[理学]有机污染物的植物修复

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1、有机污染物的植物修复本节课的主要内容有机污染物的类型植物修复技术简介有机污染物的植物降解机理植物对有机污染物的直接吸收作用植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物根际的矿化作用去除有机污染物植物修复有机污染物的研究与应用影响植物修复因素的研究植物促进农药的降解研究植物促进氯代化合物降解的研究·其它方面的研究植物修复作用进一步研究的重点一、有机污染物的类型1、非农药有机污染物(1)耗氧有机污染物指所有的有机化合物在分解时都需要消耗O2,致使环境缺O2而造成危害。测量指标:化学耗氧量(COD)—(ChemicalOxygenDigestion)生化耗氧量(BOD)

2、—(BiochemicalOxygenDigestion)溶解氧(DOC)—(DissolveOxygenConcentration)(2)富营养化有机物—富含N，P，C的有机废水(3)有机毒物如:三氯乙醛,酚,石油类和氰化物(4)病原微生物如:医院废水,生活垃圾渗水,人畜粪尿灌水2、农药有机污染物(1)有机氯农药指用于防治植物病、虫害的组成成分中含有有机氯元素的有机化合物。（DDT、六六六）(2)有机磷农药指用于防治植物病、虫、害的含有机磷农药的有机化合物。（乐果、敌敌畏）二、植物修复技术简介植物修复(Phytoremediation)是利用植物的一系列生

3、理、生化过程部分或完全修复和消除被污染土壤、水体、空气中特定有毒物质。广义的植物修复包括利用植物固定或修复重金属污染土壤,利用植物净化水体和空气,利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物降解有机污染物等方面。有机污染物的植物修复是利用植物在生长过程中，吸收、降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法。植物修复的方式有4种植物降解(Phytodegradation)：植物吸收污染物后,在体内同化污染物或释放出某种酶,将有毒物质降解为无毒物质。植物萃取(Phytoextraction)：植物从土壤中吸收金属污染物,并在植物地上部分富集,对植物体收获后

4、进行处理;植物挥发(Phytovolatilization)：植物吸收污染物后,将其降解,散发到大气中,或把原先非挥发性的污染物变为挥发性污染物送入大气中。植物固定(Phytostabilization)：植物通过改变土壤的化学、生物、物理条件来抑制其中的污染物,使其发生沉淀或被束缚在腐殖质上,减少它对生物和环境的危害。植物组织积累植物萃取植物固定植物降解植物挥发植物修复重金属污染土壤的机理示意图植物修复毒素降解菌三、有机污染物的植物降解机理传统的有机污染物的生物修复是用微生物来完成的，有人认为研究植物去除有机物比较困难，因为有机物在植物体内的形态较难分析，

5、形成的中间代谢物也较复杂，很难观察其在植物体内的转化，但是与微生物修复相比，植物修复更适合用于现场修复。植物主要通过3种机制降解、去除有机污染物，即植物直接吸收有机污染物；植物释放分泌物和酶，刺激根际微生物的活性和生物转化作用；植物增强根际的矿化作用。植物对有机污染物的直接吸收作用植物从土壤中直接吸收有机物，然后将没有毒性的代谢中间体储存在植物组织中，这是植物去除环境中中等亲水性有机污染物（辛醇－水分配系数为logKow=0.5～3）的一个重要机制。疏水有机化合物（logKow>3.0）易于被根表强烈吸附而难以运输到植物体内，而比较容易溶于水的（logKow

6、<0.5）有机物不易被根表吸附而易被运输到植物体内。化合物被吸收到植物体后，植物根对有机物的吸收直接与有机物的相对亲脂性有关。这些化合物一旦被吸收后，会有多种去向：植物可将其分解，并通过木质化作用使其成为植物体的组成部分，也可通过挥发、代谢或矿化作用使其转化成CO2和H2O，或转化成为无毒性的中间代谢物如木质素，储存在植物细胞中，达到去除环境中有机污染物的目的。Jones（1991）指出环境中大多数苯系物(BTEX)化合物、有机氯化剂和短链脂肪族化合物都是通过植物直接吸收途径去除的。许多化合物实际上是以一种很少能被生物利用的形式被束缚在植物组织中，普通的化学

7、提取方法无法将它们提取出来。在有机质很少的砂质土壤中，利用根吸收和收获进行植物修复证明是可行的，如Cunningham（1996）利用胡萝卜(Daucuscarota）吸收二氯二苯基-三氯乙烷，然后收获胡萝卜，晒干，完全燃烧以破坏污染物。在这个过程中，亲脂性污染物离开土壤基质进入脂含量高的胡萝卜根中。另一个运用植物从土壤中直接提取有机污染物的方法是根累积后经木质部转运，随后从叶表挥发。有机污染物直接被植物吸收取决于植物的吸收效率、蒸腾速率以及污染物在土壤中的浓度。而吸收率反过来取决于污染物的物理化学特征、污染物的形态以及植物本身特性。蒸腾率是决定污染物吸收的

8、关键因素，其又决定于植物的种类、叶片面积、营养状况、