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很多国家曾饱受重金属污染之苦,如1955年日本富山县发生的痛痛病闻名于世。我国的镉污染也十分严重,曾涉及11个省市的25个地区,如2012年的广西河池市龙江河镉污染事件。
日前,由中国科学院武汉植物园研究员傅金民、硕士生罗宏基和助理研究员娄燕宏共同发明的“利用草坪草—微生物联合修复镉污染土壤的方法”获国家发明专利授权。
傅金民告诉记者:“这种修复方法利用土壤—微生物—植物的共存关系,提高土壤中污染物的植物修复效率,最终达到彻底修复重金属污染土壤的目的。”
不容忽视的镉污染
镉是毒性最强的重金属元素之一,能够对人类健康造成不良影响。曾有研究指出,镉在生物体内的半衰期长达20~40年,从而使人体某些器官的镉含量随着年龄的增长而增加。
傅金民指出,土壤镉污染的来源主要包括自然和人为两个方面。其中,自然来源包括岩石风化和火山活动等地质和环境地球化学过程,通过此方式进入土壤中的镉在很大程度上取决于区域地理状况。人为来源主要是由工业、农业和交通等引起。
在农业生产过程中,含重金属的化肥、有机肥、城市废弃物和农药的不合理施用、污水灌溉等可能导致土壤镉污染,除此之外,畜禽养殖业也不可忽视。傅金民说:“污泥施用、污水灌溉是造成土壤镉污染的重要原因之一。”
如何有效治理镉污染,修复生态环境,是全社会高度关注的一个问题。这些年来,国内外镉污染土壤的治理方式有很多种,如客土法、化学冲洗法、电化学法,以及植物修复技术。
目前,对重金属污染土壤修复技术的研究主要集中在寻找超富集植物上。科学家们也筛选到了很多超富集植物,如:天蓝遏兰菜、东南景天、宝山堇、蒲公英、龙葵、三叶鬼针草、球果蔊菜、美洲商陆、印度芥菜等。
微生物—植物联合修复
植物和微生物共同生活在土壤环境中,植物根系为微生物提供了适宜的营养条件,保证了微生物数量和活性的维持;反之,微生物的旺盛生长优化了植物的根际微环境。在此基础上,科学家发现了微生物—植物联合修复技术。
傅金民表示,这是一种强化植物修复的技术,为镉污染土壤的生态修复提供了一条崭新的途径。
近年来,微生物—植物联合修复技术逐渐成为国内外研究的热点。微生物—植物联合修复的作用机理主要分为两类:一是固定或钝化,将有效态转化为无效态,降低了重金属进入食物链或污染周边环境;二是活化,促进生物吸收以提高土壤重金属的去除效率。微生物—植物联合修复的形式也可分为两种:一是植物与专性菌株的联合修复;二是植物与菌根的联合修复。
“植物—微生物联合修复技术可充分发挥植物和微生物各自的优点,优势互补,提高修复效果,是目前公认为应用前景最为广泛的重金属污染土壤修复技术。”傅金民同时也指出,“该项技术为中试阶段,有待于在镉污染大田进行验证。”
然而,傅金民等人还发现了植物—微生物联合修复的一些缺陷和不足,如筛选出的植物生物量普遍较低、个体矮小、生长缓慢,且受气候和土壤等地域环境条件的限制,与植物、土壤的共存性不佳等,导致修复治理效率低和周期长,制约了大规模的应用。
针对于此,他们提出了一种利用草坪草—微生物联合修复镉污染土壤的方法,该方法成本低廉、操作简便,既能改善土壤环境,又有效利用了废弃物,且具有良好的生态效益和社会效益。
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