以下是@乡土乡亲农业研究中心 的报告:
一、重金属修复措施综述
1. 工程措施
包括客土法、换土法、深耕翻土法、固化、稳定化方法、电动力修复法等,工程措施具有稳定、见效快的优点,但存在工程量大、投资费用高、二次污染隐患等缺点,不适宜大面积污染土壤的治理。
2. 化学治理措施
包括淋溶法、施用改良剂等方法,能够在短期内降低土壤中重金属的毒性和生物有效性,因人为向土壤中施加化学药剂,易造成二次污染,且该方法是一种原位修复方法,重金属Cd仍存留在土壤中,容易再度活化危害植物,其潜在威胁并未消除。
3. 农业生态修复措施
通过调节诸如土壤水分、土壤pH值、土壤阳离子代换量(CEC)、CaCo3和土壤氧化还原状况及气温、湿度等因素,降低Cd生物有效性,以减弱重金属对植物的毒害作用。Cd形态发生了改变,但仍存在土壤中,容易再度活化,对生物产生危害。
4. 微生物修复
微生物抗重金属机制包括生物吸附、胞外沉淀、生物转化、生物累积和外排作用。微生物一方面可以降低土壤中重金属的毒性,并可以吸附积累重金属;另一方面可以改变根系微环境,从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。目前,大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平,实例研究还不多,无法大面积推广。
5. 动物修复
利用土壤中的某些低等动物如蚯蚓进行重金属cd污染修复的研究仍局限在实验室阶段,且因受低等动物生长环境等因素制约,其修复效率一般,并不是一种理想的修复技术。
6. 植物修复
将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后将重金属移出土体,达到污染治理与生态修复的目的。
6.1 植物提取法是利用一些植物对某种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。是比较有前景的修复方法。
6.2 植物挥发是指植物吸收土壤中的重金属,将体内重金属转化为可挥发的状态,并通过植物的叶片等部位挥发出去,从而降低土壤中重金属含量。挥发出的重金属会造成大气的重金属污染。
6.3 植物稳定是通过吸收、分解、氧化、固定等过程,降低重金属的流动性和生物可利用性,防止重金属的渗漏和转移,减少重金属对植物的危害。重金属Cd仍存留在土壤中
二、超积累植物
1. 特征
1)超积累植物地上部分的重金属含量是同等生境条件下其它普通植物含量的 100 倍以上。镉为100mg/kg。
2)地上部的重金属含量高于根部该种重金属含量,即运转率大于1。
3)地上部重金属含量高于土壤含量,即富集系数大于1。
2. 局限性
1)超积累植物一般植株矮小,生物量低,生长缓慢,季节性较强,不易机械化作业,修复效率不高。
2)多为野生型植物,对生物气候条件的要求也比较严格,区域性分布较强,引种受到严重限制。
3)专一性强,一种植物往往只作用于一种或两种特定的重金属元素,对土壤中其他含量较高的重金属则表现出中毒症状,从而限制了在多种重金属污染土壤治理。
4)植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属重返土壤。
5)防止植物的籽实可能被误食导致食物链污染。
3. 镉积累植物
公认的镉超积累植物只有遏蓝菜属的少数几种植物。但遏蓝菜属植物生长缓慢、植株矮小、 地上部生物量小,在实际应用中受到限制。
镉富集植物:蕨类、向日葵、油菜、月季等花卉作物、杂草。
三、土壤重金属镉污染植物修复效率
1. 《4种植物对铅、镉和砷污染土壤的修复作用研究》,狗尾草生物量参考《武汉天河机场狗尾草群落生物量的调查》;
2. 80%的土壤镉积累在30cm以上的土层,《土壤中镉污染现状与防治方法的研究进展》
每平米30cm厚土壤的重量=1*0.3*2.65=0.8t=800kg
土壤含铬量=土壤重量×土壤镉含量
3. 宝山董菜《一种新的超富集植物》,其生物量为3t/公顷;
4.《一种新发现的镉超积累植物龙葵》,生物量根据龙葵草百度百科种植密度计算;
5.《杂草对重金属的生物积累特性的研究》,5,6中生物量按每平米100株计算;
6.《杂草中具重金属超积累特征植物的筛选》
7.《油菜作为超累积植物修复镉污染土壤的潜力》
8. 《印度芥菜对土壤Cd,Pb的吸收富集效应及修复潜力研究》
9. 《重金属污染土壤的植物修复研究》
分析:
1. 生物量太小,文献报道的植物主要为杂草,生物量均较小,需要找高生物量的植物。加强植物驯化和栽培管理,提高其生物量。 如宝山董菜的的每公顷才3吨,如扩大到30吨,修复年数能减少到28年。
2. 富集系数不高。 如文献5中的杂草富集系数提高10倍,修复年数能大大减少。
3. 同样都是印度芥菜,在不同浓度和地点进行的试验,修复效率差别较大。
4. 修复植物的无害化处理技术较少研究。比如向日葵、油菜修复后籽实镉含量及食用油中镉含量。
5. 注重和农田管理措施(如浇水、耕地、有机肥施用)、特定微生物结合打组合拳,提高修复效率。
结论:
1. 土壤重金属镉污染植物修复效果非常不理想。需要加强寻找、筛选、培育超累积植物,并通过现代生物学手段进行改良。加强驯化和栽培管理提高植物生物量和富集系数。
2. 以上修复试验基本为盆栽模拟试验,试验研究很多,但利用植物修复镉污染土壤的实例极少。从试验研究到成熟的植物修复技术还有很长的一段路要走。
3. 尽量选择环境条件较好的基地,避开污染源。
4. 对投入物特别是鸡粪、猪粪等工厂化饲料养殖的粪肥进行调查或检测。
5. 和油菜合理轮作,降低土壤重金属水平。