重金属污染土壤原位钝化修复研究进展

重金属原位钝化技术是一种污染土壤的修复方法,指向污染土壤添加一些活性物质（钝化修复剂）,以降低重金属在土壤中的有效浓度或改变其氧化还原状态,从而有效降低其迁移性、毒性及生物有效性.本文基于原位钝化修复剂种类、研究方法、评价指标、作用机制以及风险评价等方面的研究,深入分析了该领域的研究现状和存在问题,并提出了今后研究的重点.目前广泛使用的钝化修复剂主要有粘土矿物、磷酸盐、有机堆肥及微生物材料等.由于土壤结构和组分的复杂性,钝化修复剂的作用机制尚不完全清楚,其可能的机制主要包括沉淀反应、化学吸附与离子交换、表面沉淀、有机络合和氧化还原等.今后应加强从分子水平研究重金属的钝化机制,重点关注钝化修复重金属污染土壤时存在的潜在风险以及钝化修复的长期田间效应.     

溶磷微生物在钝化和植物修复重金属污染土壤中的作用

钝化和植物修复是重金属污染土壤修复的重要技术手段,而溶磷微生物可进一步增强钝化和植物修复重金属污染土壤的作用。介绍了钝化和植物修复重金属污染土壤的基本原理,总结了溶磷微生物对土壤中难溶性磷酸盐的溶解、利用磷酸盐钝化修复重金属污染土壤、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复的强化以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的研究进展,探讨了溶磷微生物对重金属的抗性及其溶磷机理、溶磷微生物对磷酸盐钝化修复重金属污染土壤的强化作用机理以及溶磷微生物强化植物修复重金属污染土壤的作用机理。旨在为生物修复重金属污染土壤研究提供一定的理论依据和技术支撑。     

土壤氟形态与氟污染土壤修复

我国土壤氟污染问题严峻,给部分地区人体健康和生态安全造成严重威胁,但土壤氟污染与防治问题仍没有受到人们的广泛关注.本文概述了土壤中氟的存在形态以及发生的主要化学反应,综述了近年来国内外有关氟污染土壤修复的研究进展,提出了今后氟污染土壤修复的研究方向,以期为氟污染土壤的修复提供借鉴和参考.土壤中氟主要分为5种形态,其中90%以上以残渣态存在,土壤溶液中的氟主要发生沉淀-溶解、络合-解离和吸附-解吸等反应来维持水-土系统中的氟平衡.目前,氟污染土壤修复技术研究主要集中在化学固定修复技术、化学淋洗技术、电动修复技术以及植物修复技术.今后需要重点研究氟在土壤中的赋存形态及其影响因子,筛选功能微生物和植物,开发联合修复技术以修复氟污染土壤.     

解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染问题日益严重,具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。解磷微生物能够依靠自身的代谢产物或通过与其他生物的协同作用,将土壤中的难溶性磷转化为可供植物吸收利用的磷,具有多重植物促生长功能和重金属解毒能力,可在重金属毒害水平下,促进植物生长、提高植物抗病能力、克服重金属对植物生长的不利影响,从而增强重金属修复植物的生存竞争力。从解磷微生物的研究现状入手,介绍了解磷微生物对土壤重金属污染的修复能力,综述了解磷微生物对土壤重金属污染修复的作用机制,分析了目前解磷微生物在重金属修复过程中存在的问题,并提出了今后研究的方向,为重金属污染土壤的修复提供了新思路。     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

赤泥在重金属污染治理中的应用研究进展

尽管赤泥在重金属污染环境修复研究中的应用越来越受到重视,但赤泥给污染环境修复带来突破的同时也给环境带来风险.目前,在赤泥的重金属环境修复研究中,针对赤泥的修复效果和修复过程研究较多,而对赤泥的钝化机理研究不够深入,赤泥修复的环境安全风险评价才刚起步.本文对近年来国内外关于赤泥修复重金属污染的研究进行综述,并指出了赤泥在今后的重金属污染治理中应加强的方向:一是深入赤泥对重金属钝化机制的研究;二是探索有效的赤泥安全评价方法;三是联合赤泥修复和生物修复技术(植物和微生物)对重金属和有机物复合污染进行修复.     

豆科植物修复土壤重金属污染研究进展

随着经济的发展, 生态环境污染日趋严重, 其中土壤重金属污染成为一个突出问题。利用植物修复土壤重金属污染是当前环境科学和生态学领域的研究热点之一。采用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染是一种有效的植物修复方法, 它不仅可以利用根瘤菌与豆科植物互利共生的优势来抵抗重金属胁迫, 而且其固氮作用有助于提高土壤养分。通过文献检索分析, 收集整理了我国现已发现的具有土壤重金属污染修复潜力的豆科植物, 并对根瘤菌修复土壤重金属污染的机理以及根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究进展进行了综述, 以期为今后利用根瘤菌-豆科植物共生体系修复土壤重金属污染的研究和实践提供参考。     

功能内生菌强化超积累植物修复重金属污染土壤的研究进展

土壤重金属污染已成为威胁人类健康和经济可持续发展的重大环境问题。内生菌-超积累植物联合修复是近年来发展起来的一种重金属污染土壤的生物修复技术,不仅能促进植物生长、提高其重金属抗性,同时,还可以改变重金属的形态和迁移率,提高植物修复的效率,具有广阔的应用前景。现概述植物内生菌(plant growth promoting endophyte, PGPE)的特征、种类以及促进超积累植物生长的作用机理,综述近年来国内外有关功能内生菌协同超积累植物修复重金属污染土壤的应用现状和研究进展,同时展望内生菌协同超积累植物修复土壤重金属的研究思路,旨在为今后土壤重金属污染治理提供新的思路和理论依据。     

工业大麻对重金属污染土壤的治理研究进展

由于工业、农业、废水处理、建筑和采矿等一系列人为活动造成土壤的污染程度日益严重,致使土壤不能用于粮食等作物生产.如何深入治理重金属污染土壤已成为当今研究的热点.由于传统的治理重金属污染技术非常昂贵,并存在二次污染的风险,促使研究者寻求新的治理技术.而植物修复技术以其价廉、清洁、不破坏环境、不会造成二次污染等特性逐步引起了学术界和政府部门的广泛重视.近年来,工业大麻以其优良的修复特性和利用价值已成为修复重金属污染土壤的候选植物之一.在此重点论述了重金属对工业大麻的影响及其在大麻不同部位的分布;工业大麻对重金属的吸收能力以及工业大麻对重金属污染土壤修复的优良特性,最后对工业大麻修复重金属污染土壤技术存在的不足等进行归纳总结,以便为工业大麻对重金属污染治理研究及耐重金属或超富集工业大麻品种的选育和栽培技术研究提供指导.     

多环芳烃和重金属复合污染土壤生物修复研究进展

多环芳烃(PAHs)和重金属是土壤环境中有机和无机污染物的典型代表，二者来源广泛且能在土壤中长期存在，极易造成复合污染。研究表明，PAHs和重金属共存时会发生复杂的相互作用，使复合污染土壤修复往往比单一污染土壤修复更加困难。生物修复具备成本低、不造成二次污染、适用于大范围修复等优势，是极具应用前景的PAHs和重金属复合污染土壤修复技术。本文总结了土壤中PAHs和重金属复合污染的分布特点及交互作用，对PAHs和重金属复合污染土壤生物修复技术作用机理及研究进展进行了综述，并对PAHs和重金属复合污染土壤生物修复技术的发展提出了展望。     

植物根际促生菌及丛枝菌根真菌协助植物修复重金属污染土壤的机制

植物修复是一种前景广阔的重金属污染土壤的主要修复技术,在微生物的协助下效果更为显著。植物根际促生菌可通过分泌吲哚-3-乙酸(IAA)、产铁载体、固氮溶磷等方式促进植物生长、改善植物重金属耐受性,从而有效提高重金属污染土壤的植物修复效率。菌根真菌是土壤-植物系统中重要的功能菌群之一,可侵染植物根系改变根系形态和矿质营养状况,通过菌丝体吸附重金属,也可产生球囊霉素、有机酸、植物生长素等次生代谢产物改变重金属生物有效性。植物根际促生菌与丛枝菌根真菌可对植物产生协同促生作用,在重金属污染土壤修复中具有一定应用潜力。目前,国内外关于植物根际促生菌和丛枝菌根真菌互作已有大量研究,而二者的相互作用机理仍处于探索阶段。本文综述了近年来国内外植物根际促生菌和丛枝菌根真菌在重金属污染土壤植物修复中的作用机制,并对其研究前景进行展望。     

Investigation of the Effects of Phosphate Fertilizer Application on the Heavy Metal Content in Agricultural Soils with Different Cultivation Patterns

The use of phosphate fertilizers is essential in agriculture, because they supply farmland with nutrients for growing plants. However, heavy metals might be included as impurities in natural materials and minerals, so heavy metals can also be present in phosphate fertilizers or other chemical fertilizers. The aim of this work was to assess the heavy metal content and contamination status of agricultural soils in the Hamadan province of Iran used for the cultivation of different crops, including cucumber, potatoes, and sugar beet. Surface soil samples were collected and analyzed to determine the total concentration of specific elements (As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, and Zn), before the pollution index was calculated for each element. Soils used for the cultivation of the three types of crop were not contaminated with As, Cr, Cu, Pb, or Zn. However, the pollution indices for Cd were 1.1, 4.4, and 3.8 in cucumber, potato, and sugar beet fields, respectively, which indicated moderate, high, and high levels of contamination, respectively. Soils from potato and sugar beet fields were heavily contaminated with Cd, which may have resulted from long-term overuse of phosphate fertilizers.     

我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展

我国从上世纪90年代中后期开始土壤重金属（含类金属砷）污染的植物吸取修复研究及技术探索,先后发现了一批具有较高研究价值和应用前景的铜、砷、镉、锰等重金属的积累或超积累植物,并从重金属耐性和超积累生理机制、植物吸取修复的根际过程与机制、吸取修复强化措施和修复植物处置与资源化利用等方面进行了研究,同时开展了植物吸取修复技术的示范与应用,已有一些较成功的植物修复工程应用案例,使我国重金属污染土壤植物修复技术,尤其是植物吸取修复技术在国际上产生了较强的影响力。本文就近年来我国土壤重金属污染植物吸取修复研究进展进行了综述,并对今后的发展趋势进行了展望。     

In-Situ Remediation of Lead–Zinc Polymetallic Mine Contaminated Soils by MnFe2O4 Microparticles

In-situ remediation is a practical approach to remediate soils contaminated with heavy metals. The MnFe₂O₄ microparticles (MM) were prepared for the in-situ remediation of contaminated soils from a lead–zinc polymetallic mine in Inner Mongolia province, China. The effects of MM dosage, pH on remediation efficiency, were determined with static vibration leaching experiment, and the release risk of heavy metals of treated soil was studied by column leaching experiment. The results showed that the leached Cu, Pb, Zn, and As concentration decreased drastically with increasing MM dosage, when the dosage was lower than 10 g/kg. Moreover, the decrease of pH caused increase of leached concentration of Cu, Pb, Zn, but slight decrease of leached As concentration. For the amended soil, concentrations of leached heavy metals were lower than Grade III limit of Chinese Environmental Quality Standards for Ground and Surface water (GB3838-2002) under simulated acid rain leaching condition. In comparison with non-amended soils, the total amount of Cu, Pb, Zn, and As release from amended soils was reduced by 93.6%, 69.2%, 57.0%, and 99.7%, respectively. The MM is a kind of promising amendment for heavy metals contaminated soil.     

Understanding molecular mechanisms for improving phytoremediation of heavy metal-contaminated soils

Heavy metal pollution of soil is a significant environmental problem with a negative potential impact on human health and agriculture. Rhizosphere, as an important interface of soil and plants, plays a significant role in phytoremediation of contaminated soil by heavy metals, in which, microbial populations are known to affect heavy metal mobility and availability to the plant through release of chelating agents, acidification, phosphate solubilization and redox changes, and therefore, have potential to enhance phytoremediation processes. Phytoremediation strategies with appropriate heavy metal-adapted rhizobacteria or mycorrhizas have received more and more attention. In addition, some plants possess a range of potential mechanisms that may be involved in the detoxification of heavy metals, and they manage to survive under metal stresses. High tolerance to heavy metal toxicity could rely either on reduced uptake or increased plant internal sequestration, which is manifested by an interaction between a genotype and its environment.A coordinated network of molecular processes provides plants with multiple metal-detoxifying mechanisms and repair capabilities. The growing application of molecular genetic technologies has led to an increased understanding of mechanisms of heavy metal tolerance/accumulation in plants and, subsequently, many transgenic plants with increased heavy metal resistance, as well as increased uptake of heavy metals, have been developed for the purpose of phytoremediation. This article reviews advantages, possible mechanisms, current status and future direction of phytoremediation for heavy-metal–contaminated soils.     

根际圈在污染土壤修复中的作用与机理分析

根际圈以植物根系为中心聚集了大量的生命物质及其分泌物,构成了极为独特的“生态修复单元”。本文叙述了根在根际圈污染土壤修复中的生理生态作用,富集、固定重金属,吸收、降解有机污染物等功能;菌根真菌对根际圈内重金属的吸收、屏障及螯合作用,对有机污染物的降解作用;根际圈内细菌对重金属的吸附与固定,对有机污染物的降解作用以及根际圈真菌和细菌的联合修复作用等,同时对可能存在的机理进行了分析,认为根际圈对污染土壤的修复作用是植物修复的重要组成部分和主要理论基础之一,并指出利用重金属超富集植物修复重金属污染土壤具有广阔的应用前景;筛选对水溶性有机污染物高吸收富集及其根 发泌能力强的特异植物,同时接种利于有机污染物降解的专性或非专性真菌和细菌可能会成为有机污染土壤植物修复研究的重要方向之一。     

重金属污染的植物修复及相关分子机制

随着近代工业的发展,土壤重金属污染问题日益严重。重金属即使在极低浓度下仍然可以对人畜造成健康上的威胁,因此迫切需要有效的修复方法对土壤进行修复。生物修复,特别是植物修复目前已经成为重金属污染修复的重要手段之一,了解相关植物的重金属解毒和积累分子机制是提高修复效率、解决重金属污染问题的基础。文中以土壤修复方式为起点,结合植物吸收积累重金属以及解毒的相关分子机制研究,探讨了植物修复的发展现状以及趋势。