金属矿山土壤重金属污染生物修复研究进展

金属矿区及周边土壤重金属污染已成为严重的环境问题之一。重金属污染使土壤质量下降,生态系统退化,同时污染农作物,威胁到人类的健康。目前,修复重金属污染土壤的方法很多,包括物理、化学、生物等方法。其中生物修复法近年来得到了特别的重视,并取得了显著进展。文章全面介绍了目前各种生物修复技术:植物修复、微生物修复以及微生物-植物联合修复,包括修复原理、进展、优缺点等。矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量重金属,结合目前生物修复技术及其应用,对金属矿山重金属污染土壤的整体修复提出设想,并进一步指出发展方向:将基因工程引入植物的重金属修复;构建菌根-植物-微生物修复体系,促进土壤重金属污染的生物修复。     

微生物强化植物富集重金属的机理

目前,全国有10%以上的耕地受到重金属污染,严重威胁了人类健康和生态系统安全。植物-微生物联合修复技术作为一种微生物强化植物修复技术,具有高效、低耗、安全等优点,修复重金属污染土壤具有极大的潜力,逐渐成为国内外研究热点。植物-微生物联合修复技术是一种微生物强化植物修复技术,用来修复重金属污染的土壤,文主要论述了微生物强化植物富集重金属的机理。     

土壤重金属污染的调控机理及应用研究

土壤重金属物污染的调控机理和应用研究,是国内外重金属污染土壤修复技术研究的热点和前沿领域。通过利用生物作用、理化措施等调控技术,可降低土壤中重金属的有效态浓度,降低其生物有效性及迁移性。文章阐述了利用植物、微生物、化学改良剂等修复土壤重金属污染的调控机理、影响因素、应用技术等方面的研究现状,讨论了植物修复、微生物作用、固定沉淀、吸附络合、有机络合及螯合、离子拮抗等原理与措施,并提出了其研究应用的发展趋势和展望。     

重金属污染土壤的植物修复及其机理研究进展

土壤污染是急需解决的环境问题,植物修复技术利用超积累植物吸收土壤中的重金属,达到清除土壤重金属污染。介绍了植物修复技术方法和植物修复的作用机理及研究进展,植物修复技术方法主要包括植物萃取技术、植物转化技术、植物挥发技术和植物稳定技术;植物修复的作用机理主要包括植物吸收重金属的生理学、分子生物学机理,重金属在植物体内亚细胞分布和化学形态,植物对根际土壤重金属的活化以及植物体内的金属有机配位体的研究进展。     

重金属超积累植物的研究进展

土壤重金属污染是当前面临的一个重大环境问题,而土壤重金属污染的植物修复尤其是超积累植物的应用是治理污染土壤的重要手段之一。文章介绍了重金属超积累植物的概念和作用,详细综述了近年来重金属超积累植物的研究成果,包括其富集特征、种质资源、种属及时空地域分布特点以及其吸收重金属的生物学机理等,并对该研究领域存在的问题及今后的研究方向与应用作了简要的探讨。以期引起人们对该领域的重视,并为国内在超积累植物的相关研究方面提供参考。     

石油和重金属污染土壤的微生物修复研究进展

土壤石油和重金属污染严重,需要合适的修复技术,微生物技术在修复污染土壤方面有广阔的应用前景。文章介绍了石油污染土壤的微生物修复相关技术-生物刺激、生物强化、固定化微生物、微生物-植物联合修复以及电动-微生物联合修复,分析了现有工作的不足,预测了研究趋势;介绍了修复重金属污染土壤的微生物吸附技术及微生物-植物、化学钝化-微生物联用技术,阐述了修复过程对重金属的形态和生物可利用性的影响,指出了现有研究的缺陷和可开展的工作。在此基础上,扼要分析了石油与重金属的交互作用和污染效应,提出了两者复合污染土壤微生物修复技术的研究方向,为微生物修复技术的应用和推广提供了一定的思路。     

土壤重金属污染修复的研究

概述了土壤重金属污染的来源、现状、污染特点及其存在形态和作用机理。分析评论了土壤污染防治的三种主流技术：工程治理措施、化学治理措施和生物修复法,并指出了各自优缺点。也从物理、化学、植物与微生物联合修复方面全面地介绍了国内外重金属污染土壤的治理方法及最新进展,就其原理、实例、优缺点和合理应用等问题作了阐述。另外,还着重阐明了修复技术的概念、机理、影响因素、优势及可行性。同时,提出了当前土壤重金属污染与修复技术研究的重点,并在此基础上提出一些见解和看法,为今后这方面的研究提供一些参考。     

铬污染土壤的微生物修复技术研究进展

在总结国内外相关研究基础上,介绍了土壤环境中铬（Cr）的污染来源、现状及其对生物的危害,阐述了Cr在土壤中的存在形态和转化机理,并重点综述了土壤重金属Cr（VI）污染的微生物修复机理：土壤中的Cr可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到Cr污染土壤修复的目的.此外,针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复Cr污染土壤效果的措施,并对土壤Cr污染微生物修复的发展趋势进行了展望.     

土壤重金属污染研究回顾与展望Ⅱ——基于三大学科的研究热点与前沿分析

文章基于三大学科——环境科学、土壤科学、环境工程,采用内容分析法对Web of Science引文数据库和中国知网(CNKI)期刊数据库检索出的土壤重金属污染相关文献进行了研究,从土壤重金属污染来源、危害、治理方法及生物修复技术等方面,重点分析了目前国内外学者在土壤重金属污染治理和修复技术问题的研究前沿和重点:生物修复技术是土壤污染治理的环境友好技术,微生物修复和植物修复技术结合使用,并加以化学与工程、农艺等其他措施来强化能较好地提高重金属污染修复的效率。并从重金属富集植物、组合修复技术及基因工程技术三方面对未来的研究热点进行了展望。     

固定化微生物技术修复重金属污染土壤的研究进展

土壤修复产业在推进双碳行动、提高土壤碳汇能力上有着举足轻重的地位，而重金属污染具有的隐蔽性、持久性和不可逆性使得我国土壤重金属污染持续积累，影响了双碳目标的实现。固定化微生物技术作为生物修复法的一种，既可以减少传统的物理法、化学法在修复过程中产生的能源消耗和二次污染，又可以提高微生物密度、维持微生物活性，因此在修复重金属污染土壤方面具有广阔的发展前景。本文从固定方法、载体种类、微生物种类3个角度介绍了固定化微生物技术的分类，总结了该技术修复重金属污染的机理。根据不同的应用场景选择适配的载体和微生物可以达到事半功倍的效果。本综述汇总了固定化微生物技术在近五年内的研究发展现状，研究表明该技术可以有效修复重金属污染土壤，新型载体和新型微生物可以满足多种应用需求，还可以与植物修复技术联用以达到更加绿色低碳的修复效果。考虑到该技术未来的发展潜力，提出了固定化微生物技术的发展方向，旨在为固定化微生物技术修复重金属污染土壤的发展提供参考。     

用分级方法评估土壤对重金属的缓冲能力

研究了不同Cd,Zn,Cu和Pb负荷对5种土壤(油黄泥土、棕红壤、红壤、石砂土和紫砂土)中的重金属形态的影响,分析了不同土壤对重金属的缓冲作用及其影响因素.结果表明,未污染土壤中的重金属主要以残余态为主,占土壤重金属总量的51%以上.随着土壤重金属负荷的提高,土壤中交换态重金属的比例增大,残余态比例下降,有效性提高,对重金属的缓冲作用下降.由于Cd,Zn,Cu和Pb本身的特性不同,土壤中各组分与Cd,Zn,Cu和Pb的结合方式及程度不同.当外源重金属进入土壤后,土壤对重金属的缓冲性为:Pb>Cu>Zn Cd,酸性土壤和砂质土壤的缓冲能力较低.当重金属加入量较低时,重金属优先向氧化物结合态和有机质结合态转化;而当加入量较高时,向交换态和碳酸盐结合态转化的比例增加.土壤pH下降可使交换态Cd,Zn,Cu和Pb的比例递增,降低土壤对重金属的缓冲性,增加了重金属对环境影响的风险.      

提高植物修复效率的技术途径与强化措施

通过物理、化学或生物学手段,从土壤、植物及其生境3个方面着手来提高植物去除土壤重金属能力是植物修复技术应用研究的重要方向.对国内外植物修复过程中所应用的强化手段与辅助措施进行了一定的研究,分别阐述了施肥、水分管理、耕作栽培、修复剂、生物技术等方法的作用机制及应用效果.今后,植物修复技术需针对有应用前景的超富集植物进行生境特征的系统研究,并着重开发高效、低风险的土壤修复剂,注重植物修复成套技术的工程应用研究.     

不同来源重金属污染土壤中重金属的释放行为

根据重金属来源的不同把重金属污染土壤分为2类:外源重金属污染土壤和内源重金属污染土壤,后者重金属来自成土母质.2类污染土壤中的重金属在不同颗粒中的分布有很大差异:外源重金属污染土壤的重金属主要分布于细颗粒中,重金属具有明显的向细颗粒富集的特点;而内源重金属污染土壤的重金属颗粒分异特征相对不明显.提取试验表明,内源重金属污染土壤中重金属主要以残余态形式存在,较为稳定,释放较缓慢,内源重金属污染土壤颗粒磨细程度对土壤重金属释放的影响明显高于外源重金属污染土壤.pH对外源和内源重金属污染土壤中重金属的溶出均有较大影响.连续淋溶试验表明,外源重金属污染土壤释放重金属的强度虽然较高,但其释放持续时间较短;而内源重金属污染土壤释放重金属的强度较低,但其持续时间较长.      

New approach to studies of heavy metal redistribution in soil

The bioavailability and mobility of heavy metals in soils is dependent upon redistribution processes between solution and solid phases and among solid-phase components. This paper reviews the definitions and applications of two newly developed parameters, the redistribution index and the reduced partitioning parameter, in quantifying redistribution processes of heavy metals in contaminated soils. The redistribution index depicts the removal/attainment of metal-contaminated soils from/to the fractional distribution pattern characteristic of non-amended soils, while the reduced partitioning parameter quantifies the relative binding intensity of heavy metals in soils. Over time, metal salt-spiked and sludge-amended soils approached the fractional distribution pattern of non-amended soils. The rates of redistribution of metals and their binding intensity in soils were affected by the metal species, loading levels and soil properties. Metals in contaminated soils at low loading levels approach the fractional distribution pattern of non-amended soil more rapidly than those at high loading levels. The sequence order of approach by metals to the fractional distribution pattern of non-amended soil was: Cd>Cu>Ni=Zn>Cr. In both non-amended and contaminated soils, Cr had the highest binding intensity, Cd the lowest, and Cu, Ni and Zn, intermediate values. In addition to our own data, primarily on metal salt-spiked soils, these two indices are also used to evaluate redistribution processes of heavy metals in sewage sludge-amended soils from other published reports.     

Potential of weed species applied to remediation of soils contaminated with heavy metals

To screen out a series of ideal plants that can effectively remedy contaminated soils by heavy metals is the main groundwork of phytoremediation engineering and the first step of its commercial application on a large scale. In this study, accumulation and endurance of 45 weed species in ]6 families from an agricultural site were in situ examined by using the pot-culture field experiment, and the remediation potential of some weed species with high accumulation of heavy metals was assayed. The results showed that Solanum nigrum and Conyza canadensis can not only accumulate high concentration of Cd, but also strongly endure to single Cd and Cd-Pb-Cu-Zn combined pollution. Thus 2 weed species can be regarded as good hyperaccumulators for the remediation of Cd-contaminated soils. Although there were high Cd-accumulation in Artemigia selengensis, Znula britannica and Cephalanoplos setosum, their biomass was adversely affected due to action of heavy metals in the soils. If the problem of low endurance to heavy metals can be solved by a reinforcer, 3 weed species can be perhaps applied commercially.     

多元统计在土壤重金属污染源解析中的应用

土壤中重金属污染及其防治愈来愈受重视,查明污染源是有效治理污染的前提。本文总结了近年来国内外聚类分析、主成分分析、园子分析在土壤重金属溯源中的应用。针对以往研究工作的不足和存在的问题,指出了今后土壤重金属污染源解析研究中的新思路：（1）GIS技术与多元统计相结合生成的污染专题地图,可以更好地确定污染物来源;（2）利用富...     

交通活动对公路两侧土壤和灰尘中重金属含量的影响

为了解公路交通带来的重金属污染及其在公路两侧土壤中的分布规律,对相关研究结果的分析表明,含铅汽油、润滑油的燃烧,汽车轮胎、刹车里村的机械磨损等是公路两侧土壤和灰尘中重金属污染的重要来源.机动车辆排放的含重金属颗粒物或直接沉积在路面灰尘中,或通过干湿沉降沉积在公路两侧的土壤中,使得公路两侧土壤和灰尘中重金属出现不同程度的积累.一般地,公路两侧土壤中重金属含量随着距公路距离的增加呈指数形式下降.公路两侧土壤中重金属的含量及其分布格局因受交通流量、车辆类型、地形与路况、绿化带配置和风、降雨等气象条件的影响而异.     

Use of Azotobacter sp.as an indicator to detect the toxicity of heavy metals in soils

A physiological strain of microorganism - Azotobacter sp. has been adopted as an indicator to detect the toxicity of heavy metals in soils. The concentration of heavy metals to which Azotobacter sp. was behaving initially to have the resistance to heavy metals is defined as the critical poisoning concentration. The method of physiological threshold adopted can have a quantitative determination with reproducible results. The determined critical poisoning concentration is basically consistent with the results of heavy metals and arsenic toxicities to the bacteria reported recently in literatures. Total 9 typical soils, including 6 zonal soils and 3 purple soils, in the whole country were determined for the toxicities of 5 heavy metals and arsenic to Azotobacter sp. that resulted in 48 critical poisoning concentrations.     

密云水库上游金属矿区土壤中重金属形态分布及风险评价

研究了北京市密云水库上游金属矿区土壤中重金属环境污染和风险评价.从矿区周围采集了土壤和沉积物样品,分析了铁矿开采区和金矿开采区土壤样品中Cd、Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、V、Cr的总量及提取态重金属含量,采用Tucker3模型、风险评价编码法(RAC)探讨了矿区土壤中重金属污染程度.研究表明,金属矿区土壤中大多数重金属超出北京市土壤背景值.采用BCR逐级提取法分析土壤中重金属形态,矿区土壤中Mn可交换态含量占总量的20%～30%;Zn、Cd、Pb可交换态和易还原态(Fe-Mn氧化态)含量之和约分别占总量的17%～24%、10%～23%、30%～45%;Cr、Ni、V残渣态含量占总量的80%以上.Tucker3模型分析进一步表明矿区重金属的潜在危害性.密云水库上游铁矿开采区和金矿开采区土壤中Mn的风险指数为0.03%～55.18%和3.94%～67.16%,处于中高潜在生态风险,其它重金属潜在生态风险较低.该结论将为北京市矿山环境污染防治和密云水库的保护提供科学依据.     

Impact of industrial effluent on growth and yield of rice (Oryza sativa L.) in silty clay loam soil

Degradation of soil and water from discharge of untreated industrial effluent is alarming in Bangladesh. Therefore, buildup of heavy metals in soil from contaminated effluent, their entry into the food chain and effects on rice yield were quantified in a pot experiment. The treatments were comprised of 0, 25%, 50%, 75% and 100% industrial effluents applied as irrigation water. Effluents, initial soil, different parts of rice plants and post-harvest pot soil were analyzed for various elements, including heavy metals. Application of elevated levels of effluent contributed to increased heavy metals in pot soils and rice roots due to translocation effects, which were transferred to rice straw and grain. The results indicated that heavy metal toxicity may develop in soil because of contaminated effluent application. Heavy metals are not biodegradable, rather they accumulate in soils, and transfer of these metals from effluent to soil and plant cells was found to reduce the growth and development of rice plants and thereby contributed to lower yield. Moreover, a higher concentration of effluent caused heavy metal toxicity as well as reduction of growth and yield of rice, and in the long run a more aggravated situation may threaten human lives, which emphasizes the obligatory adoption of effluent treatment before its release to the environment, and regular monitoring by government agencies needs to be ensured.