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Bieby Voijant Tangahu,提Rozaimah谢赫阿卜杜拉,Hassan Basri Mushrifah伊德里斯,Nurina Anuar,穆罕默德Mukhlisin, ”回顾重金属(铅,汞柱)吸收通过植物修复的植物”,国际化学工程杂志》上, 卷。2011年, 文章的ID939161年, 31日 页面, 2011年。 https://doi.org/10.1155/2011/939161
回顾重金属(铅,汞柱)吸收通过植物修复的植物
文摘
重金属是最重要的环境污染物。几种方法已经用于清理环境从这些类型的污染物,但他们中的大多数是昂贵和难以得到最优的结果。目前,植物修复是一种有效的和负担得起的技术解决方案用于提取或删除不活跃的金属和金属污染物污染土壤和水。这种技术是环境友好的和潜在的成本效益。本文旨在编译一些信息关于重金属砷,铅和汞(Pb,和Hg)来源、影响及其治疗。也评论深深对植物修复技术,包括重金属吸收机制和几个相关研究主题。此外,它描述了几个来源和的影响,铅、汞对环境,为减少这种技术的优点,以及重金属植物修复技术的吸收机制以及影响因素的吸收机制。一些推荐常用的植物在植物修复和他们的能力来减少污染物也报道。
1。介绍
重金属污染物在环境中。旁边的自然活动,几乎所有的人类活动也有潜在贡献产生重金属的副作用。这些污染物迁移到noncontaminated领域如灰尘或渗滤液通过土壤和污泥含有重金属的传播事件的几个例子贡献对污染的生态系统1]。
几种方法已经被用来清理这些类型的污染物的环境,但他们中的大多数是昂贵和远离他们的最佳性能。化学技术产生大体积污泥和增加成本2];化学和热方法在技术上都是困难和昂贵,所有这些方法也可以降低土壤的有价值的组成部分(3]。一般来说,包括现场管理或分析土壤的挖掘和后续处理垃圾填埋场。这种处理方法完全转变其他地方的污染问题以及与交通相关的危害被污染的土壤和从垃圾填埋场污染物迁移到一个相邻的环境。土壤洗涤去除污染土壤是另一种方式来挖掘和处理垃圾。这种方法非常costy并产生富含重金属的残留,这需要进一步的治疗。此外,这些理化技术用于土壤修复提供土地使用作为植物生长介质,当他们删除所有生物活性(1]。
最近的关于环境污染问题发起的发展适当的技术来评估土壤中金属的存在和流动(4)、水和废水。目前,植物修复已成为一个有效的和负担得起的技术解决方案用于提取或删除不活跃的金属和金属污染物从土壤污染。植物修复是利用植物清除污染土壤、沉积物和水。这种技术是环境友好的和潜在的成本效益的。植物与特殊metal-accumulating能力被称为hyperaccumulator植物(5]。植物修复是独特的和有选择性的吸收能力的优势植物根系,易位,生物体内积累,整个植物体的污染物降解能力(3]。
许多种类的植物已成功地吸收污染物如铅、镉、铬、砷、从土壤和各种放射性核素。植物修复的一个类别,phytoextraction,可以用来去除重金属从土壤吸收金属的使用其能力对于植物生长至关重要(铁、锰、锌、铜、镁、钼、镍)。一些金属未知生物功能(Cd、铬、铅、有限公司Ag), Hg)也可以积累(5]。
本文的目标是讨论潜在的植物修复技术在治疗重型metal-contaminated方面,提供一个简短的关于重金属通过植物吸收机制,给一些描述性能的几种类型的植物吸收重金属和描述重金属在植物组织的命运,尤其是在砷(),铅(Pb)和水银(汞)。本研究相关的研究项目,旨在识别潜在的植物在热带国家如马来西亚,可以吸收从石化废水重金属污染物。
2。环境中重金属:源和效应
重金属通常被定义为与金属元素的属性和一个原子序数> 20。最常见的重金属污染物是Cd,铬、铜、汞、铅和锌。土壤中金属是自然的组件(6]。这些金属微量元素是植物生长所必需的,如锌、铜、锰、镍、和公司,而其他人则未知的生物功能,如Cd,铅,汞(1]。
金属污染的有害影响生物系统,不进行生物降解。有毒重金属如铅、Co、Cd可以区分从其他污染物,因为他们不能被生物降解,但可以在生物积累,从而导致各种疾病和紊乱甚至在相对低浓度(7]。土壤重金属,与住宅的数千年,高等生物构成无数的健康危险。他们也被认为是对植物的生长有影响,地面覆盖和有负面影响对土壤微生物区系(8]。众所周知,重金属不能被身体化学退化,需要删除或被转换成无毒的化合物(1]。
2.1。砷()
砷(原子序数33)是一个银灰色的脆性晶体原子重量为74.9,比重5.73,熔点817°C (28 atm),沸点613°C,蒸汽压在372°C[1毫米汞柱9]。砷是一种semimetallic元素与化学符号“”。砷是无嗅无味的。可以与其他元素结合,形成无机砷和有机[偏方10]。在环境中,砷结合氧、氯、硫形成无机砷化合物。无机砷化合物主要是用来保护木材。有机砷化合物作为杀虫剂,主要在棉花植物(11]。
砷存在于−3 0,+ 3,+ 5价氧化态(9),在各种各样的化学形式在自然水域和沉积物12]。环境形式包括亚砷酸(H3麻生太郎3H3麻生太郎3,)、砷酸(H3麻生太郎4,,)、亚砷酸盐、砷酸、methylarsenic酸、dimethylarsinic酸、胂。两种最常见的形式在自然水域亚砷酸()和无机砷酸(),称为3 +当5 +(9]。从生物学和毒理学的观点,砷化合物可以分为三大组。这些团体是无机砷化合物、有机砷化合物,和胂气体(13]。
这是一个艰难的酸和优先与氧化物和氮复合物。三价砷地下水等适度降低厌氧环境中占主导地位(9]。最常见的三价无机砷化合物三氧化二砷,三氯化亚砷酸钠和砷(13]。三价(+ 3)砷酸包括(哦)3,,麻生太郎2哦2−,(9]。亚砷酸盐(如(哦)3,因为3 +)是主要在降低氧化还原电位条件下(12]。
砷是一种有毒污染物在环境中发现这是臭名昭著的男人和其他生物(14]。它是一个高度有毒元素,存在于各种物种,和砷的毒性取决于它的物种。pH值、氧化还原条件、周围的矿物成分和微生物活动影响形式(无机或有机)和砷的氧化态。人们普遍认为无机物种,亚砷酸(3 +和砷酸5 +),是主要的物种在大多数环境中,虽然有机的可能也存在15]。
一般来说,无机砷的化合物被认为是比大多数剧毒有机形式不有毒10,14,16,17]。三价化合物(亚砷酸盐)比五价的有毒化合物(砷酸)16,17]。据报道,3 +是4到10倍比为溶于水吗5 +。然而,三价砷甲基化物种被发现更比无机砷的毒性,因为它们更有效地引起DNA分解(17]。尽管5 +往往是有毒的相比更少3 +,它就是热动力更稳定由于主导在正常情况下,成为主要污染物在地下水的原因14]。五价的状态(如砷酸5 +)也被认为是有毒和致癌人类18]。
2.2。铅(Pb)
铅(Pb),原子序数82,原子量207.19,比重为11.34,是一个蓝色的或银灰色金属熔点为327.5°C和大气压力的沸点1740°C。它有四个天然同位素原子质量208,206年、207年和204年(在减少大量的顺序)。尽管领导在其价电子层有四个电子,其典型的氧化态+ 2而不是+ 4,因为只有两个的四个电子电离。除了硝酸盐、氯酸盐和氯,大多数无机盐的领先2 +水溶性差(19]。铅(Pb)存在于多种形式的天然来源世界各地,目前最广泛之一,均匀分布的微量金属。土壤和植物可以被铅污染来自汽车尾气、粉尘,气体从各种工业来源。
Pb2 +被发现急性毒性对人类存在于大量的时候。由于铅2 +不能生物降解,一旦土壤被污染,它仍然是一个长期的铅来源2 +曝光。金属污染的有害影响生物系统和不进行生物降解7]。
土壤可以从其他几个受铅污染来源等工业场所,从含铅燃料,老领导水暖管道、甚至老果园网站在砷酸铅的生产使用。铅积累上8英寸的土壤和固定。污染是长期的。没有补救措施,高土壤铅含量不会恢复正常(20.]。
环境中,铅是有毒的植物,动物,微生物。影响一般限于尤其是污染地区(21]。环境中的铅污染作为一种不溶性形式存在,和有毒金属构成严重的人类健康问题,也就是说,脑损伤和缺陷5]。
2.3。水银(汞)
汞是一种自然产生的金属,在几个形式存在。金属汞是闪亮的,银白色的,没有气味的液体。汞结合其他元素,如氯、硫、或氧气,形成无机汞化合物或盐,这通常是白色粉末或晶体。水星也结合碳有机汞化合物(22]。水星,最低的熔点(−39°C)的纯金属,是唯一的纯金属,在室温下是液态。然而,由于它的一些物理和化学的优势如低沸点(357°C)和容易蒸发,水星仍然是一个重要的材料在许多工业产品(23]。和其他金属,汞可以发生在土壤各种形态。它作为自由离子溶解或可溶性复杂,是非由绑定主要是由于静电吸附力,螯合,硫化物沉淀,碳酸盐,氢氧根和磷酸盐。有三种可溶性形式的汞在土壤环境中。最减少汞柱0金属与其他两种形式是亚汞离子的离子汞和汞离子2 +在氧化条件下,特别是在低博士Hg+离子在环境条件下是不稳定的,因为它dismutates Hg0和汞2 +。第二个潜在途径转化土壤汞的甲基化甲基或二甲基汞厌氧细菌(24]。
汞是一种持久的环境污染物在生物体内积累能力鱼,动物,和人类23]。汞盐和有机汞化合物是最有毒的物质在我们的环境中。毒性的机理和程度强烈依赖于类型的化合物和汞的氧化还原状态25]。
由于汞是环境污染造成的几个行业,石化、矿业、绘画、肥料等农业资源和真菌的喷雾剂(26]。的一些比较常见的水星发现整个环境的来源包括但不限于家庭漂白、酸和腐蚀性的化学物质(如蓄电池酸液、碱液,盐酸(盐酸)、氢氧化钠、和硫酸),含汞仪器(如医疗器械、温度计、指标和血压计),银汞合金(馅料)、乳胶漆(制造1990年之前),电池,电气照明(荧光灯,白炽灯线丝、汞蒸气灯、紫外线灯)、农药、药物(如鼻喷剂、化妆品、隐形眼镜产品),家用洗涤剂和清洁剂,实验室化学品、油墨和纸张涂料、润滑油脂,配线设备和开关,和纺织品。虽然汞使用产生的上述物品在很多现在被限制或禁止,仍有一些现有的旧产品在使用22]。
陆生植物通常对汞化合物的有害影响;但是,水星是影响光合作用和氧化代谢通过干扰在叶绿体和线粒体电子传递。水星还能抑制水通道蛋白的活性,减少植物水吸收(27]。
汞及其化合物累积毒素和少量的汞对人类健康构成危害。汞中毒的主要影响表现为神经系统和肾功能障碍,因为它可以很容易地通过血脑屏障,对大脑的影响(26]。
3所示。植物修复技术
植物修复技术已经在许多文献或文章简要描述。通用术语“植物修复”由希腊语前缀发朵(植物),拉丁词根remedium(纠正或删除一个邪恶)28,29日]。在植物修复一些定义,描述了几个研究人员表中列出1。
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一般来说,根据上述研究,植物修复被定义为一个新兴技术使用选定的植物从有害污染物清理被污染的环境,改善环境质量。图1描述了无机物和有机物污染物的吸收机制在植物修复技术。有机物,它涉及phytostabilization、rhizodegradation rhizofiltration, phytodegradation, phytovolatilization。这些机制与有机污染物属性不能被吸收进入植物组织。对于无机物,机制可以涉及phytostabilization, rhizofiltration, phytoaccumulation phytovolatilization。
基于图1某些必要的过程在植物修复技术(29日,31日]phytostabilization和phytoextraction无机污染物,phytotransformation / phytodegradation rhizofiltration, rhizodegradation有机污染物。
根植物渗出液稳定,遣散和绑定土壤中的污染物矩阵,从而降低其生物利用度。这些都是称为phytostabilization过程。某些植物物种用于固定污染物在土壤和地下水通过根吸收和积累,吸附到根,或沉淀在根区。这个过程是对有机物和金属污染物在土壤、沉积物和污泥中(29日,31日]。
特定的植物能吸收和hyperaccumulate金属污染物和/或营养过剩收获的组织生根,发芽,生长衬底phytoextraction过程。这是金属、非金属、放射性核素、非金属矿物、有机物污染物在土壤、沉积物、污泥中(29日,31日]。
Phytovolatilization过程是植物吸收,随后挥发污染物进入大气。这个过程是金属污染物在地下水、土壤、沉积物和污泥中。因为phytotransformation / phytodegradation过程分解的污染物被植物代谢过程中的植物或植物的分解污染物的外部效应的化合物产生的植物。这个过程是复杂的有机分子降解成更简单的分子污染物在土壤、沉积物、污泥和地下水介质(29日,31日]。
植物根系吸收金属污染物和/或多余的营养生长基质通过rhizofiltration (= root)过程,吸附,或者,沉淀到植物根系或吸收污染物的根,根区周围的解决方案。这个过程是对金属、营养过剩和放射性核素污染地下水,地表水和污水介质(29日,31日]。
分解的污染物在土壤中微生物活性增强的根区叫做rhizodegradation的存在。这个过程使用微生物消耗和消化有机营养物质和能量。天然物质释放的植物根系、糖醇,酸,含有有机碳,为土壤微生物提供食物和建立一个根质量密度,占用大量的水。这个过程是有机物质污染物在土壤中29日,31日]。
4所示。植物重金属吸收的机制
污染物被植物吸收及其机制已经被一些研究人员正在探索。它可以用来优化的因素,提高植物吸收的性能。根据Sinha et al。36),植物行为既是“蓄电池”和“排除器”。蓄电池生存尽管集中污染物在空中组织。生物降解或biotransform污染物进入惰性形式在他们的组织。排除器限制污染物吸收到他们的生物量。
植物已经形成一种非常具体,非常有效的机制来从环境中获取必要的微量元素,即使出席ppm水平低。植物的根,借助于共生产出螯合剂plant-induced pH值变化,氧化还原反应,能够溶解和吸收土壤中的微量元素从非常低的水平,甚至几乎不溶性沉淀。植物也进化为高度的具体机制可能促使和存储微量营养素。这些相同的机制也参与吸收,易位,和存储有毒元素的化学性质模拟的基本要素。因此,微量营养素吸收机制最感兴趣的植物修复(37]。
已知的传输机制的范围或特殊蛋白质镶嵌在植物细胞的质膜离子吸收和易位包括(1)质子泵(”atp酶消耗的能源和产生电化学梯度),(2)合作和antitransporters(蛋白质,使用生成的电化学梯度”atp酶的活性离子的吸收),和(3)频道(蛋白质,促进离子进入细胞)的运输。每个传输机制可能是一系列的离子。一个基本的问题是离子物种之间的相互作用在各种重金属污染物的吸收。由根吸收后,易位到芽是可取的,因为收获的根生物量一般不可行。所知甚少对金属离子的形式运输的“根与芽”(37]。
植物uptake-translocation可能密切监管机制。植物微量元素通常不积累超出短期代谢的需要。和这些需求都很小,从10到15 ppm大多数微量元素满足大多数需求(37]。例外是“hyperaccumulator”植物,可以将有毒的金属离子在成千上万的ppm水平。另一个问题是有毒的金属离子的形式存储在植物,尤其是hyperaccumulating植物,这些植物如何避免金属毒性。涉及多个机制。存储在液泡似乎是一个主要的37]。
从植物叶片水,蒸发,作为吸收营养和其他土壤物质注入植物根系。这一过程,称为蒸散,负责将污染转移到植物芽。由于污染转移从“根与芽”,收获,污染被移除,同时保留最初的土壤不受干扰的。有些植物用于phytoextraction策略称为“hyperaccumulators。“他们是植物获得shoot-to-root metal-concentration比率大于1。Nonaccumulating植物通常具有shoot-to-root比率大大小于1。理想情况下,hyperaccumulators应该茁壮成长在有毒的环境中,需要很少的维护和生产高生物量,尽管一些植物完全满足这些需求(38]。
金属积累植物物种可以集中等重金属Cd,锌、Co、锰、镍、和Pb 100或1000次被nonaccumulator(排除器)植物。在大多数情况下,微生物细菌和真菌,生活在根际与植物密切相关,可能有助于调动金属离子,增加可利用分数。他们的角色在消除有机污染物比这更重要的无机化合物(39,40]。
重金属通过植物吸收植物修复技术是使用这些机制phytoextraction, phytostabilisation, rhizofiltration, phytovolatilization如图2。
4.1。Phytoextraction
Phytoextraction是污染物的吸收/吸收和易位通过植物根系植物的地上部分(芽),可以收获,获得能源和回收的金属灰(28,39- - - - - -42]。
4.2。Phytostabilisation
Phytostabilisation是使用某些植物物种的固定污染物在土壤和地下水通过吸收和积累在植物组织内,吸附在根,或沉淀在根区土壤中防止他们移民,以及他们的运动侵蚀和通货紧缩28,39- - - - - -42]。
4.3。Rhizofiltration
Rhizofiltration是吸附或沉淀到植物根系吸收,sequesterization污染物的根是在根区周围的解决方案为清理公共污水人工湿地(28,39- - - - - -42]。
4.4。Phytovolatilization
Phytovolatilization吸收,植物蒸腾的污染物,污染物的释放或者修改形式向大气中污染物的植物。Phytovolatilization发生越来越多的树木和其他植物吸收水和污染物。这些污染物可以通过植物的叶子和挥发到大气中相对较低浓度(28,39- - - - - -42]。
植物也执行一个重要的次要作用身体稳定土壤中根系,防止水土流失,保护土壤表面,减少降雨的影响。同时,植物根系释放营养物质维持丰富的根际微生物群落。细菌群落组成的影响根际土壤类型之间复杂的相互作用,植物物种,和根区位置。在根际微生物种群通常高于root-free土壤。这是由于土壤微生物和植物之间的共生关系。这种共生关系可以增强一些生物修复过程。植物根系也可能提供表面吸附或沉淀的金属污染物(27]。
在植物修复,特殊利益的根区。污染物可以被根吸收随后存储或植物的代谢。退化土壤中污染物的植物酶流露出从根源是另一个植物修复机制43]。
对于许多污染物,被动吸收通过根细胞壁的作用可能是一个主要途径为根,降解可以发生(3]。
5。影响因素的吸收机制
有几个因素可以影响重金属的吸收机制,如图3。通过了解这些因素,可以大大提高植物的吸收性能。
5.1。的植物物种
植物物种或品种筛选,选择那些具有优越的修复特性(31日]。化合物的吸收影响植物物种特征(44]。phytoextraction技术的成功取决于合适的植物物种的鉴定hyperaccumulate重金属和产生大量的生物质利用建立作物生产和管理实践24]。
5.2。介质的性质
农艺实践开发,加强修复(pH值调整,添加螯合剂、化肥)(31日]。例如,铅被植物吸收的数量受pH值的影响,有机质,土壤中的磷含量。减少铅吸收的植物、土壤的pH值调整与石灰6.5至7.0的水平(20.]。
5.3。根区
根区植物修复的特殊利益。它可以吸收污染物,商店或代谢在植物组织内部。退化土壤中污染物的植物酶流露出从根部是另一个植物修复机制。形态适应干旱胁迫是一个在根直径和根伸长增加反应少干土壤的渗透性(43]。
5.4。营养的吸收
营养吸收受到环境条件的影响(44]。温度影响生长的物质,因此根长度。场条件下根结构不同于温室条件下(43]。植物修复的成功,更确切地说phytoextraction,取决于contaminant-specific hyperaccumulator [45]。理解质量平衡分析和污染物在植物代谢的命运是证明植物修复的适用性的关键(46]。
由植物取决于金属吸收的生物利用度金属在水中的阶段,进而取决于金属的保留时间,以及与其它元素和物质在水里。此外,当金属被绑定到土壤、pH值、氧化还原电位、有机质含量的趋势都会影响金属离子和plant-available形式存在。植物会影响土壤通过他们的能力降低pH值和氧化沉淀物,影响金属的可用性(47),增加重金属的生物利用度的可生物降解的物理化学因素,如螯合剂和微量元素(34]。
5.5。添加螯合剂
的增加吸收重金属的能源作物可以增加重金属的生物利用度的影响通过添加可降解螯合剂等物理化学因素,还和微量元素,通过刺激heavy-metal-uptake能力的微生物群落和周围的植物。这更快吸收重金属会导致较短,因此,较便宜的修复时间。然而,随着合成螯合剂的使用,增加浸出的风险必须考虑(34]。螯合剂的使用在分析土壤可以促进污染物进入土壤的浸出。从土壤中重金属的生物利用度降低pH值高于5.5 6,螯合剂的使用是合理的,可能需要,在碱性土壤。发现暴露植物EDTA的时间较长(2周)可以改善金属易位在植物组织以及phytoextraction的整体性能。应用的一种合成螯合剂(EDTA)每公斤5更易取得了积极的结果(8]。植物根部分泌有机酸如柠檬酸和草酸,影响金属的生物利用度。在chelate-assisted植物修复、合成螯合剂NTA和添加EDTA等提高phytoextraction soil-polluting重金属。配体的存在影响重金属的biouptake通过metal-ligand复合物的形成和变化可能浸出金属根区以下(48]。
6。Uptakeby植物重金属的有效性
几项研究已经描述了由植物重金属吸收的性能。据报道,植物修复技术是一种治疗分析方面会更承认为了修复环境。表2列出了一些研究来治理重金属污染土壤,而表3列出了一些研究来治理被污染的水和污水。
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| 不。(7)、(10)、(12)、(18)、(22)、(23)改编自不。(20)。植物修复的参考书目,植物修复的注解书目由马克·科尔曼生物科学家,美国农业部林务局南方研究站和罗纳德·s·Zalesny Jr .)研究植物遗传学家,美国农业部林务局北中央研究站5月1日,2006年。 |
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| 不。(12)改编自不。(20)。植物修复的参考书目,植物修复的注解书目由马克·科尔曼生物科学家,美国农业部林务局南方研究站和罗纳德·s·Zalesny Jr .)研究植物遗传学家,美国农业部林务局北中央研究站,2006年5月1日。 |
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根据收集到的数据从表中列出的植物修复研究2和3、重金属的积累,铅、汞在植物组织在各自的总结,数据4,5,6。
根据图4最高的积累是植物组织(研究人员没有详细的哪个部分,但它可能是整个植物)发生Pteris为害l .物种。它可以达到超过0.7毫克/克干重的植物。在植物根,最高的是积累杨树黑质可以达到超过0.2毫克/ g植物根干重。
我们可以看到在图5,一些植物可以积累Pb的组织超过50毫克/克干重的植物。那些物种的物种芸苔属植物定l,芸苔属植物carinataa Br。,芸苔属植物juncea(l)Czern。和芸苔属植物黑质(l)科赫可以积累超过100毫克Pb / g干重。
图6表明,累积汞芸苔属植物juncealCzern。远高于其他种类的植物。它可以达到超过1毫克Hg / g干重的植物,而其他植物只有积累小于0.2毫克Hg / g干重。
7所示。植物修复的优点
植物修复技术也可能更公开接受,美观,和更少的破坏性比当前技术的物理和化学过程38]。这种技术的优点是减少污染物的效率,低成本,适用于各种各样的污染物,在总体上是一种环境友好的方法。图7简化了植物修复技术的一些优点。
的主要优势重金属生物吸附技术是它的有效性降低重金属离子的浓度非常低的水平,使用廉价biosorbent材料(2]。植物修复可能是最干净的,最便宜的修复技术可以用于选择危险网站(29日]。植物修复包含许多不同的方法,会导致污染物降解[24]。
植物修复是一个低成本的选择和廉价的方法来修正这些环境媒体,特别适合大型网站,相对低水平的污染34]。最近这项技术一直受到人们的关注作为一个创新的,具有成本效益的替代更成熟的治疗方法用于危险废物网站(29日]。植物修复可能提供独特的、低成本的解决方案目前许多土壤污染问题[32,75年]。它是廉价的(60 - 80%或成本更低)比传统的物理化学方法,因为它不需要昂贵的设备或高度专业化的人员。是具有成本效益的大量的水有低浓度污染物和大面积有低到中度污染土壤表面(46]。
它适用于各种有毒金属和放射性核素32),也有用的治疗范围广泛的环境污染物,包括有机和无机污染物46]。
植物修复被认为是一种全新的方式来收拾清理被污染的土壤、水和空气(34]。植物修复的研究也有助于改善贫穷土壤如铝或含盐量高75年]。它适用于各种有毒金属和放射性核素,最小的环境干扰,消除二次空气或水浪费,和公众接受32]。Phytoextraction被认为是一种环境友好的方法去除金属受污染土壤原位。该方法可用于多大规模的清理操作,申请其他重金属76年]。这是一个审美的愉悦,solar-energy-driven清理技术和最小的环境破坏和保护表层土就地治疗。原位应用程序降低土壤扰动量比传统方法。它可以以最小的执行环境扰动与表层土留在一个可用的条件和可能再生农业使用。有限公司的有机污染物可能会退化2和汞ydF4y2Ba2O,消除环境毒性46]。植物修复可以替代焚烧的更为艰难的修复技术,热蒸发、溶剂清洗,或其他土壤清洗技术,本质上是破坏土壤的生物成分,可以彻底改变其化学和物理特征以及创建一个相对不能存活的固体废物。植物修复土壤到底有什么好处,留下一个改善,土壤生态系统功能在成本估计大约十分之一目前采用的技术(3]。是最受污染的土壤和生态清洁技术也被称为绿色科技。
植物修复的另一个优点是可回收的金属含量丰富植物残渣的生成(32]。植物修复土壤净化heavy-metal-polluted可能是一个可行的选择,特别是在植物修复过程中可能产生的生物质经济形式的限价生物能源。使用metal-accumulating生物能源作物可能适合这个目的。如果土壤受重金属污染,指出油料作物,生物柴油生产产生的植物石油生成生物能源(可能是一个可行的选择34]。在大型应用程序中,势能存储可以被利用来产生热能46]。phytoextraction技术的成功取决于合适的植物物种的识别可以hyperaccumulate重金属和产生大量的生物质利用建立作物生产和管理实践24]。
8。植物修复技术的局限性
另一方面,有一些限制植物修复系统(图8)。正在耗费时间的方法,其中的数量产生生物量、根深度、土壤化学和污染,工厂的时代,污染物浓度,污染的影响植被和气候条件。
植物修复是一个费时的过程,它可能需要至少几个生长季节清理一个网站。形成的中间体的有机和无机污染物可能是细胞毒性植物(46]。植物修复也限制了植物的生长速率。更多的时间可能需要指出一个网站与其他更传统的清理技术相比。挖掘和处理或焚烧需要数周甚至数月来完成,而phytoextraction或退化可能需要数年。因此,对于网站,给人类带来严重的风险和其他生态受体植物修复可能不会选择的修复技术(29日,46]。植物修复可能最适合人类接触是有限的或偏远地区土壤污染的地方不需要立即响应(38]。
最好的气候条件下,灌溉和施肥,总生物量生产力可以达到100吨/公顷/ y。未解决的问题之一是有毒元素积累和生产率之间的权衡。在实践中,最大收获的生物量产量的10到20吨/公顷/ y可能,特别是重金属累积植物。这些值对生物量和重金属含量的生产力将限制年有毒元素去除能力大约10至400公斤/公顷/ y,根据污染物的不同,植物物种、气候和其他因素。目标土壤深度的30厘米(4000吨/公顷),这相当于每年减少从2.5到100 ppm土壤中有毒元素的水平。这通常是一个可接受的污染物去除,使网站修复在几年到几十年,尤其是在污染物的浓度可以降低足以满足监管标准。这些值的生物量和重金属含量的生产力将限制年有毒元素去除能力10至400公斤/公顷/ y,根据污染物的不同,植物物种、气候和其他因素37]。
植物修复的成功可能会受到因素如时间增长,气候,根深度、土壤化学和污染水平(38]。根接触是主要限制植物修复的适用性。与植物修复要求接触污染物的根区植物。的植物必须能够延长根污染物,或被污染的媒体必须移动范围内的植物29日]。限于网站与浅remediative植物根围内污染,地面现场可能不得不被修改,以防止洪水或侵蚀(46]。
年龄大大影响植物的生理活动,尤其是其根源。一般来说,年轻的植物的根吸收离子显示更大的能力比那些老工厂当他们是相似的。是很重要的对更高效的植物去除使用健康的幼苗。然而,这并不排除使用更大的老工厂的大可以弥补相应的生理活性较低相比较小的年轻的植物(45]。
高浓度的污染物可能会抑制植物的生长,因此,一些网站上可能会限制应用程序或网站的一些地区。这危害植物的毒性可能导致一种补救方法处理高浓度废水的昂贵的非原位技术,迅速降低急性风险,而原位植物修复在更长一段时间用来清理大量的污染物浓度较低(29日]。有毒元素的植物修复的主要限制是最大级别可以积累的植物。植物有毒金属含量的最高水平,被称为“hyperaccumulators”,一般展览,在干重的基础上,从大约2000 ppm(0.2%)更多的有毒元素(Cd, Pb)少2%以上有毒的(锌、镍、铜)75年]。局限于网站污染物浓度较低,治疗通常局限于土壤在一米几米内地表水和地下水的地表和土壤改良剂(可能需要46]。
一些生态暴露可能发生当植物被用来与污染物从土壤中进行交互。金属的生物质能的命运是一个问题。尽管一些形式的植物修复涉及金属积累和需要处理的植物材料嵌入金属,大多数植物不积累大量的有机污染物。虽然metal-accumulating植物需要收集和回收或处置符合国家有关规定,大多数phytoremediative植物不需要进一步处理或处置29日]。收获植物生物量phytoextraction可以归类为危险废物,因此,应该适当的处置。食用被污染的植物是一个引起人们的关注;污染物可能仍然通过动物或昆虫进入食物链,吃植物含有污染物(46]。
气候、水文条件可能会限制植物的增长率,可以利用。引入外来物种可能影响生物多样性(46]。
9。结论
由植物重金属吸收,利用植物修复技术,似乎是一个繁荣的方式来治理heavy-metals-contaminated环境。它有一些优点与其他常用的传统技术相比。几个因素必须考虑,以实现高性能的修复结果。最重要的因素是一个合适的植物可以用来吸收污染物。即使是植物修复技术似乎是最好的选择之一,它也有一些局限性。延长的研究需要进行最小化这种限制是为了有效地应用这一技术。
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