4-3-2_污染环境的植物修复原理
植物修复技术的原理
植物修复技术的原理本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March植物修复技术的原理核心提示：植物修复具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。
自20世纪90年代以来，植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。
植物转化原理：植物转化也称植物降解(Phytodegradation)，指通过植物体内的新陈代谢作用将吸收的污染物进行分解，或者通过植物分泌出的化合物（比如酶）的作用对植物外部的污染物进行分解。
植物转化技术使用于疏水性适中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等军用排废.对于疏水性非常强的污染物，由于其会紧密结合在根系表面和土壤中，从而无法发生运移.对于这类污染物，更适合采用之后提到的植物固定和植物辅助生物修复技术来治理。
根滤作用(Rhizofiltration)原理：借助植物羽状根系所具有的强烈吸持作用，从污水中吸收，浓集，沉淀金属或有机污染物，植物根系可以吸附大量的铅，铬等金属。
另外也可以用于放射性污染物，疏水性有机污染物(如三硝基甲苯TNT)的治理。
进行根滤作用所需要的媒介以水为主，因此根滤是水体，浅水湖和湿地系统进行植物修复的重要方式，所选用的植物也以水生植物为主。
植物辅助生物修复(Plant-AssistedBioremediation)原理：通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态，挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。
有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发，大大减轻土壤的重金属污染。
如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式挥发去除。
还有的研究表明烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的零价汞。
Rugh等将细菌的汞还原酶基因转入Arabidopsistfialiana中，发现该植物对HgCl2的抗性和将Hg2+还原为Hg的能力明显增强。
这一方法只适用于挥发性污染物，植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质，以减轻环境害。
植物修复及其在环境污染治理中的作用分析
植物修复及其在环境污染治理中的作用分析植物修复是一种利用植物修复土壤、水体和空气中污染物的技术，也被称为植物生态修复技术。
随着环境污染的日益严重，植物修复技术成为了一种受到广泛关注和应用的环境治理方法。
植物修复技术因其绿色环保、成本低廉、效果显著等特点，已经在环境治理中发挥着越来越重要的作用。
本文将从植物修复的基本原理、应用范围和在环境污染治理中的作用等方面展开分析。
一、植物修复的基本原理植物修复是利用植物的自然生长和生理代谢过程，通过植物根系、叶片和茎叶等器官对土壤、水体和空气中的污染物进行吸收、转移、降解和稳定化的过程。
植物修复技术主要包括植物吸收污染物、植物代谢降解污染物、植物根系调节土壤结构等作用。
植物修复技术可以利用植物的吸收、积累和转移等生理生态特性，降低或消除土壤、水体和空气中的有害物质浓度，达到环境修复的目的。
植物修复技术的基本原理是通过选择适应环境的植物种类，并利用其生长和代谢特性，使其对环境中的污染物具有吸附、富集、降解等作用，从而达到修复环境的目的。
植物修复技术是一种生物修复技术，其具有生物学、地理学、生态学和环境学等多学科交叉的特点，是一种综合运用植物生理生态学原理和环境科学原理的环境修复技术。
二、植物修复的应用范围植物修复技术可以应用于土壤污染修复、水体污染修复和大气污染治理等领域，具有较广泛的应用范围。
在土壤污染治理中，植物修复技术可以用于治理石油污染、重金属污染、有机污染等多种类型的土壤污染。
在水体污染治理中，植物修复技术可以用于湖泊、河流、水库等水体的污染治理。
在大气污染治理中，植物修复技术可以用于植被修复、城市绿化、道路绿化等方面。
植物修复技术在环境污染治理中的应用范围非常广泛，可以应用于城市园林绿地、工业废弃地、农田土壤、矿区山体、河流湖泊等不同类型的污染地块，具有很强的适用性和灵活性。
植物修复技术的应用范围还在不断拓展，并在实际工程中取得了显著的成效。
1. 减少土壤、水体和空气中的污染物浓度植物修复技术能够利用植物的吸附、富集、降解等生理作用，降低土壤、水体和空气中的污染物浓度，减少有害物质对环境和人体的影响。
植物-微生物联合修复技术
1 原位生物修复
投菌法 生物通风法
地耕法 生物注气法 生物扩增法 生物冲淋法
只适用于具有多孔结构的土壤污染修 复。
翻耕土壤，充入氧气，适用于污染土 层较浅、通透性较差、污染物较易被 降解的情况下。
处理受挥发性有机物污染的地下水及 上层土壤。
改变微生物营养状态，提高土著或外 源微生物的代谢能力，进而使有机污 染物的降解效率显著提高的一种降解 方法。
植物-微生物联合修复技术
王芷晴 1871737
CONTENTS
1
2
3
4
微生物修复技术 原理和分类
植物修复技术原理 和分类
植物-微生物联合 修复技术
植物-微生物联合 修复技术应用
1
微生物修复技术原理和分类
1 微生物修复技术原理
微生物修复技术（microbial remediation）
以微生物的代谢活动为基础，通过对有毒有害物质进行降解和转化，修复受破坏 的生态平衡，达到治理环境的目的。 实际上，大多数环境中都存在着天然微生物降解净化有毒有害污染物质的过程， 只是自然条件下的位生物净化速度比较慢，因此能够被广泛应用到环境保护当中。 但是微生物修复大多都是在人为的条件下进行的，通过提供氧气，添加各类营养 物质，接种经过驯化培养的高效菌株等强化修复过程，迅速去除污染物质。
1 微生物修复技术的分类
1
原位生物修复
指对受污染的介质不进 行搬运或运输，而在原 位或易残留的部位进行 的生物修复处理。
指被污染介质搬动或 输送至它处进行的生 物修复过程。
2 异位生物修复
3
原位-异位联合 生物修复
指在实行原位生物修复时， 若使用原位修复存在较大 的困难，或者污染物的浓 度过高，甚至肯对生物产 生毒害作用时，可采用一 些辅助手段。
植物修复及其在环境污染治理中的作用分析
植物修复及其在环境污染治理中的作用分析植物修复是一种利用植物修复土壤和水体中污染物的技术。
植物修复在环境污染治理中具有重要作用，其通过植物吸收、转运、转化和降解有毒物质的能力，可以有效地净化环境，改善生态状况。
下面将从植物修复的原理、应用范围、优势及存在的问题等方面对其在环境污染治理中的作用进行分析。
一、植物修复的原理植物修复是利用植物的生物学特性，把有毒污染物质通过根系、茎叶或地下茎积累、转运、转化或降解而实现净化土壤或水体的一种技术。
通过植物的生长代谢作用，将有毒物质降解或转化为无毒物质，或将其富集在植物体内从而净化土壤和水体。
这主要包括吸附、挥发、植物生长调节剂及微生物等多种作用机制。
二、植物修复的应用范围植物修复可以应用于土壤、废水、废气等环境治理领域。
在土壤污染治理方面，植物修复可以应用于重金属、石油烃和农药等有机和无机污染物的修复。
在水体污染治理方面，植物修复可以应用于河流、湖泊、水库和湿地等水体的净化。
在废气污染治理方面，植物修复可以通过植物的吸附和降解能力净化大气中的有害气体和颗粒物。
1. 植物修复对净化土壤和水体具有良好效果植物修复可以有效地净化受污染的土壤和水体，减轻环境污染对生物和人类健康的影响。
通过植物的吸附和转化作用，可以将有毒物质富集在植物体内，从而净化土壤和水体。
2. 植物修复对改善生态环境具有积极意义植物修复可以促进植被的生长和更新，增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，增加土壤通气透水性，使土壤更有利于植物生长，改善生态环境。
3. 植物修复对资源的可持续利用有积极意义植物修复可以将有毒物质转化为无毒或低毒物质，使土地资源得到有效恢复和利用，实现资源的再生，对可持续发展具有积极意义。
1. 生态友好性植物修复是一种生物修复技术，与传统的物理化学方法相比，其更具生态友好性，不会对环境造成二次污染。
2. 经济效益显著植物修复相对于传统修复技术成本更低，能够有效降低环境治理成本，对于资源匮乏的地区尤为适用。
植物修复的机理
植物修复的机理植物修复是指植物通过自身的生理和生态过程，对受到破坏或污染的环境进行修复和恢复的过程。
植物修复作为一种可持续的环境修复方法，已经被广泛应用于土壤修复、水体净化和空气改善等领域。
植物修复的机理主要包括以下几个方面。
一、吸收和转化污染物植物修复的第一个机理是通过植物的根系吸收和转化污染物。
植物的根系具有较大的表面积和丰富的根毛，可以增加植物与土壤或水体接触的面积，从而增强吸收污染物的能力。
植物的根系还能分泌根系分泌物，与土壤中的微生物共同作用，将污染物转化为无毒或低毒的物质，降低环境中的污染程度。
二、稳定土壤和防止水土流失植物修复的第二个机理是通过植物的根系稳定土壤和防止水土流失。
植物的根系能够渗透入土壤中，形成根系网状结构，增加土壤的稳定性。
这样可以有效减少土壤侵蚀和水土流失的现象，保护土壤质量和水体质量。
三、提供生态位和改善环境条件植物修复的第三个机理是通过提供生态位和改善环境条件。
植物修复区域内的植物可以为其他生物提供食物、栖息地和遮荫等生态位，促进生物多样性的恢复和增加。
植物还可以通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，改善空气质量。
同时，植物的蒸腾作用可以增加空气湿度，降低环境温度，改善热岛效应。
四、促进微生物活动和土壤微生物多样性植物修复的第四个机理是通过促进微生物活动和土壤微生物多样性。
植物的根系分泌物和残根可以为土壤中的微生物提供营养物质，促进微生物的生长和代谢活动。
微生物在土壤中能够分解有机物、固定氮气、解除土壤中的毒性物质等功能，对土壤的修复具有重要作用。
同时，植物的根系还能与土壤中的共生菌根真菌形成共生关系，促进土壤微生物多样性的增加。
植物修复的机理包括吸收和转化污染物、稳定土壤和防止水土流失、提供生态位和改善环境条件以及促进微生物活动和土壤微生物多样性等方面。
通过这些机理，植物能够有效修复和恢复受到破坏或污染的环境，实现环境的可持续发展。
植物修复不仅具有实际应用价值，而且对于生态环境的保护和修复也具有重要的意义。
植物修复
Rhizofiltration
Phytohydraulics
三、植物修复在环境污染中的应用
• 植物修复在空气污染中的应用 • 植物在水环境污染中的应用 • 植物在土壤污染中的应用
• 植物修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 。
Phytovolatalization
• 根际过滤(Rhizofiltration) 根际过滤指将特定的植物种植在有污染的水体 中,利用植物庞大的根系和巨大的表面积过滤、吸收 、富集水体中的污染物后,将植物收获处理,达到净 化污染水体的目的。例如水科植物浮萍和水葫芦可 有效吸收清除水体中镉、铜和硒[15~16]目
植物修复的机理 Mechanisms for phytoremediation
蒸腾作用
植物降解
积累在根中，并向茎叶 转移
促进根际降
EPA (2000)
• 植物固定(Phytostabilization) 利用植物将有毒有害污染物如重金属聚集在 根系地带, 降低其活动性, 阻止其向深层土壤或 地下水中扩散, 但并不为植物利用, 即根系对污 染物起固定作用。
• 植物降解(Phytodegradation)
植物的根、茎、叶吸收或降解污染物, 主要是 有机污染物如PAHs、TPHs、PCBs, 无机污染物如 氮氧化物、硫氧化物。判断这些污染物能否进入 植物体内的指标是该物质在辛醇—水中的分配系 数( logKOW )。logKOW 在1-3.5 之间的物质可以 被植物吸收降解。
环境修复原理与技术污染环境的植物修复原理课件
评估植物修复对土壤、水体和生物多 样性的影响，确保修复活动对生态环 境产生积极影响。
经济效益评估
分析植物修复的成本效益，探索降低 修复成本、提高经济效益的途径和方 法。
THANKS
感谢观看
REPORTING
案例
如印度芥菜和向日葵等植物对有机污 染物的降解效果显著，可用于有机污 染土壤的修复。
放射性核素污染的植物修复技术
放射性核素
指具有放射性的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ素，如铀、钚、铯 等。
植物修复原理
利用某些植物对放射性核素的吸收和 固定能力，将放射性核素从土壤中去 除或降低其浓度。
技术方法
包括植物提取、植物稳定和植物挥发 等。
工业区土壤污染的植物修复案例
总结词
工业区土壤污染的植物修复案例主要针对的是由工业 生产活动产生的污染物导致的土壤污染问题。
详细描述
工业区土壤污染通常包括重金属、石油、有机溶剂等污 染物。植物修复技术通过种植对特定污染物具有较强吸 收和富集能力的植物，如向日葵、芦苇等，将这些植物 种植在污染土壤中，利用其根系吸收和积累污染物，并 通过收获植物或利用其分解作用将污染物从土壤中去除 。例如，在某石油泄漏污染场地，种植了大量芦苇，通 过芦苇的吸收和分解作用，成功地降低了土壤中的石油 污染物含量。
未来展望
未来，环境修复将更加注重综合治理和预防措施的结合，推动环境修复与生态建设、资源循环利用的有 机结合，为建设美丽中国和地球家园作出更大的贡献。
PART 02
植物修复原理
REPORTING
植物修复定义
植物修复是指利用植物及其根际微生 物体系，对土壤和地下水中的污染物 进行吸收、降解和去除的过程。
矿山土壤污染的植物修复案例
主要的环境修复原理是什么
主要的环境修复原理是什么环境修复是一种通过人工手段恢复受到污染或破坏的环境的方法。
这个过程涉及多个步骤和原理，其中包括污染物处理、植物修复、土壤改良和生态系统重建。
下面是详细介绍这些环境修复原理的解释。
首先，污染物处理是环境修复的关键步骤之一。
它的主要原理是将污染物转化为无毒或低毒的物质，使其对环境和生物的危害降到最低。
常用的污染物处理方法包括物理方法、化学方法和生物方法。
物理方法主要利用吸附、沉淀和过滤等原理来去除污染物；化学方法则利用化学反应将污染物转化为无害的物质；生物方法则通过利用生物体的特定代谢活动将污染物分解为无害的物质。
其次，植物修复是一种常用的环境修复方法。
植物修复的原理是利用植物的生理代谢和吸收作用来修复受到污染的土壤和水体。
植物修复可以通过吸收污染物来减少其在环境中的浓度，也可以通过植物根系分泌的物质来促进污染物的分解和转化。
此外，植物修复还可以通过生物降解、富集和转移等机制来恢复受到污染的土壤和水体。
第三，土壤改良是环境修复的重要手段之一。
土壤改良的原理是通过改变土壤的物理、化学和生物性质来提高土壤的质量和肥力，从而促进植物生长和生态系统恢复。
常用的土壤改良方法包括有机肥料的施用、矿物肥料的使用、pH值的调整、微生物的添加和土壤通气和保湿等措施。
这些方法可以改善土壤的结构、增加养分的供应和提高土壤的保水能力，从而为植物生长提供良好的环境。
最后，生态系统重建是一种综合性的环境修复方法。
生态系统重建的原理是通过重建受到破坏的生态系统结构和功能来实现环境的修复。
生态系统重建包括湿地生态系统的恢复、森林生态系统的重建和河流湖泊生态系统的修复等。
其关键原则是在恢复生态系统功能的同时，尽量保持和增加生态系统的物种多样性和稳定性。
生态系统重建涉及到生物学、生态学和环境工程学等多学科的知识，需要综合运用不同的方法和措施。
总之，环境修复的主要原理包括污染物处理、植物修复、土壤改良和生态系统重建等。
重金属植物修复技术概述
重金属植物修复技术概述本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March土壤重金属污染植物修复技术摘要：重金属是全球环境最重要的污染物之一，具有毒性强，不能为生物所分解，大多数也不能通过焚烧的方法从土壤中去除；能通过活性氧等的中介作用，导致植物氧化伤害，乃至死亡，而且能通过食物链在生物体内富集，进而危及人类身体健康等。
本文概括了土壤重金属的来源和危害，并论述了植物修复技术的研究方向和优缺点以及未来的发展趋势。
关键词：土壤重金属污染植物修复土壤是自然界赋予人类的宝贵资源，是人类赖以生存的物质基础，也是人类环境的重要组成部分，具有维持系统生态平衡的自动调节功能（1）。
但是随着工业的发展和农业生产现代化，土壤重金属污染问题已成为全球各国共同面临的棘手问题。
从1973年Wagner KH，Siddiqi 首次发表关于土壤重金属污染问题的文献以来，到现在经过了三十多年的研究历程。
近十年来有关重金属在土壤、作物中的迁移、富集及对重金属污染土壤的治理和植物修复等问题引起了全世界学者的高度重视和深入研究（2~3）。
土壤重金属污染不会被微生物降解、迁移性小、很难被清除、易在土壤中富集，一直备受人们的关注。
土壤中重金属含量超过其环境容量时，一则对土壤中的微生物起抑制毒害作用。
使土壤生产力降低；二则其直接作用于植物，使植物的生长、发育、繁殖受到影响。
产量降低，产品质量下降；再则可先通过吸收富集于植物体内，然后通过食物链迁移至动物和人的体内，严重威胁动物、人类的生存健康。
重金属不仅以单一元素污染土壤，当多种重金属在土壤中共存时，它们之间还存在协同、拮抗作用，而且随着污水灌溉以及农药、化肥、污泥的大量施用，进一步加剧了土壤的复合污染（4）。
因此，研究土壤重金属污染的来源、形态、赋存形态及转化迁移规律，积极探索更有效、经济的污染测定技术和修复技术具有重要意义。
浙江大学《污染环境的物理修复》植物修复(1)
Fig. 2. The path of a transition metal from the soil to the sites of use and storage in the leaf. These include attempts (a)to enhance mobilization by secretion of organic acids, (b)to increasee uptake by overexpression or deregulation of transporters, (c)to stimulate uptake into the root and translocation via the xylem by overproduction of intracellular chelators, or (d)to increase the strength of metal sinks in the leaves by overexpression of storage and detoxification mechanisms.
植物过滤
• 根系过滤：主要是利用水生植物、半水生植物和陆生 植物根系吸收能力和巨大的表面积去除大面积水体中 低浓度的金属元素。
• 种苗过滤：研究表明幼小植物的种苗根系对水体中重 金属的去除作用更强，种苗过滤是第二代植物修复技 术的代表之一。
植物提取
• 植物提取是利用能耐受并能过量积累金属的植物吸收环境中的 金属，将它们输送并贮存在植物地上部分。
Processes show distinct molecular characteristics in hyperaccumulator plants are represented by arrows of varying size. A thicker arrow indicates a process displaying higher activity in metallophytes as compared to non-metallophytes. A thinner arrow indicates a process displaying reduced activity in metallophytes. This applies to sequestration of metals in root tissue.
污染土壤的生物修复
场地通常是不适用的。
研究进展
以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、 最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限 于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有 环境风险还不确定，因此应谨慎采用；植物稳定修 复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时 污染物可能将重新被激活而恢复毒性，因此没有彻 底解决土壤污染问题。
➢ 投菌法：核心是引入新的具有某些特殊功能的微生物，一 般在现有微生物不能降解污染物或降解能力低的情况下考 虑此法
➢ 生物培养法：定期地向污染环境中已经存在的降解菌的需 要．
➢ 研究表明，通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采 用外援微生物的方法更有效
原位生物修复的基本条件
✓碳源及能源 ✓能高效降解污染物的微生物种群 ✓提供微生物代谢所需的无机营养物 ✓环境介质中合适可利用的水量 ✓适宜的温度 ✓适宜的pH值
生物修复技术的分类
异位生物修复 (Ex-situ bioremediation) 原位生物修复 (In situ bioremediation)
异位生物修复
➢ 异位生物修复是指将被污染介质(土壤、水体)搬 动或输送到它处进行的生物修复处理，但这里的 搬动和输送是低限底的、而且更强调人为控制和 创造更加优化的降解环境
厌氧处理法
厌氧处理法是针对有些污染物如三硝基甲苯多 氯联苯好氧处理不理想、用厌氧处理效果好一 些，但由于厌氧处理条件难于控制，其应用比
好氧处理使用更少。
原位生物修复
➢ 原位修复原位生物修复主要集中在亚表层土壤的生态条 件优化，尤其是通过调节加入无机营养或可能限制其反 应速率的氧气的供给，以促进土著微生物或外加的特异 微生物对污染物质进行最大程度的生物降解，是最常见 的生物修复形式。
污染土壤的植物修复技术
污染土壤的植物修复技术摘要：污染土壤的植物修复是利用绿色植物自身对污染物的吸收、挥发、固定、转化与累积功能，以及为微生物修复提供有利于修复的条件，来转移、容纳或转化土壤中的污染物，降低其对环境的危害。
由于这种方法成本低、效果较好、不破坏环境，因而受到了广泛的关注。
关键词：植物修复特点优缺点展望正文：一、植物修复的基本概念植物修复的基本概念源于它对生物修复过程的重要贡献，一是植物自身对污染物的吸收、固定、转化与积累功能，二是为生物修复提供有利于修复完全进行的条件，从而促进了土壤微生物对污染物的生物降解与无害化。
研究表明，植物直接或间接地对污染物的去除起重要作用。
通过吸附、吸收转入植物组织的途径，植物可以从土壤中带走一部分污染物。
植物代谢过程也能起到转化和矿化污染物的作用。
植物根际圈与细菌、真菌的共生关系，可以增加微生物的活性从而加速土壤污染物的降解。
植物生物修复被专家们普遍认为是一向十分有发展前途的生物修复新技术。
二、植物修复主要类型从原理上来讲，植物修复有六种类型：1、植物富集。
这种技术是利用重金属超富集植物从土壤中吸收重金属，并将其转运到可收割的部位；然后收割植物富集部位，并经过热处理、微生物、物理或化学的处理，减少植物的体积或重量，以达到降低加工、填埋和人工操作费用的目的。
2、植物固定。
利用特殊植物将污染物钝化/固定，降低其生物有效性及迁移性，使其不能为生物所利用，达到钝化/稳定、隔断、阻止其进入水体和食物链的目的，以减少其对生物和环境的危害。
植物枝叶分解物、根系分泌物以及腐殖质对重金属离子的螯合作用等都可以固定土壤中的重金属。
3、植物挥发。
植物可以从土壤中吸收污染物并将其转化为气态物质释放到大气中。
一些植物能将土壤中的Se、As和Hg等甲基化，从而形成可挥发的分子，释放到大气中去。
4、植物降解。
利用植物及其根际微生物区系将有机污染物降解，转化为无机物（CO2、H2O）或无毒物质，以减少其对生物与环境的危害。
土壤污染治理中的植物修复技术
土壤污染治理中的植物修复技术1. 引言1.1 土壤污染对环境和人类健康造成严重威胁土壤污染是当前全球面临的重要环境问题之一，对环境和人类健康都造成严重威胁。
随着工业化和农业生产的快速发展，土壤污染程度不断加剧，主要污染物包括重金属、有机化合物、农药等。
这些污染物会积累在土壤中，影响土壤的生物多样性和生态平衡，进而影响农作物的生长和品质，甚至通过食物链传递给人类，对人体健康产生危害。
土壤污染还会导致土壤质量下降、土地荒芜、水资源污染等严重问题，对农业生产、生态环境和社会可持续发展构成威胁。
加强土壤污染治理，减少污染物对环境和人类健康的危害，具有重要的现实意义和紧迫性。
1.2 植物修复技术在土壤污染治理中具有重要意义植物修复技术在土壤污染治理中具有重要意义，是因为植物具有独特的生物学特性和生理功能，在修复土壤污染过程中可以发挥重要作用。
植物的根系可以渗透土壤深层并吸收污染物质，如重金属离子、有机物等，从而净化土壤。
植物通过光合作用可以将二氧化碳转化为氧气，改善土壤环境氧气含量，有利于土壤中微生物的活动，促进土壤生态系统的恢复和稳定。
植物还可以分泌根系物质，促进土壤微生物的生长，增强土壤的固结性和通透性，改善土壤的物理性质，有利于土壤的修复和恢复。
2. 正文2.1 基本原理及作用机制植物修复技术的基本原理是通过植物的生长代谢过程来修复受污染的土壤。
其作用机制主要包括以下几点：1. 吸附作用：植物根系吸收土壤中的污染物质，并将其富集在植物体内，从而减轻土壤污染的程度。
2. 生物降解作用：一些植物具有生物降解污染物的能力，通过植物根系分泌的物质或植物体内的微生物协同作用，分解有害物质为无害物质。
3. 配位作用：植物根系分泌酸性物质，与土壤中的金属元素形成络合物，使其难溶于土壤中，从而减少金属元素对环境的污染。
4. 生物蒸散作用：植物通过蒸腾作用将土壤中的水分中的有机污染物蒸发至空气中，减少土壤中的有机物含量。
有机污染物的植物修复
02Βιβλιοθήκη 2、植物促进农药的降解研究
Sandman等（1984）研究证明许多植物根际区的农药降解速度快，降解率与根际区微生物数量的增加呈正相关，而且发现多种微生物联合的群落比单一种的群落对化合物的降解有更广泛的适应范围。但并非所有植物对化学物质都有降解能力。这之间的关系有很强的选择性，主要原因是不同植物种分泌不同的物质，而不同微生物对根系分泌物有所选择。另外，植物对化学物质的适应或敏感程度也不相同。Sandmann等（1984）指出使用2,4-D 除草剂后，降解2,4-D 这种除草剂的细菌群落数量在甘蔗根际有增加，但在非洲三叶草根际不增加。2,4-D对除去双子叶杂草有效而不伤害甘蔗，这表明甘蔗根际微生物群落有保护植物免受化学物质伤害作用的可能性（农药--刺激植物产生分泌物--促进微生物繁殖）。
2
4、其它方面的研究
除了除草剂、杀虫剂等有机化合物在植物根际生物降解的研究外，近年来对非农用化合物的降解研究也不断有报道，其趋势几乎与农用化合物降解研究相匹配。例如：从被石油污染的水稻田里分离的根际微生物证明了石油残存物可被加速分解。有研究发现在有石油污染的水稻田土壤中分离出的芽孢杆菌 （Bacillus sp.）仅在有水稻根系分泌物存在的情况下才能在石油残留物中生长。这表明水稻根系促进了特定的微生物消除石油残留物。
目前的植物修复技术所采取的途径仅仅是种植单一的修复型植物,往往修复不彻底,还有可能引起土壤环境和生物效应的发生,如由于拮抗或化感作用使修复型植物生长不良生物量下降。今后的研究方向应把注意力放在寻找和培育高效修复型植物,尤其是某些重金属超富集植物上,并开展多种植物混作以提高修复效率。
四、植物修复有机污染物的研究与应用
影响植物修复的因素
植物种类 Paterson 等（1990）发现有88 种植物能有效吸收和富集70 余种有机污染物;Bellin 和O′Connor（1990）发现有些植物对重金属的耐受性特别高,其体内重金属含量是同类土壤上其他植物的100 倍或1000倍。如果能找到或驯化出这种植物(超富集植物),植物修复效率将大幅提高。遏蓝菜属植物Thlaspirotundifolium spp. cepaeifolium是已知的唯一能富集Pb 的植物。
植物修复技术的原理
植物修复技术的原理-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII植物修复技术的原理核心提示：植物修复具有成本低、不破坏土壤和河流生态环境、不引起二次污染等优点。
自20世纪90年代以来，植物修复成为环境污染治理研究领域的一个前沿性课题。
植物转化原理：植物转化也称植物降解(Phytodegradation)，指通过植物体内的新陈代谢作用将吸收的污染物进行分解，或者通过植物分泌出的化合物（比如酶）的作用对植物外部的污染物进行分解。
植物转化技术使用于疏水性适中的污染物，如BTEX，TCE，TNT等军用排废.对于疏水性非常强的污染物，由于其会紧密结合在根系表面和土壤中，从而无法发生运移.对于这类污染物，更适合采用之后提到的植物固定和植物辅助生物修复技术来治理。
根滤作用(Rhizofiltration)原理：借助植物羽状根系所具有的强烈吸持作用，从污水中吸收，浓集，沉淀金属或有机污染物，植物根系可以吸附大量的铅，铬等金属。
另外也可以用于放射性污染物，疏水性有机污染物(如三硝基甲苯TNT)的治理。
进行根滤作用所需要的媒介以水为主，因此根滤是水体，浅水湖和湿地系统进行植物修复的重要方式，所选用的植物也以水生植物为主。
植物辅助生物修复(Plant-AssistedBioremediation)原理：通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态，挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。
有些元素如Se、As和Hg通过甲基化挥发，大大减轻土壤的重金属污染。
如B.Juncea能使土壤中的Se以甲基硒的形式挥发去除。
还有的研究表明烟草能使毒性大的二价汞转化为气态的零价汞。
Rugh等将细菌的汞还原酶基因转入Arabidopsistfialiana中，发现该植物对HgCl2的抗性和将Hg2+还原为Hg的能力明显增强。
这一方法只适用于挥发性污染物，植物挥发要求被转化后的物质毒性要小于转化前的污染物质，以减轻环境害。
污染环境的生物修复ppt课件
环境生物修复技术主要由三方面的内容组成：
• （1）利用土著微生物代谢能力的技术 • （2）活化土著微生物分解能力的方法 • （3）添加具有高分解难降解化合物能力的
特定微生物的方法
2. 生物修复的产生发展
– 共代谢基质 微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作
用，因此，共代谢基质对生物修复有重要影响。
– 污染现场和土壤特性： 土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物
修复的速度和程度。
– 有毒有机污染物的物理化学性质 如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。
3.微生物修复与物质循环
• 4.1 生物修复概述 • 4.2 环境微生物修复机理 • 4.3 环境修复微生物生态学原理 • 4.4 影响生物修复的污染物特性
4.1生物修复概述
1. 生物修复(Bioremediation)的概念
➢ 广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生 物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境 中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术， 一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类 型。
• 可处理性试验方法 • （1）土壤灭菌试验 • （2）土壤柱试验 • （3）摇瓶试验 • （4）反应器试验
6 生物修复工程技术
生物修复工程技术可行性研究
（－）数据调查
– 污染物性质，受污染前后生物性质、分布，污染现场条件，有关管理法规，确 立净化目标。
（二）技术查询 （三）选择技术路线
– 对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价，列出可行方案， 并确定最佳技术。
• 1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染，生物 修复技术首次大规模应用，取得了很好的效果。阿拉斯加 溢油生物修复成为生物修复史上的里程碑，至此，生物修 复技术成为一种可被人们接受的油泄漏治理方法。
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• 修复周期较长，难以满足快速修复污染环境的需求。
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5.2植物对污染物的修复作用
• 修复原理：主要是通过植物自身的光合、 呼吸、蒸腾和分泌等代谢活动与环境中的 污染物质和微生态环境发生交互反应，从 而通过吸收、分解、挥发、固定等过程使 污染物达到净化和脱毒的修复效果。
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• 用富集系数来表征植物对某种元素或化合物的积累能力，
富集系数（BCF）=植物体内某种元素含量/土壤中该种元素 含量
• 用位移系数来表征某种重金属元素或化合物从植物根部到植物 地上部的转移能力，即
位移系数（TF）=植物地上部某种元素含量/植物根部该种元素 含量
富集系数越大，表示植物积累该种元素的能力越强。
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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。
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（2）植物促进(Phytoaccumulation)
• 也称之为植物提取,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。
些已成为调控重金属植物毒性的途径与措施。实 验表明N、P、K等植物营养物质对超积累植物吸 收重金属有较大的影响。
• 例如，在对小麦施用氮肥的过程中发现，硝酸 铵不仅能够增加小麦对土壤中Cd的吸收，促进 植物生长，而且NH4＋进入土壤后发生硝化作用， 短期内可使土壤pH值明显下降，增加了Cd的生 物有效性，更重要的是NH4Cd形成络合物而降低 土壤对Cd的吸附。
或吸附在土壤上，增加重金属的移动性和植物利 用性。同时，被吸附态和结合态的金属离子溶解
如，土壤中植物吸收Pb的能力很低→→土壤中加入 络合剂（EDTA）→→增加植物根对Pb的吸收能 力
富里酸对结合态汞有较强的吸附能力，易于促进矿 物汞由固定结合态向有机溶解态转化，而被植物 吸收。
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（4）植物营养物质 • 营养物质是影响植物吸收重金属的要素，有
（9）重金属的种类及其形态差异
• 植物对有些元素容易吸收而对另一些元素很难 吸收，通过植物对Cr,Hg,As,Cd的吸收比较发现植 物最容易吸收Cd和As，而对Cr的吸附量就很少。 同一元素的不同价态吸收系数差别很大，如水稻 对Cr3＋的吸收系数平均值为0.032，而对Cr6＋则为 0.056，可见Cr6＋的吸收系数大于Cr3＋。
酸碱度
温度
共存物质
氧化还原 电位
（1） pH值
• 影响土壤重金属活性的主要因素，影响溶解 和沉淀平衡，pH高重金属易沉淀，不易生物吸 收。 • 以Cd、Zn为例，随pH升高，Cd、Zn趋于稳 定; • 在低pH时，沉积物中生物可吸收态的水溶液 和可交换态Cd、Zn的浓度有明显增加。 • 可能不是单一的递增或递减。
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5.4 有机污染物的植物修复
❖5.4.1 植物对有机污染物的修复作用（3种机制）
直接吸收 和降解
酶的作用
根际的生 物降解
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（1）直接吸收和降解
• 植物根－中度憎水性有机物吸收好:0.5≤lg Kow ≤3.0
• Kow是有机化合物在辛醇和水两相平衡浓度之比。辛 醇对有机物的分配与有机物在土壤有机质的分配极为 相似，
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（1）植物净化空气
吸滞放射性物质
吸收有害气体
减弱噪声
净化空气
滞尘
吸收CO2
除菌和杀菌
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• 植物修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 。
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5.2.1 植物吸收、排泄与积累
（1）植物吸收 • 植物为了维持正常的生命活动，必须不
断地从周围环境中吸收水分和营养物质。 • 植物具有广泛吸收性，除对少数几种元
素表现出选择性吸收外，对不同的元素 来说只是吸收能力大小不同而已。 • 植物吸收的3种方式：被动吸收、避、超 积累
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（2）植物排泄 • 向外排泄体内多余的物质和代谢物质（排泄物
优势：
• 植物修复开发和应用潜力巨大。 • 植物修复符合可持续发展战略的理念。
（太阳能为能源、蒸腾作用、无二次污染、肥力增加， 回收金属等）
• 植物修复过程易于社会接受。
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局限性：
• 需要光、T、水分等适宜的环境条件，及病、虫草害 的影响；
• 对于污染程度过重、或污染物分布为植物根系所达 不到，甚至不适于植物生长的污染土壤或水体的修 复并不适用；
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，高毒的硒变成了低毒的硒化 物气体等。
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（4）植物降解（Phytodegradation）
• 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。
• 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。
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1583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Alyssum bertolonii(庭荠 属)，1848年，Minguzzi和 Vergnano测定该植物叶片含镍 高达7900 mg/kg。
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。
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• 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。
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（5）污染物间的复合作用 • 多种污染物－复合污染，拮抗和促进 （6）植物激素 • 植物体内合成的，对植物生长发育产生明显调节作用
的微量生理活性物质。（植物激素类除草剂） （7）生物因子 • 菌根真菌－增加生长，降低土壤中的重金属含量等。
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（8）温度
• 温度首先会影响水生植物的生长， 温度还会影 响水体重金属离子的活性，以及水体悬浮泥沙、 底泥对重金属的吸附，进而影响植物的吸收。
4-3-2_污染环境的植物修复原理
目录
• 5.1 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
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5.1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。
• 修复途径主要有两个方面：
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
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
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（5）根际圈生物降解(Rhizodegradation)
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（2）氧化还原电位Eh
• 重金属在不同的氧化还原状态下，有不同的形 态且可互相转化。
• Cd：在还原条件下，有机结合态Cd最稳定，但 在氧化条件下，有机结合态镉则被转化为生物可 利用的水溶态、可交换态或溶解络合态而释放到 水体中，并随Eh增大，其释放量增多。
• 淹水抽穗
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(3)共存物质 • 可改变重金属的存在状态： • 络合-螯合剂：与可溶态金属结合，防止金属沉淀
或挥发的形式） • 植物排泄途径：
①经过根吸收后，再经叶片或茎等地上器官排出 去(如汞、硒等）。 ②叶片吸收后，根排泄。 ③ 去旧生新
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（3）植物积累
• 进入植物体内的污染物质虽可经生物转化过程 成为代谢产物经排泄途径排出体外，但大部分 污染物质与蛋白质或多肽等物质具有较高的亲 和性而长期存留在植物的组织或器官中，在一 定的时期内不断积累增多而形成富集现象，还 可在某些植物体内形成超富集。
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。
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（3）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。
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生物修复
微生物修复
微生物降解 微生物转化
植物去除 植物修复
植物净化空气 植物提取 植物挥发 植物降解 根际圈微生物降解
植物固定/稳定化
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
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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
死的植物根－酶－分解作用－脱卤酶等
（3）根际的生物降解 植物以多种方式帮助微生物的转化 • 包括：植物根的微生物区系＋内生微生物
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根系分泌物：糖类，醇类，酸类， 细根的腐解－有机碳