“土壤清洁工”——超富集植物

土壤为植物生长提供机械支撑能力,并且为植物生长发育提供所需要的水、肥、气、热等肥力要素。但是随着现代化工业、农业生产和生活等活动产生的污染物进入土壤并积累到相当数量,会引起土壤质量恶化和生产力下降,间接危害到人体健康,这就是土壤污染。土壤重金属污染,是由重金属或其化合物造成的土壤污染。我国受重金属污染的农田土壤约2.5×107公顷,每年被重金属污染的粮食多达1.2×107吨。如今,治理土壤重金属污染已到了刻不容缓的地步。

治理重金属中方法中,生物修复是已知的唯一对环境友好的修复方法。在生物修复方法中,超富集植物修复因兼顾了重金属修复与美化环境的双重优点,堪称“土壤清洁工”。那么何为重金属超富集植物,超富集植物如何发现,常见的超富集植物有哪些,超富集植物的修复效果如何,超富集植物富集重金属后如何利用和处理?

一种植物能被定义为超富集植物必须满足以下的条件。第一,植物地上部分的重金属含量至少要达到普通植物的100倍,且地上部重金属含量高于根部;第二,在高浓度的重金属环境中可健康生长;第三,植物地上部重金属的浓度要高于环境中的浓度。有些植物虽然体内浓度不能达到超富集植物的标准,但是生物量比较大,也可以认为具有超富集能力。

超富集植物

由于超富集植物可以忍受高浓度的重金属,因此矿藏丰富的地区,其他植物无法生长,它们却生长旺盛。因此,超富集植物最初被用来指示特定的矿床,在矿藏勘探中发挥了一定的作用。

超富集植物有几百种之多,最受关注的是富集那些对环境危害较大的重金属(镍、砷、镉、铅、锌、铜、汞)的植物。香雪球可以富集镍,目前已发展为商业用修复/检测金属富集植物,它还是布置岩石园的优良花卉,是花坛、花境的优良镶边材料,盆栽观赏也很好。砷的超富集植物最典型的例子是蜈蚣草,另外,它还对铅、镉等重金属有很强的吸收能力。目前利用蜈蚣草修复重金属复合污染土壤已在实践中获得了成功。大叶井口边草也具有较好的砷富集能力。镉可引起“骨痛病”,其超富集植物有油菜,宝山堇菜、天蓝遏蓝菜等。而油菜因其生物量较大,被认为是土壤镉污染修复的最佳植物。铅的超富集植物种类较多,比如土荆芥、鲁白、圆锥南芥、羽叶鬼针草、茼麻等。东南景天、荨麻、长柔毛委陵菜的具有较好的锌富集能力。对铜具有超富集能力的植物有鸭跖草、海洲香薷、李氏禾等。苎麻具有汞超富集能力,并且高汞条件下,产量和品质不会受到影响,环境效益和经济效益明显。在超富集植物生长期,辅以一定的农业措施可提高富集能力,例如施肥、适时刈割。

一些超富集植物

超富集植物的修复效果如何呢,又该如何改进呢?

单纯利用超富集植物进行重金属污染场地的修复效果不显著,修复时间过长,影响了其推广应用。因此人工干预以提升修复效果极为重要。例如对土壤中的重金属进行化学活化,提高重金属的植物有效性;超富集植物与农作物间种,提高前者的吸收量,同时满足后者产出的农产品不受重金属危害;不同重金属超富集植物的间作轮作,相互促进富集效果;将超富集植物的决定性基因通过基因工程技术转入生物量较大的植物中,以提高重金属去除能力。

超富集植物在富集了重金属之后又该如何处理呢?

超富集植物的利用首先要考虑对资源化利用,不能利用则安全处置。重金属的资源化利用可以将重金属提纯为有用的工业原料,有些超富集植物还可以入药、做微量元素肥料、防腐原料等。无法利用的植物可以焚烧发电、压缩填埋、堆肥等。焚烧可以大幅度降低植物的体积,同时可以得到热能,但挥发性重金属如汞、镉、铅等会形成二次污染,这是目前需要特别注意一个重要问题。

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