土壤中有机污染物的修复

影响植物修复的因素
❖污染物性质 ❖植物种类 ❖根系分布 ❖污染物浓度和滞留时间 ❖环境条件
植物修复的优点
❖ 绿色的、低技术、低成本要求的修复方法,容易为 社会接受
❖对土壤肥力和土壤结构没有破坏 ❖ 能增加土壤有机质含量和土壤肥力,同时能减少土
壤侵蚀的发生 ❖ 还有可能回收一些重金属,而且适用的污染物广泛
植物组织积累
植物修复
植物挥发
植物萃取
植物降解
毒素降解菌
植物固定
植物修复重金属污染土壤的机理示意图
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的一个重要机制。
植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物
体内或微生物体内外的降解
有机污染物的植物修复
植物修复是利用植物的一系列生理、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。
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 植物萃取 植物挥发 植物固定
❖ 目前，有机污染物在土壤的吸附-解吸研究主要集中在黏土 矿物-水界面的吸附解吸，以及它们在土壤腐殖物质中的吸 附-解吸行为。
有机污染物在土壤中的降解和代谢
❖ 有机污染物的降解分非生物降解与生物降解两大类 ❖ 非生物降解：有机污染物在环境中受光、热及化学
因子作用引起的降解现象 ❖ 生物降解：在生物酶作用下，有机污染物在动植物
修复中的微生物
❖ 细菌：好氧细菌、厌氧细菌、兼氧细菌 ❖ 细菌可以在污染条件下，不断适应环境，产生降
解能力。如通过特定酶的诱导和抑制产生基因突 变，通过质粒转移获得利用特定污染物的能力。
❖ 真菌：软腐菌、褐色菌、白腐菌 ❖ 真菌对于一些大分子化合物表现出很强的降解能
力，它们都以降解木质素而著称
影响因素
植物可释放一些物质到土壤中，以利于降解 有毒化学物质，并可刺激根际微生物的活性。这些 物质包括酶及一些有机酸，它们与脱落的根冠细胞 一起为根际微生物提供重要的营养物质，促进根际 微生物的生长和繁殖。并且，其中的有些分泌物也 是微生物共代谢的基质。
根际的矿化作用去除有机污染物
植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用， 植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特 的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。
有机污染物的来源
❖ 土壤中的有机污染物的来源主要包括：工业污染源、 交通运输污染源、农业污染源、生活污染源等。另 外根据污染源的数量和面积以及影响范围划分为面 源污染和点源污染。
❖ 土壤中的有机污染物主要包括人为生产加工使用造 成的污染以及自然界产生从而形成的污染。
❖ 土壤有机污染物在土壤中的环境行为主要包括吸附、解 吸、挥发、淋滤、降解残留、生物富集等。
可以通过土壤堆、泥浆反应器和厌氧处理
微生物修复机理
❖共代谢 对于一些污染物，微生物虽然可以降解他们，
但却不能利用该污染物作为碳源合成自身生长所 需要的有机质，因此需要另外的生长基质维持自 身的生长
❖矿化作用 指有机物在微生物的作用下彻底分解为H2O、
CO2和简单的无机化合物的过程，是彻底的生物 降解（终极降解)，可从根本上清除有毒物质的环 境污染。实质都是酶促反应
用的30%~50%
微生物修复技术的缺点
❖不是所有的污染物都适合于生物修复 ❖有些化学品经微生物降解后，其产物的毒性和迁
移性比原化合物反而增减 ❖生物修复是一种科技含量较高的处理方法，它的
运作必须符合污染地的特殊条件
影响因素 ❖ 有机污染物的特性(化学特性、水溶解度、蒸汽压、吸附特
性、光稳定性和生物可降解性等)
❖ 环境特性(温度、日照、降雨、湿度、灌溉方式和耕作方式)、 ❖ 土壤特性(土壤类型、有机质含量、氧化还原电位、水分含量 pH、离子交换能力等)。
有机污染物在土壤中的吸附与解吸
❖ 有机污染物在土壤中的吸附和解吸是污染物在环境中重要 的分配过程之一，对环境行为有显著的影响，是研究有机 污染物在土壤中的环境行为的基础。
❖营养物质 ❖电子受体（主要为种类和浓度） ❖污染物的性质 ❖环境条件 ❖微生物的协同作用 ❖其他影响因素（修复工程的现场气象因素，水文
地质因素）
原位强化微生物修复技术
❖生物强化法 ❖生物培养法 ❖投菌法 ❖生物通气法 ❖生物注射法 ❖生物冲淋法 ❖土地耕作法
源自文库
异位强化微生物修复技术
❖堆肥法 ❖生物反应器法 ❖厌氧处理
微生物修复技术的优点
❖生物修复可以现场进行，可以减少了运势费用和 人类直接接触污染物的机会
❖生物修复经常以原位方式进行，这样可以使对污 染位点的干扰或破坏达到最小
❖ 生物修复有机物分解为CO2和H2O,可以永久性 的消除污染物和长期的隐患，无二次污染物，不 会使污染转移
❖生物修复可于其他技术结合使用，处理复合污染 ❖降解过程迅速，费用低，只是传统物理、化学费
植物修复的缺点
❖ 要求植株具有高生物量,对污染物的耐性要高,否则 当污染物浓度太高时,植物不能生长
❖ 受植物根系分布的限制,处于根系分布之外的污染 物很难被清除
❖ 由于根系或地上部分生长慢,清除污染物要求的时 间太长
有机物污染物微生物修复
环境微生物修复 是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，
土壤中有机污染物的修复
L/O/G/O
有机污染物(organic pollutant)
❖ 指造成环境污染和对生态系统产生有害影响的有机 化合物。
❖ 天然有机污染物主要是由生物体的代谢活动及其他 化学过程产生的，如萜烯类、黄曲霉类等；
❖ 人工合成有机污染物是随现代化学工业的兴起而产 生的，如合成橡胶、塑料等。
或是使污染物无害化的过程。
❖ 包括原位生物修复和异位生物修复
❖ 原位生物修复
污染在原地点进行，不挖出或抽取需要修复的土 壤及地下水，采用一定的工程措施，利用生物通 气、生物冲淋等一些方式进行。
❖ 异位生物修复
需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻 近地点或反应器内进行。显然，这用处理更好控 制，结果容易预料，技术难度较低，但投资成本 较大。