速度的快慢、生物量的大小及其體內(nèi)的重金屬含量。不過，有些科學(xué)家研究指出，非超富積植物一般不宜用于植物修復(fù)，因?yàn)榉浅环e植物在高重金屬的土壤中其生存力下降并且生物量也迅速下降

55、。如Chaney等通過用非超富積的農(nóng)作物吸收Zn和Cd的研究表明，非超富積農(nóng)作物作為重金屬的植物提取體不能夠有效地去除土壤中的Zn和Cd的污染。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)的吸收重金屬的超富集植物有多種。對(duì)于不同重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)的植物選擇，同時(shí)，現(xiàn)在還在不斷有新的超富積植物被發(fā)現(xiàn)。土壤污染治理最新課件3、種植過程的管理 土壤肥料的選擇和使用：植物修復(fù)過程同時(shí)也是植物的種植和收獲過程，植物種植過程中的施肥是其中很重要的一環(huán)，對(duì)于被污染土壤的施肥，不僅要考慮到肥料的種類和施肥量的多少，還要考慮到肥料是否促進(jìn)植物對(duì)土壤中重金屬的吸收。對(duì)于進(jìn)行植物修復(fù)的重金屬污染的土壤，Chaney建議用（NH4）2SO4作為主要的N肥和S肥，因?yàn)椋@樣一方面補(bǔ)充了土壤中的這兩種營養(yǎng)元素，另一方面，提高了土壤的酸度，有利于提高土壤中重金屬生物有效態(tài)含量，促進(jìn)植物對(duì)土壤中重金屬的吸收。P肥作為作物生長不可缺少的營養(yǎng)元素，但是研究表明P素容易抑制植物對(duì)土壤中一些重金屬的吸收，如Pb等，因此，P肥的施用一定要合理。土壤污染治理最新課件 種植過程中的管理：在種植過程中的一系列管理，要根據(jù)選擇的植物的特點(diǎn)和