5.5重金属污染植物修复.ppt
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1、重金属污染植物修复 主要内容 1 土壤重金属污染现状 2 重金属污染的植物修复技术 3 问题与展望 什么是重金属? n 化学上跟据金属的密度把金属分成重金属和轻金 属,常把密度大于5g/cm3的金属称为重金属。 如:金、银、铜、铅、锌、镍、钴、铬、汞、镉 等大约45种。 n 从环境污染方面所说的重金属是指:镉、铬、 汞、铅以及类金属砷等生物毒性显著的重金属。 对人体毒害最大的有5种:铅、汞、铬、砷、镉。 这些重金属在水中不能被分解,人饮用后毒性放 大,与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机 物。 重金属污染 重金属污染物在土壤中的活性小,易于积累, 土壤一旦被其污染则极难消除。 镉和砷是极毒的
2、; 汞、铅、镍是中等毒性; 铜、锌的毒性较低。 土壤中的重金属来源主要是“三废”排放。 重金属的危害 重金属 重金属可通过食物链在人体内富集 重金属的危害 l 汞:食入后直接沉入肝脏,对大脑、神经、视力破坏极 大。天然水每升水中含0.01毫克,就会导致人中毒。 镉:导致高血压,引起心脑血管疾病;破坏骨骼和肝肾, 并引起肾衰竭 铅:是重金属污染中毒性较大的一种,一旦进入人体将很 难排除。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 钴:能对皮肤有放射性损伤。 钒:伤人的心、肺,导致胆固醇代谢异常。 锑:与砷能使银手饰变成砖红色,对皮肤有放射性损伤。 铊:会使人多发性神经炎。
3、锰:超量时会使人甲状腺机能亢进。也能伤害重要器官。 砷:是砒霜的组分之一,有剧毒,会致人迅速死亡。长期 接触少量,会导致慢性中毒。另外还有致癌性。 重金属的危害 20世纪60年代, 在日本的 富山县神通川流域, 由于 铅锌冶炼厂排放的含镉废 水污染水稻田, 居民长期 食用含镉稻米和含镉水而 造成镉中毒, 镉进入人体 后破坏人体的骨骼系统, 使骨质变脆易折, 也就是 所谓的骨痛病,这种病在 当地流行20多年,造成 200多人死亡 Cd中毒 重金属的危害 “水俣病”于1953年首 先在日本九州熊本县水俣 镇发生,当时由于病因不 明,故称之为水俣病。水 俣病主要发生途径是人或 其他动物食用了含有机水
4、 银污染的鱼贝类,使有机 水银侵入脑神经细胞而引 起的一种综合性疾病,是 世界上最典型的公害病之 一。1991年,日本环境厅 公布的中毒病人仍有2248 人,其中1004人死亡 HgHg中毒中毒 重金属污染现状 据统计,全世界每年平均排放Hg约1.5万吨、Pb 约500万吨、Cu约340万吨、Ni约100万吨、Mn约 1500万吨。 最后绝大多数通过各种各样的途径进入土壤。 重金属污染现状 目前世界各国土壤都存在不同程度的重金属污染。 日本受镉污染的农田有47.2万亩,占重金属污染总 面积的82%,主要是由于重金属开采和冶炼排放废 水造成的。日本富山冶炼厂排出的含镉废水和废气 污染了附近农田,
5、使稻田土壤含镉量达7100mg/kg ,在这种土壤上生产的稻米含镉量达1300 mg/kg。 重金属污染现状 据估计,在美国新泽西州,1900-1980年, 大约有6804吨的砷以农药的形式进入到土 壤中。 连生态环境最好的非洲大陆也没有能够逃 脱被污染的命运,报告显示在过去的几十 年间,非洲各地重金属污染持续增加,Pb 和Cd污染大面积散布,Hg和As污染也在个 别地区出现。 重金属污染现状 1980年中国工业“三废”污染耕地面积266.7 万hm2, 1988 年增加到666.7万hm2, 1992 年 增加到1000万hm2以上。 农业部调查资料表明:我国遭受重金属污染 的土地面积占总污
6、染面积的64.8%,其中轻 度污染占46.7%,中度污染占9.7%,严重污 染占8.4%,且以Hg和Cd的污染面积最大。 重金属污染现状 2000万公顷:2009年中国食品安全高层 论坛报告上的数据显示,我国重金属污 染土壤面积至少有2000万公顷,占全国 耕地总面积的1/5 。 200亿元:中国每年因土壤污染而减产粮 食约1000万t,另有1200万t粮食遭到重 金属污染,直接经济损失超过200亿元。 10.3:有许多地方粮食、蔬菜、水果 等食物中Cd、Cr、As、Pb等重金属含量 接近临界值或超标,2002年全国市场稻 米安全性抽检结果显示,稻米中镉超标 率为10.3。 4035人:环保部
7、称,2009年,重金属污 染事件致使4035人血铅超标、182人镉超 标,引发32起群体性事件。 重金属污染现状 65的中国人以稻米为绝对主食,而美国 农业部的一项研究表明,水稻是对镉吸收 最强的大宗谷类作物,其籽粒镉水平仅次 于生菜。2002年,农业部稻米及制品质量 监督检验测试中心曾对全国市场稻米进行 安全性抽检。结果显示,稻米中镉超标率 为10.3。南京农业大学农业资源与生态 环境研究所教授潘根兴在全国六个地区县 级以上市场随机采购大米样品91个进行检 测,结果也同样表明:10左右的市售大 米镉超标。有人计算,即便稻米达到国家 限定的镉含量0.2mg/kg,中国南方人每日 摄入镉的总量也
8、大大超出世界卫生组织推 荐的限定额。多位学者认为,未来中国农 产品安全问题中,重金属污染将取代农药 ,成为事故多发地带。 1土壤重金属污染现状 2 重金属污染的植物修复技术 3 问题与展望 重金属污染土壤的修复技术 生物修复 重金属污 染土壤修 复方法 物理修复 化学修复 微生物修复 植物修复 各种修复方法比较 类型处理名称处理成本处理面积处理效果环境风险应用现状 物理法 换土法 高小 好有工程应用 客土法好有工程应用 热处理法较好有商业化 电动修复较好有商业化 化学法 化学固定 高小 较好有工程应用 化学淋洗较好有工程应用 生物法 微生物修复 低大 好无实验室 植物修复好无工程应用 传统的处
9、理重金属的物理化学方法各有优点,但也不同程度地存在着投资 大、能耗高、操作困难、易产生二次污染等缺点,特别是在处理低含量重金 属污染时,其操作费用和原材料成本过高。 植物修复的概念 植物修复(Phytoremediation)技术是指利用绿色植物的生 命代谢活动吸收、分解、挥发或固定土壤重金属作用,降 低重金属在土壤中的含量和有效态含量,从而使污染了的 环境能够部分恢复到原初状态的过程。 植物修复的优点 植物修复是原位修复技术,对环境扰动小;对植物集中处 理能减少二次污染,可采取植物冶炼技术回收金属尤其 是贵金属,植物修复具有经济以及生态协调性优势。 每清除2.5英亩、18英 寸深的土壤,常规
10、技 术要处理5000吨土壤 ,而利用植物只产生 2530吨的灰分,花费 缩减10-100倍 植物修复重金属的途径 植物提取(Phytoextraction) 植物固化(Phytostabilization) 植物挥发(phytovolatilization) 根系过滤(Rh izofiltration)。 植物提取技术 即利用重金属超积累植 物(hyperaccumulators)从 土壤中吸取金属污染物 ,随后收割地上部并进 行集中处理,连续种植 该植物,达到降低或去 除土壤重金属污染的目 的。 植物提取 持续植物提取技术 诱导植物提取技术 持续植物提取技术 持续植物提取依赖于一些重金属超富
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