化学强化植物修复复合污染土壤研究进展

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化学强化植物修复复合污染土壤研究进展

2023-06-12 11:58| 来源: 网络整理| 查看: 265

研究表明,植物修复土壤重金属或有机污染物的效果与污染物的生物可利用性密切相关,植物或根际微生物能够利用的主要为土壤液相中的溶解态污染物,而大多数重金属和疏水性有机污染物常被土壤强烈吸附,使其生物可利用性较低,限制了植物提取转运重金属或根际微生物代谢降解有机污染物的速率[33]。此外,植物生长速度和生物量的大小对其修复污染土壤的效率亦十分重要。因此,通过化学强化方法改善土壤污染物的生物可利用性或有效促进植物生长,进而改善植物修复土壤的性能,是解决植物修复低效耗时问题的有效措施,由此形成的化学-植物联合修复技术可为污染土壤的高效修复提供新的途径,相关研究备受关注。

近年来,有关化学强化植物修复重金属或有机物污染土壤的研究已被广泛报道。针对重金属污染土壤的化学-植物联合修复技术包括利用螯合诱导剂、生长调节剂、酸碱调节剂和电动强化措施提高植物修复效率,而对于有机污染土壤则通常采用表面活性剂增效植物修复技术来提高修复效率。螯合诱导植物修复技术是向土壤中施加螯合剂,通过与土壤中重金属形成稳定的可溶性螯合物,使重金属活化,提高其生物有效性,诱导或强化植物吸收富集,由此增强重金属污染土壤的修复效果[34-35]。植物生长调节剂强化技术是利用可明显调节植物生长发育的人工合成类激素,通过促进植物根系的生长、生物量的增加[36]以及植物蒸腾作用,从而驱动植物吸收重金属并向地上转移[37]。添加适宜酸碱调节剂,能改变土壤中重金属的形态分布和土壤性质或促进植物生长,以利于重金属污染土壤修复[38]。此外,电动力联合植物修复,可提高土壤中重金属生物利用性、增强植物生长代谢抗逆性以及影响土壤微生物生命活动、促进重金属在植物体内富集和转运,提高植物修复效率[39]。表面活性剂增效植物修复技术是利用表面活性剂对有机物的增溶作用,使疏水性有机污染物脱离土壤表面被分配进入土壤溶液,从而改善其生物可利用性,促进植物吸收以及植物根际微生物降解有机污染物[40-41],有效提高有机污染土壤的植物修复效果。

目前,有关重金属-有机物复合污染土壤的化学强化植物修复研究相对较少。选择适当的活化剂,以同时解吸土壤中的重金属和有机污染物,提高其生物有效性,是应用化学强化措施增效植物修复重金属-有机物复合污染土壤的重要前提。已有研究中选用的化学强化试剂主要包括3类:螯合剂与表面活性剂复配试剂、生物表面活性剂和改性环糊精。复配试剂用于增效植物修复,一方面螯合剂和表面活性剂可分别通过上述螯合和增溶作用,解吸土壤中的重金属和有机物,提高它们的生物可利用性[42-43]。另一方面表面活性剂可通过其两亲性改变植物根部细胞膜渗透性[44]或改善根际土壤环境[42],促使重金属螯合物跨膜转运至植物体内或加速微生物摄取降解有机物[45],因此可以同时提高植物对土壤中重金属和有机污染物的去除效率。生物表面活性剂,是一种可降解的生物来源表面活性剂,表面活性优异,其亲水基团中的含氧官能团(羧基、羟基)能与重金属离子配位[46]。环糊精的外缘亲水而内腔疏水,改性β-环糊精因分子中引入了氨基、羧基等,使其既能与疏水性有机物形成内腔包合物,又可通过外缘配体与金属配位[47-48]。因此,生物表面活性剂和改性环糊精也能起到类似螯合剂-表面活性剂复配使用产生的强化增效植物修复作用,近年来被用于重金属-有机复合污染土壤修复研究中。

化学强化植物修复复合污染土壤机理示意如图1所示。应用化学-植物联合修复技术,化学强化剂的科学选择和合理施加,对污染物生物可利用性以及植物修复效率的提高至关重要,是实现化学强化植物修复复合污染土壤的重要前提。



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