持久性有机污染土壤的植物修复及其机理研究进展

随着人类对化学品的依赖程度越来越高,环境的有机污染状况也越来越严重.有机污染土壤的植物修复是指利用植物在生长过程中,吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法,具有应用成本低、生态风险小、对环境副作用小等特点.本文综述了近年来国内外有机污染土壤的植物修复研究进展情况,重点介绍了多氯联苯、多环芳烃、农药和硝基芳香化合物等持久性有机污染物的植物修复,阐述了有机污染土壤植物修复的关键机制,并分析了该技术在实际工程应用中的局限性及应考虑的因素.最后,指出了今后该领域的重点研究方向.     

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。     

植物内生细菌在植物修复重金属污染土壤中的应用

土壤重金属污染是威胁人群健康和经济可持续发展的重要环境问题。植物修复具有经济、环保等特点,已成为治理重金属污染土壤的重要技术。如何提高植物对重金属的抗性、促进植物生长是影响植物修复效率的关键之一。内生菌群-植物共生关系在此方面具有独特优势。其中,植物内生细菌可改善植物营养、降低植物病菌感染、影响酶活性,以及分泌激素、含铁载体和有机配位体等,进而提高超积累植物对重金属的吸收作用。本文综述了近年来国内外关于抗重金属植物内生细菌筛选与应用的研究进展,分析了内生细菌促进植物生长、增强植物对重金属抗性、促进重金属向茎叶转移的机理,阐述了植物内生细菌在重金属污染土壤修复中的应用前景与研究重点。     

AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理

土壤重金属污染威胁人类健康和整个生态系统,而高效、低耗、安全的生物修复技术显示出了极大的应用潜力,特别是利用植物-微生物共生体增强生物修复效应的应用.丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizae,AM)真菌是一类广泛分布于土壤生态系统中的有益微生物,能与90％以上的陆生高等植物形成共生体.研究发现,AM真菌能够增强宿主植物对土壤中重金属胁迫的耐受性.当前,利用AM真菌开展重金属污染土壤的生物修复已经引起环境学家和生态学家的广泛关注.基于此,围绕AM真菌在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展,从物理性防御体系的形成、对植物生理代谢的调控、生化拮抗物质的产生、基因表达的调控等角度探究AM真菌在重金属污染土壤生物修复中的作用机理,以期为利用AM真菌开展重金属污染的生物修复提供理论依据,并对本领域未来的发展和应用前景进行了展望.     

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.     

污染土壤植物修复效率影响因素研究进展

为提高植物修复技术对污染土壤的修复效率,根据当今植物修复技术在污染土壤修复中的应用现状及发展趋势,对近年来国内外植物修复技术的各种影响因素进行分析。首先从污染物的理化性质及其交互作用、土壤与气象因子、植物种类及其根际效应以及栽培措施等方面,系统论述影响土壤中重金属污染物及有机污染物植物修复效率的主要因素,阐述植物添加剂对植物修复效率的影响。最后指出植物修复今后研究的重点:营造促进植物生长发育的环境,针对影响植物修复效率的各个因素对植物修复技术进行改良及强化,并合理应用植物添加剂,提高植物修复效率。     

有机物及重金属植物修复研究进展

植物修复技术是近年来发展起来的一种非常有前途的生物治理技术 ,也是当前学术界研究的热点领域 .本文对植物修复的类型 ,植物修复土壤、水体有机污染物、重金属和某些放射性核素的过程、机理及可能影响因子作了概括和详尽讨论 ,并就国内外近年来植物修复技术在污染环境中的应用和研究成果进行了综述     

产铁载体根际菌在植物修复重金属污染土壤中的应用潜力

产铁载体根际菌(siderophore-producing rhizobacteria,SPR)是一类植物根际促生菌,在植物修复重金属污染土壤中可起重要的辅助作用.本文在综合分析国内外相关研究进展的基础上,阐述了SPR缓解重金属植物胁迫毒害的功能及其提高土壤重金属生物活性的机理,并指出SPR在促进重金属污染土壤中植物的生长、增强植物累积重金属的过程等方面具有较好的应用潜力.对当前研究中存在的SPR提高或降低植物累积重金属的矛盾现象也进行了分析.针对当前研究存在的不足,提出今后应深入研究SPR与植物(尤其是重金属超累积植物)之间的相互作用机理,进一步明确影响铁载体螯合、活化土壤重金属的关键因素,综合考虑铁载体对土壤重金属生物活性和对植物吸收重金属的影响,探索在重金属污染土壤中提高SPR定殖能力的强化方法.     

固定化微生物技术修复多氯联苯污染土壤的应用前景

多氯联苯(PCBs)是一类持久性有机污染物,生物危害性极大,流入环境后易被土壤颗粒吸附而长期蓄积在土壤中.运用生物技术修复PCBs污染土壤一直是国内外学者研究的热点.其中固定化微生物技术因其独特的优势而具备了较高的开发与应用价值.本文简要评述了当前PCBs污染土壤的主要修复技术,并通过分析固定化微生物技术的特点及其在有机污染土壤修复方面的研究进展,论述了运用该技术修复PCBs污染土壤的可行性以及所面临的关键科学问题.     

污染土壤淋洗修复技术研究进展

土壤淋洗修复技术是一种行之有效的污染土壤治理技术,适合于快速修复受高浓度重金属和有机物污染土壤与沉积物。本文综述了土壤淋洗修复技术的特点、技术流程、土壤淋洗剂的研究与应用进展,指出异位土壤淋洗修复技术因修复效果稳定,易于实现系统控制和废弃物减量化等优点而具有更广阔的应用前景,天然螯合剂和生物表面活性剂等环境友好型淋洗剂正逐渐取代人工螯合剂和化学表面活性剂成为土壤淋洗剂研究的主流方向,而现代超分子化学的引入和发展有可能对复合污染土壤的高效淋洗修复研究产生新的影响。     

重金属污染土壤修复技术中有关淋洗剂的研究进展

淋洗法是修复污染土壤的一种很有效的方法 ,是对污染土壤生物修复的一种补充 ,使污染土壤修复的系统化成为可能。淋洗法就是使用淋洗剂来清洗土壤 ,使土壤中污染物随淋洗液流出 ,然后对淋洗液及土壤进行后续处理 ,从而达到修复污染土壤的目的。而淋洗剂的选择是影响这一技术效率高低的主要因素之一。本文对目前淋洗剂的应用情况 ,作用机制进行了总结和评价。探讨了天然有机酸、生物表面活性剂等对环境影响小的淋洗液的应用前景。并根据“以废治污”的指导思想提出并分析了以柠檬酸废水和味精废水作为淋洗剂修复重金属污染土壤的可行性。     

Biological technologies for the remediation of co-contaminated soil

Compound contamination in soil, caused by unreasonable waste disposal, has attracted increasing attention on a global scale, particularly since multiple heavy metals and/or organic pollutants are entering natural ecosystem through human activities, causing an enormous threat. The remediation of co-contaminated soil is more complicated and difficult than that of single contamination, due to the disparate remediation pathways utilized for different types of pollutants. Several modern remediation technologies have been developed for the treatment of co-contaminated soil. Biological remediation technologies, as the eco-friendly methods, have received widespread concern due to soil improvement besides remediation. This review summarizes the application of biological technologies, which contains microbial technologies (function microbial remediation and composting or compost addition), biochar, phytoremediation technologies, genetic engineering technologies and biochemical technologies, for the remediation of co-contaminated soil with heavy metals and organic pollutants. Mechanisms of these technologies and their remediation efficiencies are also reviewed. Based on this study, this review also identifies the future research required in this field.     

Assessing the applicability of phytoremediation of soils with mixed organic and heavy metal contaminants

Soil pollution is a major environmental problem and many contaminated sites are tainted with a mixture of organic and heavy metal contaminants. Compared to other remedial strategies, phytoremediation is a low cost, environmentally-friendly, sustainable means of remediating the contamination. This review first provides an overview of phytoremediation studies where the soil is contaminated with just one type of pollutant (heavy metals or organics) and then critically evaluates the applicability of phytotechnologies for the remediation of contaminated sites where the soil is polluted by a mixture of organic and heavy metal contaminants. In most of the earlier research studies, mixed contamination was held to be detrimental to plant growth, yet there were instances where plant growth was more successful in soil with mixed contamination than in the soil with only individual contaminants. New effective phytoremediation strategies can be designed for remediation of co-contaminated sites using: (a) plants species especially adapted to grow in the contaminated site (hyperacumulators, local plants, transgenic plants); (b) endophytic bacteria to enhance the degradation in the rizhosphere; (c) soil amendments to increase the contaminants bioavailability [chelating agents and (bio)surfactants]; (d) soil fertilization to enhance the plant growth and microbial activity in the soil; and (e) coupling phytoremediation with other remediation technologies such as electrokinetic remediation or enhanced biodegradation in the rhizosphere.     

基于文献计量的细菌-生物炭协同修复重金属污染土壤研究进展

为提高重金属污染土壤可持续修复效能,研究生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复作用。基于文献计量学分析及重金属污染土壤修复背景,总结了细菌与生物炭对土壤重金属的稳定化特征及菌炭间的相互作用,分析了单一生物炭或细菌对重金属污染土壤修复的局限性,强调了细菌-生物炭协同修复技术的优势,阐述了细菌与生物炭主要通过离子交换、固定作用、氧化还原作用和迁移作用等重要机制有效修复重金属污染土壤,揭示了细菌-生物炭协同作用在重金属污染土壤修复中的巨大应用价值。文献计量学研究表明,生物炭与细菌对重金属污染土壤的协同修复已得到广泛关注。目前认为:生物炭与细菌的协同作用可有效改良土壤理化性质及提高土壤修复效率,也可促进植物生长及植物修复进程;生物炭对细菌影响具有双重性质,可促进细菌生长,也可能对细菌产生毒害;细菌可改变生物炭的理化性质,进而强化生物炭的重金属固定性能;细菌协同生物炭联合修复重金属污染土壤过程中,生物炭主导吸附和固定,细菌则发挥活化和解毒等功能;优化细菌-生物炭组合形式,发展混合细菌与多种类生物炭协同技术,是复合重金属污染土壤可持续修复亟待解决的重要问题;进一步揭示细菌与生物炭对重金属污染土壤的耦合作用及长效作用机制,规避生物炭生产和应用中的潜在生态健康风险,研发新型高效能细菌与生物炭复合体是细菌协同生物炭可持续修复重金属污染土壤应用领域面临的挑战。     

土壤污染的生物修复技术研究进展

土壤污染是当今面临的一个重要环境问题。常规的土壤污染治理技术,如物理及化学治理技术,由于其技术要求高或经济成本昂贵,对土壤结构的扰动破坏严重,因而对其大规模的推广应用存在较大问题。而生物修复技术已被证明是一项非常有应用前景的新技术,成为土壤污染治理研究领域的一个热点,本文综述了近年来有机物及重金属土壤污染的生物修复机理和研究进展,并对其治理技术的最新研究动态、存在问题及发展趋势做了初步的讨论。     

土壤-植物系统复合污染研究进展

土壤-植物系统复合污染研究是污染生态学的科学前沿,对于农业环境的生态安全具有重要意义．本文对复合污染概念的由来及其内涵的发展、土壤-植物系统可能发生的复合污染类型及其研究进展、土壤-植物系统复合污染所导致的生态效应及其定量表征进行了较为系统的概述,提出了土壤-植物系统中重金属-有机污染物和有机污染物-病原微生物也是复合污染的重要类型．指出了多种污染物交互行为、次生产物及其老化、分子毒理机制等方面的研究是今后土壤-植物系统复合污染的研究重点．同时对复合污染的研究方法以及结果的应用进行了展望,为土壤污染的预警防治与修复提供依据。     

抗逆放线菌的多样性、功能特性及其在环境修复中的应用

放线菌(actinomycetes)是一类可生存于各种极端环境的特殊菌群,具备较强的抗逆特性。其种类丰富,功能多样,适应性强,已被广泛用于抗生素开发、生物防治和环境修复等领域。放线菌可调节土壤微生物群落结构、介导营养元素转化和植物吸收、催化有机污染物降解及重金属的氧化还原过程,该特性赋予其在土壤改良、地力维持和污染物去除等方面广阔的环境应用前景。本文综述了放线菌的多样性、环境分布以及放线菌对环境改良和污染物去除的特性与机制,结合在环境修复领域的应用现状,总结了放线菌修复技术的优势及发展方向。     

Remediation of contaminated soils by biotechnology with nanomaterials: bio-behavior,applications, and perspectives

Soil contamination caused by heavy metals and organic pollutants has drawn world-wide concern. Biotechnology has been applied for many years to the decontamination of soils polluted with organic and inorganic contaminants, and novel nanomaterials (NMs) has attracted much concern due to their high capacity for the removal/stabilization/degradation of pollutants. Recently, developing advanced biotechnology with NMs for the remediation of contaminated soils has become a hot research topic. Some researchers found that bioremediation efficiency of contaminated soils was enhanced by the addition of NMs, while others demonstrated that the toxicity of NMs to the organism negatively influenced the repair capacity of polluted soils. This paper reviews the application of biotechnology and NMs in soil remediation, and further provides a critical view of the effects of NMs on the phytoremediation and micro-remediation of contaminated soils. This review also discusses the future research needs for the combined application of biotechnology and NMs in soil remediation.     

中国土壤重金属污染修复研究展望

文章通过对土壤重金属污染相关文献进行研究分析,从我国土壤重金属污染的现状、修复技术应用和研究前景等方面进行了系统综述,重点分析了我国土壤重金属污染修复技术的应用和研究前景。超富集植物修复是一种新兴的绿色生物技术,成本较低,易操作,是土壤污染治理的环境友好技术。微生物修复具有成本低、无二次污染、对环境影响小、效率高等特点,可在一定程度上带来经济效益和生态效益,是一种理想的绿色修复方法。并指出筛选和培育生物量大、适应性强、富集能力强、易栽培且具经济效益的超富集植物、利用大型真菌吸收和富集土壤重金属、组合运用多种修复技术、结合应用分子生物学技术和基因工程技术和加强土壤重金属污染修复效果的评价将是今后研究的重点和热点。