《化与环境》.doc

浅论蜈蚣草对治理重金属离子污染的作用〔系别：中文系汉语言文学〕摘要：重金属污染具有富集性,很难在环境中降解.重金属在人体内会和蛋白质与各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,一旦超过人体所能耐受的限度,就会人体会造成很大的危害.而超富集植物蜈蚣草和大叶井口边草等能够富集重金属离子,修复受污染土地,降低对人体健康的危害.本文将就重金属离子污染的危害以与蜈蚣草对受污染土壤的治理作用进行综述.[1]关键词：重金属污染、治理办法、蜈蚣草、富集引言：科技是一把双刃剑,20世纪以来科学技术迅猛发展,促进了经济的发展,提高了人民的生活水平,然而,与此同时,人类也付出了惨重的代价.由于工业"三废"机动车尾气的排放、污水灌溉和农药、除草剂、化肥等的使用以与矿业的发展,其产生的重金属离子严重地污染了土壤、水质和大气,直接威胁人类健康.而蜈蚣草对于治理土壤重金属污染问题具有高效、环保、廉价的优势,值得大范围推广采用.1重金属离子污染1.1概念：重金属指的是原子量大于55的金属,约有45种,一般都是属于过渡元素.如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等.所有重金属超过一定浓度都对人体有毒.另外、砷虽不属于重金属,但因其来源以与危害都与重金属相似,故通常列入重金属类进行研究、讨论.重金属污染则指由重金属或其化合物造成的环境污染.主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致.其表现主要在水污染中,还有一部分表现在大气和固体废物中.如果用含有重金属离子的污泥和废水作为肥料和灌溉农田,会使土壤受污染,造成农作物中与进入水体后造成水生生物中重金属离子的富集,通过食物链对人体产生严重危害.本文所述污染与治理范围主要针对土壤方面内容.[1]1.2危害与实例〔仅简述铅、镉、汞、砷四种〕：①铅污染：是重金属污染中毒性较大的一种,主要毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤,能直接伤害人的脑细胞,特别是胎儿的神经系统,可造成先天智力低下.一旦进入人体将很难排除.如2011年3月中旬,##台州市 "速起蓄电池##"被曝出其引起的铅污染已致使当地168名村民血铅超标.②镉污染：毒性很大,能够取代骨中钙,使骨骼严重软化,骨头寸断；会引起胃脏功能失调,干扰人体和生物体内锌的酶系统,导致高血压症上升,引起心脑血管疾病.也可在人体内积蓄,尤其是肾脏,引起泌尿系统的功能变化,并导致肾衰竭.如2009年7月,浏阳爆发长沙湘和化工厂引起的恶性镉污染事件.③汞污染：汞与其化合物属于剧毒物质,食入后直接沉入肝脏,对大脑、神经、视力破坏极大,甚至会引起全身中毒.如果急性汞中毒,还会诱发肝炎和血尿.如50年代初期,发生在日本九州熊本县的"水俣病".④砷污染：其化合物均含剧毒,长期接触少量,会引起慢性砷中毒,使人体出现消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等.砷还有致癌作用,如果孕妇体内砷超标还会诱发畸胎.如2008年,相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、##河池、云南阳宗海、河南大沙河等5起砷污染事件.[1]1.3治理办法：鉴于重金属离子对人体的严重危害,人们对于如何治理土壤中的重金属污染问题提出了多种方法：1、以控制和消除土壤污染源为防止污染的根本措施.控制进入土壤中的污染物的数量与速度,可通过其自然净化作用而不致引起二次污染.2、对受污染土壤进行工程治理.如向土壤施加改良抑制物,使用磁分离技术、阴阳离子膜代换法等.3、使用植物修复法.最有效环保的方法,在治污的同时,还可以美化环境,甚至获得一定的经济效益.包括植物萃取<提取>、植物降解、植物稳定<固定>、植物挥发和根际过滤五种类型.4、……[1]下面,我们将着重介绍其中的植物修护法,尤其是蜈蚣草对受重金属离子污染土壤的治理作用.2 蜈蚣草对重金属离子的吸收作用2.1蜈蚣草简介：蜈蚣草属肾蕨类多年生草本,株形直立丛生,复叶深裂奇特,叶色浓绿且四季常青,形态自然,常地生和附生于溪边林下的石缝中和树干上,喜温暖潮润和半阴环境.蜈蚣草能大量富集土壤中砷、铅等重金属,其含量可高达1-2%,而且多集中于地上部分,可做改良土质土壤之用,一年最多可以收割三次.蜈蚣草生物量比较大,既能在土壤砷含量比较低的情况下富集大量的砷,也能在土壤含砷量很高的情况下正常生长.[1]2.2蜈蚣草的砷吸收原理：陈同斌研究小组应用基于正负电子对撞机的同步辐射技术进行砷超富集植物——蜈蚣草砷富集和耐性机理研究.这在国内是首次应用该技术进行活体植物中砷形态的原位测定.研究表明,蜈蚣草的毛状体对砷、铅等重金属具有特殊的富集能力,羽片胞液是砷的主要储存部位,对砷具有明显的区隔化作用,砷毒因此被"密封"在蜈蚣草体内的安全部位,主要集中于叶柄中央的木质部导管,是向上运输的,不会影响植物的整体生长发育.另外,研究还表明,根分泌物在重金属污染土壤植物修复中的作用则各不相同.一方面,根系分泌物可以活化污染区重金属元素,使固定态转化为植物可吸收态,大大提高了重金属的植物有效性,以增强超积累植物的提取去除作用；另一方面,根分泌物也可以和重金属形成稳定的络合物,降低它们在土壤中的移动性,起到固定和钝化作用.例如植物通过分泌磷酸盐和土壤中的铅结合生成磷酸铅,使铅固化而降低铅的毒性.砷胁迫下蜈蚣草根分泌物主要为植酸和草酸,两种酸分泌的量分别为非砷超富集植物的0.46～1.06倍和3～5倍,表明根分泌物能将土壤砷活化并有效转移至叶片,其叶片含砷量可高达8‰.作为磷的类似物,砷能经磷转运系统通过质膜,一旦进入细胞质,便能与磷发生竞争反应,例如,它能取代ATP中的磷形成不稳定的ADP-As,从而对细胞能量流动产生干扰.然而与其他重金属相比,人们对类金属砷胁迫下植物的生理反应研究还不够充分.〔超富集植物指：植物地上部富集的重金属达到一定的量；植物地上部的重金属含量高于根部该种重金属含量；植物的生长没有出现明显的毒害症状.超富集植物吸收聚集重金属的机理：重金属对生物的毒害是其处于游离态的离子状态时,当这些游离态的重金属与生物体内的特定的结合蛋白结合后就失去其毒性.〕[2][3][4]2.3使用蜈蚣草治理受污染土壤的优点：①高效.根据宋书巧等对##南丹县内砷严重污染区蜈蚣草生物量的分析,其单只叶片高可达140cm,鲜重可达33g,干重6.6g,在生长茂密的地方,每平方米上可以有这样的叶片120支左右,也就是说,每公顷蜈蚣草干重可达8t左右,按地面上部分含砷量为700×10-6-800×10-6 估算,通过收割地上的部分,每年可从每公顷的土层中清除6kg左右的砷.[4]②成本低廉.相较于利用物理〔机械〕、物理化学原理治理污染土壤,如隔离法,清洗法,热处理,电化法,投资大,且只适于小面积的重度污染区,蜈蚣草的获取和种植所需成本和技术要求更低.[1]③适应性强.蜈蚣草属多年生草本植物,生物量大,适应性强,分布较广.在我国秦岭以南的各省,如湖南、湖北 、##、四川等地均有生长,是一种Ca质土壤的指示植物.同时大量的野外调查发现在自然界中它也可以生长在酸性土壤里.[4]④环保清洁.使用蜈蚣草富集重金属从而降低土壤污染程度,不会与传统一样在土壤中残留大量化学制剂,造成二次污染,而且对保持水土和美化景观具有良好的效果,是一种环境友好型方法.2.4对蜈蚣草在实际中应用的建议：① 在矿产开采和密集区域的耕地大量规划种植蜈蚣草,灌溉除草并定时收割；② 在已受污染的土壤上种植蜈蚣草后施加微生物强化其富集作用,使其生物量增大,根系更为发达,缩短修复周期；[5]③ 对于收割下来的修复植物作为废弃物的产后处置方法包括：焚烧法、堆肥法、压缩填埋法、高温分解法、灰化法、液相萃取法等.[6]3 小结近年来,蜈蚣草对于治理土壤重金属污染方面的作用越来越受到人们的重视,通过加强种植技术和管理水平,我们可以相信,利用蜈蚣草的富集作用更好地修复受损土壤的前景是美好的.只要能够合理利用植物修复技术,构建一个人与自然和谐相处的可持续发展型社会将不再是遥远的梦.参考文献：[1]百度百科、文库[2]科普之窗 《"植物修复污染土壤"之九：分析蜈蚣草,富集机理明》 自然博物馆 殷学波 [3]中国选矿技术网 《含砷金矿蜈蚣草除砷应用前景探讨》王海娟 宁平 唐兴进 张泽彪 肖青青[4]桂林工学院 《大田栽培条件下蜈蚣草对金属元素的富集与去除》 杨文婷[5]《环境与科学》《微生物强化蜈蚣草累积土壤砷能力的研究》第31卷第2期 2010年2月 赵根成 廖晓勇 阎秀兰 朱岗辉 涂书新 李顺义 王岩[6]##大学 《砷超富集植物蜈蚣草产后处置与其资源化研究》 肖维林5 / 5。