污染土壤的植物修复技术介绍PPT课件
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• 有人研究了利用植物挥发去除土壤 环境中的Hg，即将细菌体内的汞 还原酶基因转入模式植物拟南芥 （Arabidopsis）中，这一基因在 该植物体内表达后，将植物从土壤 环境中吸收的汞（Hg2+）还原为 Hg0，使其成为气体而挥发。另有 研究表明利用植物也可将环境中的 Se转化为气态形式（二甲基硒和二 甲基二硒）
3
生物浓缩放大，化学定时炸弹
污染物会被生 物浓缩放大， 污染物暂时没 显示危害，是 化学定时炸弹 还没有爆 炸 ——治理 迫在眉睫
4
植物修复 （Phytoremediation）
是指利用绿色植物移除环境中的污染物或使这些污染物变 为无害。近年来，一系列的研究发现以及各学科的交叉研 究使得植物修复这一研究领域发展成为一种潜在的、低费 用和无污染的治理环境污染的新途径
植物修复能够治理包括土壤、水体、大气中的有机和无机 污染物。主要分为：植物提取、植物稳定、植物挥发、植 物降解、根际滤除
5
植物修复的概念发展
土壤重金属超富集植物的研究可以追溯到19世纪。 Baumann早在1885年就报道了遏蓝菜属 (Thlaspicalaminare)植物茎叶灰分中的ZnO含量达17%。
可以尽可能少的减少由于土壤清洁造成的土壤破坏，对环境扰动少，减少来 自公众的关注和担心
经植物修复的土壤，其有机质含量和土壤肥力都会增加，一般适于农作物种
植，符合可持续发展战略
29
重金属超积累植物所积累的重金属在技术成熟时可进行回 收，从而也能创造一些经济效益
植物修复的过程也是绿化环境的过程，易于被社会所接受 植物修复成本低，可以在大面积污染土壤上使用 从技术应用过程来看，植物修复是可靠的、环境相对安全
的
11
“植物萃取技术”
• 其本质是通过植物的 光合作用，将分散在 土壤中的污染物泵吸 出来，转移到植物地 上茎叶部位，最后通 过收获植物地上器官 并处理这些器官达到 环境治理、变废为宝 的目的。
12源自文库
植物提取的实验验证
• 吸收重金属以后的植 物：A：采集后压制植 物的一般照片（有黄 斑）；B：X-射线放射 自显影照片（能看出 金属元素所在的部 位）；C：计算机重构 的放射自显影图（能 看出金属元素所在的 部位）。
的技术 植物修复过程依靠修复植物的新陈代谢活动来治理污染土
壤，技术操作比较简单，容易在大范围实施。
30
植物修复的局限性
修复植物对污染物质的耐性是有限的，超过其忍耐限度的污 染土壤并不适合植物修复
污染土壤往往是有机、无机污染物共同作用的复合污染，一 种或几种修复植物往往难以满足修复要求
虽然有的植物根系最深处可达地面以下几米，但是大多数植 物根系的大部分集中在土壤表层，对于超过修复植物根系作 用范围的污染土壤或不利于修复植物生长的土层，修复难以 奏效
污染土壤的植物修复
植物对土壤退化污染的修复作 用
1
我国土壤污染的现状
造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农 用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含 重金属的矿质化肥和农药等等
2
污染的严重危害
灌溉水源中的镉、 汞、铜、锌等重金 属一旦进入土壤， 就会被农作物吸收， 从而残留在农产品 中。受污染的水源 和农作物还会危及 畜禽健康，使畜禽 产品受到污染
如 Cunningham 等 等 研 究 了 植 物 对 环 境 中 土 壤 Pb 的 固 定 ， 发 现 一 些 植 物 可 降 低 Pb 的 生 物 可 利 用 性 ， 缓 解 Pb 对 环 境 中生物的毒害作用。
15
植物挥发（phytovolatilization）
• 利用植物去除环境中的一些挥发性 污染物，即植物将污染物吸收、积 累到体内后又将其转化为气态物质， 释放到大气中。
23
龙葵
24
25
26
成套技术用，具有可行性
27
植物修复实例
28
植物修复的优势与特点
利用植物提取、挥发、降解作用可以永久性地解决土壤污染问题
修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤，使地表稳定，防止污染土壤因风蚀 或水土流失而带来的污染扩散问题
修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水的二次污染
9
植物对根际圈污染物吸收、排泄与积累的关系
植物萃取（phytoextraction）
利用能耐受并能积累污染 物的植物吸收土壤环境中 的污染物，将它们输送并 贮存在植物体的地上部分。 是目前研究最多并且最有 发展前景的植物修复技术。
10
植物修复术，萃取累金属
主提 要到 是植 植物 物修 萃复 取技 技术 术， 。指
Minguzzi和Vergnano在1948年报道,一种庭荠属植物 (Alyssumberbolonii)干物质中含Ni量达1%,而灰分中达 10%。
早期的探矿者曾利用寻找指示植物的方法比地质学家更
早发现特定的矿床所在。而植物指示法在美国和俄罗斯
发现铀矿中曾起着重要作用。
6
植物修复的对象
植物修复主要针对土壤或水体中的无机和有机污染物， 这些污染物包括 重金属（Cd、Cr(Ⅵ)、Pb、Co、Cu、Ni、Zn、As） 有机污染物 放射性元素（Sr、Ur、Cs） 硝酸盐，铵盐，磷酸盐
16
2019/11/1
17
植物降解（Phytodegradation）
利用植物或植物和微 生物共同作用降解土 壤有机污染物
18
根际滤除（Rhizofiltration）
利用植物根系吸收、吸 附污染水体中的重金属）
19
20
21
Thlaspi caerulescens
蜈蚣草
22
印度芥菜
7
植物修复地位、分类
微生物转化作用
生物修复
微生物修复 微生物降解作用
净化空气
植物修复
植物去除作用
植物净化 净化水体 植物萃取
植物挥发
植物降解
根际圈生物降解 植物降解
狭义
8
植物稳定作用 植物固定
大气环境
大气环境
排泄
吸收
吸收
修复植物
挥发
根圈
吸收
分泌 排泄
游离离子
水溶性螯合物
交换态污染物
难吸收态污染物
13
变废为宝
如美国Viridian环境公司用植物修复
技术净化镍污染土壤，每年可以从金属
14
镍的回收中获取2500美元/公顷的收益。
植物稳定（phytostabilization）
植物稳定：利用耐污染物植物 降低土壤中有毒污染物的移动 性，从而减少污染物被淋滤到 地下水或通过空气扩散进一步 污染环境的可能性。
3
生物浓缩放大，化学定时炸弹
污染物会被生 物浓缩放大， 污染物暂时没 显示危害，是 化学定时炸弹 还没有爆 炸 ——治理 迫在眉睫
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植物修复 （Phytoremediation）
是指利用绿色植物移除环境中的污染物或使这些污染物变 为无害。近年来，一系列的研究发现以及各学科的交叉研 究使得植物修复这一研究领域发展成为一种潜在的、低费 用和无污染的治理环境污染的新途径
植物修复能够治理包括土壤、水体、大气中的有机和无机 污染物。主要分为：植物提取、植物稳定、植物挥发、植 物降解、根际滤除
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植物修复的概念发展
土壤重金属超富集植物的研究可以追溯到19世纪。 Baumann早在1885年就报道了遏蓝菜属 (Thlaspicalaminare)植物茎叶灰分中的ZnO含量达17%。
可以尽可能少的减少由于土壤清洁造成的土壤破坏，对环境扰动少，减少来 自公众的关注和担心
经植物修复的土壤，其有机质含量和土壤肥力都会增加，一般适于农作物种
植，符合可持续发展战略
29
重金属超积累植物所积累的重金属在技术成熟时可进行回 收，从而也能创造一些经济效益
植物修复的过程也是绿化环境的过程，易于被社会所接受 植物修复成本低，可以在大面积污染土壤上使用 从技术应用过程来看，植物修复是可靠的、环境相对安全
的
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“植物萃取技术”
• 其本质是通过植物的 光合作用，将分散在 土壤中的污染物泵吸 出来，转移到植物地 上茎叶部位，最后通 过收获植物地上器官 并处理这些器官达到 环境治理、变废为宝 的目的。
12源自文库
植物提取的实验验证
• 吸收重金属以后的植 物：A：采集后压制植 物的一般照片（有黄 斑）；B：X-射线放射 自显影照片（能看出 金属元素所在的部 位）；C：计算机重构 的放射自显影图（能 看出金属元素所在的 部位）。
的技术 植物修复过程依靠修复植物的新陈代谢活动来治理污染土
壤，技术操作比较简单，容易在大范围实施。
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植物修复的局限性
修复植物对污染物质的耐性是有限的，超过其忍耐限度的污 染土壤并不适合植物修复
污染土壤往往是有机、无机污染物共同作用的复合污染，一 种或几种修复植物往往难以满足修复要求
虽然有的植物根系最深处可达地面以下几米，但是大多数植 物根系的大部分集中在土壤表层，对于超过修复植物根系作 用范围的污染土壤或不利于修复植物生长的土层，修复难以 奏效
污染土壤的植物修复
植物对土壤退化污染的修复作 用
1
我国土壤污染的现状
造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农 用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含 重金属的矿质化肥和农药等等
2
污染的严重危害
灌溉水源中的镉、 汞、铜、锌等重金 属一旦进入土壤， 就会被农作物吸收， 从而残留在农产品 中。受污染的水源 和农作物还会危及 畜禽健康，使畜禽 产品受到污染
如 Cunningham 等 等 研 究 了 植 物 对 环 境 中 土 壤 Pb 的 固 定 ， 发 现 一 些 植 物 可 降 低 Pb 的 生 物 可 利 用 性 ， 缓 解 Pb 对 环 境 中生物的毒害作用。
15
植物挥发（phytovolatilization）
• 利用植物去除环境中的一些挥发性 污染物，即植物将污染物吸收、积 累到体内后又将其转化为气态物质， 释放到大气中。
23
龙葵
24
25
26
成套技术用，具有可行性
27
植物修复实例
28
植物修复的优势与特点
利用植物提取、挥发、降解作用可以永久性地解决土壤污染问题
修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤，使地表稳定，防止污染土壤因风蚀 或水土流失而带来的污染扩散问题
修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水的二次污染
9
植物对根际圈污染物吸收、排泄与积累的关系
植物萃取（phytoextraction）
利用能耐受并能积累污染 物的植物吸收土壤环境中 的污染物，将它们输送并 贮存在植物体的地上部分。 是目前研究最多并且最有 发展前景的植物修复技术。
10
植物修复术，萃取累金属
主提 要到 是植 植物 物修 萃复 取技 技术 术， 。指
Minguzzi和Vergnano在1948年报道,一种庭荠属植物 (Alyssumberbolonii)干物质中含Ni量达1%,而灰分中达 10%。
早期的探矿者曾利用寻找指示植物的方法比地质学家更
早发现特定的矿床所在。而植物指示法在美国和俄罗斯
发现铀矿中曾起着重要作用。
6
植物修复的对象
植物修复主要针对土壤或水体中的无机和有机污染物， 这些污染物包括 重金属（Cd、Cr(Ⅵ)、Pb、Co、Cu、Ni、Zn、As） 有机污染物 放射性元素（Sr、Ur、Cs） 硝酸盐，铵盐，磷酸盐
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2019/11/1
17
植物降解（Phytodegradation）
利用植物或植物和微 生物共同作用降解土 壤有机污染物
18
根际滤除（Rhizofiltration）
利用植物根系吸收、吸 附污染水体中的重金属）
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20
21
Thlaspi caerulescens
蜈蚣草
22
印度芥菜
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植物修复地位、分类
微生物转化作用
生物修复
微生物修复 微生物降解作用
净化空气
植物修复
植物去除作用
植物净化 净化水体 植物萃取
植物挥发
植物降解
根际圈生物降解 植物降解
狭义
8
植物稳定作用 植物固定
大气环境
大气环境
排泄
吸收
吸收
修复植物
挥发
根圈
吸收
分泌 排泄
游离离子
水溶性螯合物
交换态污染物
难吸收态污染物
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变废为宝
如美国Viridian环境公司用植物修复
技术净化镍污染土壤，每年可以从金属
14
镍的回收中获取2500美元/公顷的收益。
植物稳定（phytostabilization）
植物稳定：利用耐污染物植物 降低土壤中有毒污染物的移动 性，从而减少污染物被淋滤到 地下水或通过空气扩散进一步 污染环境的可能性。