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3.种苗过滤处理技术
科学家通过大量的实验,证实经过种苗过滤处理技术可有效去除水中的大量重金属。实验表明,种苗过滤去除水中Pb的生态效应与植物种类有关。在不同种类植物之间以及在相同植物的不同亚种之间,存在着对比积累程度上较明显的差异。在相同体积(100mL)、相同浓度(100mg/L)的Pb溶液中处理72h后,向日葵、蓖麻、玉米(高油115)和豌豆(食荚大菜豌1号)均获得了较高的根Pb积累。其中向日葵根Pb积累高达91.6mg/g、蓖麻、玉米(高油115)和豌豆根Pb积累也分别达到了52.8mg/g、42.6mg/g和40.7mg/g,证实了部分传统作物种苗可以在较短时间内在其根部积累较高量的重金属Pb,达到对重金属的近超量积累效果。在所选择实验条件下,使含Pb水质经植物修复后达到国家排放标准。通过对种苗过滤的实验考察,发现该方法具有良好的去除水体中重金属Pb的生态效应。表现出种苗过滤在含Pb废水处理中具有良好的生态效益与应用前景。
通过进一步实验表明,Cd对植物有相当强的毒害作用,水体中含有较高浓度Cd时会影响植物的正常生长,并进而影响种苗过滤的效果。在分别选择Cd浓度为1mg/、2mg/及10mg/L时,虽然蓖麻(841)茎叶中Cd的积累量随Cd浓度的增大而增大,但溶液中Cd的去除率却随Cd浓度的增大而显著减小;此外,蓖麻根部Cd的积累量在Cd浓度为10mg/L时小于2mg/L时的事实,也表明过高浓度的Cd会因加速对种苗的毒害作用而导致其对重金属积累作用的下降。寻找和发现Cd超量积累植物是一件相当困难的工作。现有文献所报道的一种具有良好Cd积累能力的植物印地安芥根部的生物积累系数仅有134,而在本实验中蓖麻种苗根部Cd生物积累系数分别达到142.5(溶液中Cd浓度10mg/L时)、1489(溶液中Cd浓度2mg/L时)及1503(溶液中Cd浓度1mg/L时),证实了种苗过滤方法对Cd有着相当高的生物积累系数。
通过对种苗过滤的实验考察,发现该方法具有良好的去除水体中重金属Cd的生态效应。在所选择的实验条件下,当水体中Cd浓度不超过2000μg/L时,经72h种苗过滤植物修复处理,可使Cd浓度降低至原浓度的18%以下;而当水体中Cd浓度不超过1000μg/L时,经72h种苗过滤植物修复处理,可使Cd的浓度降低至原浓度的11%以下,表现出种苗过滤在低浓度含Cd废水处理中具有良好的应用前景。
该实验对比了同种植物种苗对不同浓度的Cu溶液中Cu的去除作用。实验表明,当Cu浓度由20mg/L增加至50mg/L 时,蓖麻种苗对Cu的去除量由0.22mg/g 增加至0.50mg/g,表现出在一定的浓度范围内,植物种苗去除重金属的能力可以随溶液中重金属浓度增加而显著增大。寻找和发现Cu超量积累植物也是一件困难的工作。有文献报道在扎伊尔发现的Cu超量积累植物含Cu高达13.7mg/g(干重),是高等植物中已知的含Cu最高的超量积累植物。本实验所采用的种苗过滤方法,虽然种苗全株含Cu量尚不能达到该水平,但在溶液中Cu浓度50mg/ L 的实验条件下,蓖麻根中Cu含量高38.2mg/g干重)、茎中Cu含量也高达4.48mg/g(干重),展现了利用一些普通作物种苗替代超量积累植物、富集环境水体中Cu具有良好的应用前景。
通过对种苗过滤的实验考察,发现该方法具有良好的去除水体中重金属Cu的生态效应。在所选择的实验条件下,经96h种苗过滤植物修复处理,可使Cu浓度由50mg/L、20mg/L、10mg/L分别降低至原浓度的4.0%、2.4%和6.9%,证实种苗根部在低浓度含Cu水体中具有更高的生物积累系数,因而更适合于低浓度含Cu水体的修复处理。
10多年来植物修复技术发展很快,人们在超积累植物的找寻培育、植物根际微生物共存体系研究、植物对重金属的耐忍性、超量吸收及其解毒机制以及植物修复的工艺技术方面作了不少的研究,并起得了长足的进展。现代分子生物学的发展以及基因工程技术的应用有可能使植物修复技术取得根本性的突破。我国植物修复研究目前还处于起步阶段,仍需深入研究才有望应用到实践中去。现阶段研究的关键仍然是筛选出超量积累污染物的植物。我国有着丰富的植物资源,应在自然界、尤其是在被污染了的矿区对超积累植物资源进行调查筛选和鉴定收集,建立超积累植物数据库。利用植物基因工程技术构建出高效去除环境中污染物的植物,也是一个植物修复的研究方向。
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