研究| 提高污染土壤植物修复效率的影响因素-第4页-北极星环境修复网

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陈同斌等( 2002) 通过组织培养方法种植砷超富集植物蜈蚣草,解决了其在植物修复实际应用中快速生长的难题。除此之外,还可以采取育苗移栽的方法来缩短植物生长周期。根据超富集植物各个生长阶段对于污染物的吸收情况也能够采取一定的措施来缩短修复周期,如某一超富集植物在开花期所提取的重金属量占全生育期总量的比重较大,而从花期到成熟期又需要一定的时间,可以在花期收获此植物,然后再种植一茬,相对缩短了植物修复的周期。

翻耕在植物修复过程中起到重要作用,播种或移栽前进行翻耕有利于增加土壤中的空气含量,有利于土壤团粒结构的形成。值得注意的是,翻耕的深度要视植物根系生长状况、土壤污染深度以及土壤的理化性质等因素而定,污染较轻时,采用常用的机耕用具在表层翻耕即可,但当污染深度过深时,就要采用特殊装置深翻。种植密度的选择对单位面积植物地上部的生物量有着重要影响,种植密度适宜,可提高其植株的光合作用及营养吸收,提高植物的生物量,促进植物对污染物的吸收效率。

Liphadzi 等( 2003) 在不同种植密度条件下对向日葵修复重金属污染土壤进行研究 ,结果表明 ,在稀植条件下 ,植物提取的重金属含量明显高于密植条件下的处理。杂草现象在植物修复过程中经常出现,与超富集植物形成竞争关系,影响植物的正常生长,减少植物量。

Li 等( 2003) 将除草剂应用于 Alyssum murale 和 A. corsi-cum 的修复过程,显示有 4 种除草剂对控制杂草具有很好效果,然而有 12 种除草剂却对修复植物产生严重的毒害作用,这说明应用除草剂有利有弊,合理利用除草剂可在一定程度上提高植物修复效率。轮作、间作及套作等种植方式可以减少植物生长过程中遇到的病虫害及杂草等现象。收割可以缩短育苗时间,提高单位时间的生物量,从而提高植物修复效率。廖晓勇等( 2004) 发现,蜈蚣草每年收割 3 次,每次收割后所留高度在 7.5 cm,其对土壤污染物的修复效率是每年收获 1 次的 1.9 倍左右。

植物添加剂的影响

单纯用植物修复土壤中的污染物在一些特殊土质中难以达到预期的效果,在植物中加入一些添加剂有助于提高污染物的生物有效性,进而提高植物对污染物的修复效率。螯合剂能够打破重金属在土壤中液-固相之间的平衡,使平衡状态向有利于重金属解析的方向倾斜,土壤溶液中重金属浓度提高了,进而有助于植物对土壤中重金属的提取。有机螯合剂可促进重金属从植物根系向地上部分的转移,还能够活化其离子活性,提高其生物有效性( Jiang etal.,2003) 。如土壤中水溶性的铅离子在添加有机螯合剂后可增加 100 倍,这样就能大幅提高植物对其修复效率(Huangetal.,1996)。Pickering等( 2000) 对印度芥菜添加二巯基丁二酸时发现,金属砷吸收总量影响不明显,但其形成的螯合物却提高了砷在植物体内向地上部的转运系数。

Liu 等( 2010) 利用 EDTA 强化金盏菊修复土壤中 Cd 的试验中发现,EDTA 的添加使 Cd 的修复效率提高了217%。Cui 等( 2007) 将螯合剂 EDTA 应用于百日菊( Zinnia elegans Jacq)处理土壤中 Pb 污染的实验中,结果表明,施加螯合剂后植物中 Pb 的累积浓度增加了 2.5 倍。Bay 等( 1997) 将 EDTA 和 EGTA 分别施加到含 Pb、Cd 污染的土壤中,使得印度芥菜植物体内 Pb、Cd 的浓度分别上升 400 和 1900 mg˙kg-1 。Liu 等( 2008) 发现,在蜀葵修复土壤中Cd 污染的试验中施加 EGTA 可以提高重金属在植物体内的累积量。

然而,有机螯合剂的添加也存在一定的风险,如果没有完全被植物利用,就很可能形成二次污染,因此,在使用有机螯合剂时尽量采用易降解的螯合剂。

酸碱调节剂可影响土壤中污染物的活性及生物有效性( Robinson et al.,1999) 。对于绝大多数重金属来说,pH 的降低有助于提高土壤溶液中重金属的浓度。pH 值降低,H+ 增加,吸附在土壤颗粒表面上的重金属阳离子与 H+ 交换量增大,打破重金属离子溶解-沉淀平衡,从而促进了重金属离子在土壤颗粒表面的解吸。如 Co 的超累积植物 Berkheya coddii在土壤施加酸碱调节剂将 pH 值由 7 降低至 5.5 时,其植物体内的 Co 累积量提高了 5 倍之多。Zn 的超累积植物Thlaspi caruelesences 的盆栽试验结果表明,在施加酸性调节剂将土壤变成酸性的情况下,其吸收的 Zn 远高于碱性土壤条件( Brown et al.,1994) 。也有少数重金属如 Ni、As 等适宜在偏碱性土壤中修复,应用酸碱调节剂即可实现 pH 的改变,提高植物对其修复效率( López et al.,2000) 。

有研究发现,超富集植物与菌根真菌等微生物联合修复土壤污染物在一定程度上促进了植物对污染物的吸收,这也是目前植物修复领域中最为重要的研究方向之一。筛选特效微生物制成某种微生物菌剂,在植物根部接种与其结合能够促进菌根真菌与植物根系的共生,提高真菌浸染的成功率和植物修复效率( 表 1) 。

延伸阅读：

有图有真相!污染土壤的修复技术汇总

刘承帅：场地重金属污染土壤结构化固定及资源化利用处置

原标题：研究| 提高污染土壤植物修复效率的影响因素

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