第五章 污染环境的植物修复原理

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1、第五章污染环境的植物修复原理15.1概述5.2植物对污染物的修复作用5.3影响植物修复的环境因子5.4有机污染物的植物修复5.5重金属的植物修复5.6放射性核素及富营养化物的植物修复25.1概述5.1.1植物修复的概念和类型植物修复技术：是以植物忍耐和超量积累某种或某些污染物的理论为基础，利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来消除环境中污染物的一门环境污染治理技术。具体地说植物修复就是利用植物本身特有的利用、分解和转化污染物的作用，利用植物根系特殊的生态条件加速根际圈的微生态

2、环境中微生物的生长繁殖，以及利用某些植物的特殊积累与固定能力，提高对环境中某些无机和有机污染物的脱毒和分解能力。3广义的植物修复包括利用植物修复重金属污染的土壤、利用植物净化空气和水体、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化土壤中的有机污染物。目前植物修复主要指利用植物及其根际圈微生物体系清洁污染土壤，其中利用重金属超积累植物的提取作用去除污染土壤中的重金属又是植物修复的核心技术。因此，狭义的植物修复技术主要指利用植物清除污染土壤中的重金属。4植物修复应用范围：a.利用植物修

3、复重金属污染的土壤b.利用植物净化空气和水体c.利用植物清除放射性核素d.利用植物及其根际微生物共存体系净化土壤中的有机污染物5生物修复微生物修复植物修复微生物降解微生物转化植物去除植物固定/稳定化植物净化空气植物提取植物降解根际圈微生物降解植物挥发生态修复图5-1植物修复与生物修复的关系及主要修复方式6植物修复的类型植物净化空气植物提取修复植物挥发修复植物降解修复根际圈生物降解修复植物固定/稳定化修复7（1）植物净化空气净化空气吸收有害气体吸滞放射性物质滞尘除菌和杀菌减弱噪声吸收CO28植物修

4、复在空气污染中的应用氮氧化物NxOy是污染空气的一类主要化合物，NO2同O3在光照的条件下容易形成光化学烟雾，N2O是一种能引起温室效应的气体，它可以辐射传热,破坏同温层的O3。某些植物将氮氧化物转化为氨基酸或以其为氮源加以利用,利用这些植物去除空气中的氮氧化物无疑是环保节能的好方法。9龙舌兰：在10平方米左右的房间内，可消灭70％的苯、50％的甲醛和24％的三氯乙烯芦荟：在24小时照明的条件下，可以消灭1立方米空气中所含的90％的甲醛。10植物促进(Phytoaccumulation)也称之为

5、植物提取(phytoextraction),植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超过叶子干重1.0%的Mn，或者0.1%的Co、Cu、Pb、Ni、Zn，或者0.01%的Cd的植物。目前世界上有500多种这样的植物。111583年，Cesalpino首次发现“黑色的岩石”上生长的特殊植物，1814年，Desvaux将其命名为Alyssumbertolonii(庭荠属)，1848年，Minguzzi和Vergnano测定该植物叶片含镍高达7900mg

6、/kg。1977年，Brooks将这类植物命名为“超富集植物”(hyperaccumulator)。1983年，Chaney提出利用植物提取土壤中的污染物，通过收割植物带走土壤中污染物的设想。12植物挥发(Phytovolatilization)某些易挥发污染物被植物吸收后从植物表面组织空隙中挥发。如桉树降解三氯乙烯(TCE)、甲基叔丁基醚(MTBE)，印度芥菜降解硒化合物；烟草挥发甲基汞。从植物茎叶挥发出的物质可能被空气中的活性羟基分解。如有毒的Hg2+经植物挥发后变成了低毒的Hg，高毒的硒变

7、成了低毒的硒化物气体等。13（4）植物降解修复利用某些植物特有的转化和降解作用去除水体和土壤中有机污染物质的一种方式。修复途径主要有两个方面：如：硝基还原酶和树胶氧化酶可以将弹药废物如TNT分解B根分泌的物质直接降解根际圈内有机污染物如：漆酶对TNT（三硝基甲苯）的降解，脱卤酶对含氯溶剂如TCE（三氯乙烯）的降解等A污染物植物体木质化作用植物组织矿化为CO2和H2O无毒或毒性小14（5）根际圈生物降解修复根系降解(Rhizodegradation)植物中超过20%的营养成分如糖分、氨基酸、有机酸

8、等都聚集在根部,因此会生长很多微生物,尤其在根表面向外1~3mm的地方,这些微生物是没有种植过植物的土壤的3~4倍。一些微生物可以同植物相结合促进重金属的降解,也可以矿化某些有机污染物如PAHs、PCBs。植物微生物体系水分养料根分泌物质降解有机物的原料(共代谢的原料）15利用水生植物去除由氮、磷等无机营养元素引起的水体富营养化问题已有大量研究。种植莲藕、水稻既可以去除氮、磷,又有很好的经济价值；被制成浮床的大椿草、水芹、多花黑麦草等对去除水体中的氮、磷和抑制藻类滋生均有明显的作用。这些植物发达