污染环境的植物修复原理
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的生物学特性来修复环境污染的技术。
它是一种生物修复技术，通过植物的吸附、积累、代谢和降解能力，将有害物质转化为无害或低毒的物质，从而恢复受污染的土壤、水体和空气的生态功能。
植物修复技术在环境治理中具有广阔的应用前景，对于解决环境污染问题具有重要意义。
一、植物修复的原理及作用机制1. 植物吸附能力植物根系可以通过根际现象和根分泌物吸附土壤中的有害物质，如重金属离子、农药、有机物等。
这些有害物质被植物吸附后，能够减缓它们对土壤和水体的进一步污染，为后续的修复工作提供了条件。
植物在生长过程中可以将土壤中的有害物质积累在其体内，如重金属、放射性同位素等。
通过植物的生物多样性和适应性，可以选择适合修复的植物进行种植，从而实现有害物质在土壤中的转移和富集。
3. 植物代谢和降解能力植物根系分泌的物质和土壤中微生物的共同作用，可以有效降解某些有机污染物，如石油烃、有机氯化合物等。
植物的根际微生物和土壤微生物的协同作用，可以有效地将有机污染物分解成较为无害的物质，实现环境的自我修复。
二、植物修复在土壤污染治理中的应用1. 重金属污染由于工业生产、采矿、排放废水等活动，导致土壤中出现了重金属污染问题。
采用植物修复技术可以通过选择具有重金属耐受性和富集能力的植物进行种植，将土壤中的重金属积累在植物体内，从而减少土壤重金属的含量，使土壤得到修复。
2. 石油化工污染石油化工生产过程中会产生大量的石油烃类有机物，这些有机物对土壤和水体产生严重的污染。
通过植物修复技术可以选择能够降解石油烃的植物进行种植，利用植物的代谢和降解能力将有机物分解成无害的物质，实现土壤的修复。
1. 水体富营养化由于化肥、农药、畜禽粪便等因素的过度排放，导致水体富营养化现象严重。
利用植物修复技术可以选择适合水生环境的植物进行种植，通过植物的吸收和利用能力，将水体中的营养物质吸收，并将其转化为植物体内的有机物质，从而减少水体中营养物质的含量，减缓水体富营养化的现象。
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指利用植物的生长特性和生物代谢功能，将植物引入到受污染的环境中，利用植物的吸收、积累、转移和分解等作用，修复受污染土壤和水体的一种生物修复技术。
植物修复技术被广泛应用于环境污染治理领域，其作用已经得到了广泛的认可和应用。
本文将从植物修复的原理和作用机制入手，分析植物修复在环境污染治理中的作用，并探讨其在未来的应用前景。
一、植物修复的原理和作用机制植物修复是利用植物的各种生理、生态和生物化学功能来修复环境中的污染物，并将其转化成无害的物质。
植物修复的原理和作用机制主要包括以下几个方面：1.1 吸收作用植物根系可以吸收土壤中的有机物和重金属等污染物质，将其吸收到植物体内，达到净化土壤的目的。
通过植物的根系吸收作用，可以有效地减少土壤污染物的浓度，从而起到净化土壤的作用。
1.4 分解作用有些植物在吸收和积累污染物质后，可以通过生物代谢作用将其分解成无害的物质，如酶促反应和代谢作用等，从而实现污染物质的降解和分解。
通过植物的分解作用，可以将污染物质转化成无害的物质，达到净化土壤和水体的目的。
二、植物修复在环境污染治理中的作用植物修复技术在环境污染治理中具有重要的作用，主要表现在以下几个方面：2.2 净化水体植物修复可以通过植物的吸收、积累、转移和分解等作用，净化水体中的有机物和重金属等污染物质，降低水体污染物的浓度，改善水体环境，恢复水体的生态功能和生物多样性。
2.3 修复生态系统植物修复可以通过植物的生长和分布，修复受污染的生态系统，恢复植被的覆盖和多样性，增加土壤的稳定性和肥力，改善生态环境，促进自然修复过程，保护和恢复生态平衡。
2.4 降低治理成本植物修复具有成本低、效果好、操作简单的优势，可以通过种植或重建植被，实现环境污染的治理和修复，降低治理成本，提高治理效率，解决环境污染问题。
3.5 促进可持续发展植物修复技术符合可持续发展的要求，具有生物多样性、生态平衡、社会效益和经济效益等优势，可以实现环境保护和资源利用的双重目标，促进可持续发展的实现，推动生态文明建设。
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。
第三章 环境的植物修复原理
持久性有机污染物的特性
1）蓄积性：就是它能够长期地在环境里存留 2）收放性：她的特点是通过食物链可以逐级放大 3）流动性大：即可以通过风和水流传播到很远的距 离 4)高毒性：POPs物质在低浓度时也会对生物体造成 伤害
3）根基有机污染物的生物降解
植物修复有机污染物的机理
2、大气有机污染物的植物净化机理
植物净化有机污染的主要过程是持留和去处。持留过程涉 及植物截获、吸附和滞留等，去除过程包括植物吸收、降解、 转化、同化和超同化等。 1）植物的持留与吸收作用：植物对污染物的持留主要发 生在地上部分 2）植物降解作用：植物降解是指植物通过代谢或自身的 酶类物质来分解植物体内吸收的外来污染的过程 3）植物的转化作用：利用植物的生长过程将污染物由一 种复杂的形态转化为一种简单形态的过程
4）植物同化和超同化作用：吸收同化到自身物质组成中， 促进植物体自身生长的现象
本节回顾
本节重点
1）持久性有机污染物的概念及特点
2）植物修复有机污染土壤的机理 3）大气有机污染的植物净化机理 本节难点 大气有机污染的植物净化机理
课后作业
1、阐述持久性有机污染物的概念及特性 2、阐述植物修复有机污染土壤的机理 3、阐述大气有机污染植物净化机理
植物修复有机污染物的方法
(1)植物吸收和植物挥发 (2)植物降解 (3)根际圈降解
1）生物好氧代谢过程
2）生物厌氧代谢过程 3）腐殖化作用过程
1、植物修复有机污染土壤的机理
植物主要通过以下三种机制降解土壤有机污染物。 1）植物从土壤中直接吸收并代谢分解有机污染物 2）植物本身产生的酶可催化降解有机污染物
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。
土壤有机污染植物修复的机理与影响因素
土壤有机污染植物修复的机理与影响因素一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，土壤有机污染问题日益严重，对生态环境和人类健康造成了严重威胁。
植物修复作为一种绿色、环保的修复技术，近年来受到了广泛关注。
本文旨在深入探讨土壤有机污染植物修复的机理与影响因素，以期为实际应用提供理论支持和技术指导。
本文将概述土壤有机污染的现状与危害，阐述植物修复技术在解决这一问题上的重要性和紧迫性。
随后，将详细介绍植物修复的基本原理，包括植物对有机污染物的吸收、转化和降解等过程，以及植物与微生物、土壤环境之间的相互作用。
在此基础上，本文将重点分析影响植物修复效果的关键因素，如植物种类、污染物性质、土壤条件等，并探讨如何通过优化这些因素提高植物修复效率。
本文还将关注植物修复技术的实际应用情况，包括国内外的研究进展、成功案例以及存在的问题和挑战。
通过对这些内容的梳理和评价，旨在为植物修复技术的进一步发展和优化提供有益参考。
本文将展望植物修复技术在未来土壤有机污染治理领域的应用前景，并提出相应的建议和对策，以期为我国土壤环境保护和生态文明建设贡献力量。
二、土壤有机污染的来源与危害土壤有机污染主要来源于人类活动，包括农业活动、工业排放、城市生活垃圾以及交通运输等。
农业活动中，过量使用化肥、农药和畜禽养殖产生的废弃物是土壤有机污染的主要来源之一。
工业排放中，含有大量有机污染物的废水、废气若未经处理或处理不当直接排入环境，会对土壤造成严重污染。
城市生活垃圾的不合理处理，如直接填埋，也会导致土壤有机污染。
交通运输产生的油污、泄漏的燃油等也会对土壤造成污染。
土壤有机污染的危害是多方面的。
有机污染物可能破坏土壤结构，影响土壤通气、透水性能，降低土壤肥力。
有机污染物可能通过食物链进入生物体，对人类和其他生物的健康构成威胁。
例如，某些有机污染物具有致癌、致畸、致突变等作用。
有机污染还可能影响土壤微生物的活性，破坏土壤生态平衡。
因此，土壤有机污染问题亟待解决，而植物修复作为一种绿色、环保的修复技术，在土壤有机污染治理中具有重要的应用前景。
环境修复原理与技术-5 污染环境的植物修复原理
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• 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。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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• 局限性 • 1 .需要光、T、水分等适宜的环境条件，及病、虫草
害的影响； • 2.对于污染程度过重、或污染物分布为植物根系所达
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（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：
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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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。
环境生物修复知识点总结
环境生物修复知识点总结一、环境生物修复的定义和意义环境生物修复是指利用生物学手段，通过引入适应性强的生物体，促进其在受污染或破坏的环境中生长和繁殖，在一定的时间内修复受损环境的过程。
其主要意义在于恢复受损环境的功能，提高环境质量，减少或消除环境污染，改善人类居住环境。
二、环境生物修复的基本原理1. 生物降解：利用微生物、植物或动物的代谢活性降解有机物污染物，将其转化为无害的物质。
2. 生物富集：利用植物的富集作用，吸收并富集土壤、水体中的重金属等有害物质，减少其对环境的危害。
3. 生物修复：利用形态特殊的植物或菌藻类生物，在土壤、水体中形成屏障，减少有害物质对周围环境的影响。
三、环境生物修复的技术方法1. 微生物修复技术：利用微生物的降解作用，对土壤、水体中的有机污染物进行降解处理。
常用的微生物包括多种细菌、真菌、藻类等。
2. 植物修复技术：利用植物的吸收和转化作用，修复受损的土壤和水体。
这种方法适用于处理重金属和有机污染物。
3. 生物堆肥技术：利用微生物和蚯蚓等生物的作用，将有机废弃物堆肥成有机肥料，减少污染，恢复土壤肥力。
4. 生态工程修复技术：通过构建湿地、河道、水体生态系统，利用植物、微生物等生物的协同作用，修复受损的自然环境。
四、环境生物修复的应用案例1. 微生物修复：在一些地下水、土壤污染修复项目中，利用添加适当的微生物菌剂，促进土壤有机物、重金属和有机化合物的降解。
2. 植物修复：在受油污染的土地上，利用某些植物的吸收和代谢功能，将有机物污染物转化为无害物质。
3. 生物堆肥：在农村地区，利用生物堆肥技术，将畜禽粪便、秸秆等有机废弃物堆肥成优质的有机肥料，减少环境污染，提高土壤肥力。
4. 生态工程修复：在城市公园、湿地修复项目中，通过构建湿地、植被覆盖等方式，修复受损的自然生态系统，提高城市环境质量。
五、环境生物修复的发展趋势1. 多学科交叉：随着环境生物修复技术的不断发展，将涉及到更多的学科领域，如生物学、土壤学、化学等，需要多学科交叉合作。
土壤修复技术介绍——植物修复技术
土壤修复技术介绍——植物修复技术植物修复技术是一种环境修复技术，通过使用植物来修复与恢复受污染土壤的自然化程度。
它是一种可持续发展的修复技术，并且被广泛用于污染地区的生态系统恢复。
植物修复技术的原理是利用植物的生理生态特性，通过植物对土壤中有害物质的吸收、稀释和分解，来达到修复土壤的目的。
植物修复技术主要包括植物吸附修复、植物稀释修复和植物秸秆炭化修复等。
植物吸附修复是指利用植物根系对土壤中污染物进行吸附，进而吸附物质沉积在植物根系和土壤中，达到修复土壤的目的。
常见的植物吸附修复技术包括菠菜、太阳花、水稻等植物。
这些植物的根系具有较强的吸附能力，能够有效地吸附土壤中的污染物，如重金属离子等。
植物稀释修复是指利用植物的生长和代谢过程，将污染物稀释到安全水平，进而修复土壤。
植物的生长需要养分和水分等资源，而污染物可以作为植物的养分源。
适当的植物配置和种植模式，可以有效地调节污染物的浓度，达到修复土壤的目的。
例如，在重金属污染的土壤中，可以选择适应重金属污染的植物进行种植，通过植物的生长和代谢过程，将重金属稀释到安全水平。
植物秸秆炭化修复是指将植物秸秆进行炭化处理，然后将炭化后的秸秆还原到受污染土壤中，起到修复土壤的效果。
炭化后的秸秆可以增加土壤的有机质含量，提高土壤的肥力，同时也可以吸附和分解土壤中的有害物质。
炭化秸秆具有较高的比表面积和孔隙率，可以提高土壤的保水性和通气性，有利于土壤中细菌和微生物的生长和代谢，从而促进土壤的修复和恢复。
植物修复技术具有许多优点。
首先，植物修复技术是一种成本相对较低的修复技术，相比较传统的土壤修复技术，如化学修复和物理修复，植物修复技术不需要大规模的设备和昂贵的药剂投入。
其次，植物修复技术是一种可持续发展的修复技术，通过利用植物的生态功能，可以改善土壤质量，提高土壤肥力，恢复生态系统的自然化程度。
最后，植物修复技术具有较强的适应性和稳定性，适用于不同类型和不同程度的土壤污染。
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.
污染土壤植物修复技术介绍
适用于重金属污染、有机物污 染、放射性污染等土壤污染
适用于各种土壤类型如农田、 工业区、城市绿地等
限制：植物修复技术需要较长 时间不适用于紧急污染处理
限制：植物修复技术需要选择 合适的植物种类不适用于所有 植物
PRT THREE
植物修复技术原理：利用植物对污染物的吸收、转化和降解能力实现土壤污染治理
植物根系吸收污染物 植物体内转化污染物 植物体内积累污染物 植物死亡后污染物固定在土壤中
PRT FOUR
污染类型：重金属污染、农药残留、化肥污染等 修复技术：植物修复、微生物修复、物理修复等 植物修复：选择具有修复能力的植物如向日葵、玉米等
实践应用：在农田中种植具有修复能力的植物吸收土壤中的污染物达到修复目的
污染土壤植物修 复技术：利用植 物吸收、降解、 转化污染物达到 修复目的
应用领域：化工、 冶金、石油等工 业场地污染修复
修复效果：降低 土壤中污染物种类 控制污染物扩散 确保修复效果
植物修复技术：利用植物吸收、转化、降解重金属污染物 应用实例：某地重金属污染土壤修复项目 修复效果：降低土壤中重金属含量改善土壤质量 技术挑战：选择合适的植物种类优化修复技术参数
国际合作：各国政府、企业和 科研机构共同开展研究与合作
技术交流：定期举办国际会议、 研讨会和培训课程促进技术交 流与合作
合作项目：开展跨国合作项目 共同解决污染土壤修复问题
挑战：语言和文化差异、知识 产权保护等问题
汇报人：
植物挥发：植物通 过根系吸收土壤中 的污染物并将其转 化为无害物质
植物降解：植物通 过光合作用和生物 代谢将污染物转化 为无害物质
植物修复技术原理：利 用植物对污染物的吸收 、转化和降解能力实现 土壤污染治理
土壤的植物修复技术与原理
土壤的植物修复技术与原理
土壤的植物修复技术是利用植物的生理、生态特性以及与土壤微生物的相互作用，通过植物对土壤中的污染物进行吸附、积累、转移、转化或降解的过程，来修复受污染的土壤。
土壤的植物修复技术的原理主要包括以下几个方面：
1. 吸附：植物根系具有吸附能力，能够吸附土壤中的污染物，将其固定在根系表面或根际带中。
这种吸附作用主要通过植物的根毛和分泌物实现，如根毛表面的负离子交换、吸附物质颗粒间隙中的吸附等。
2. 积累：植物能够将吸附的污染物从土壤中富集到植物体内，通过根系对土壤中的污染物的吸收、转运和富集，来实现修复作用。
植物体内富集的有毒物质可以通过植物的生长和死亡逐渐减少和释放。
3. 转移：植物能够将土壤中的污染物转移到植物体内的不同部位，从而达到减少土壤污染的效果。
例如，植物的根系可将土壤中的污染物吸收并转移到地下茎、茎、叶片等地方。
4. 转化：植物通过吸收土壤中的有机污染物并将其转化为无毒化合物或将其降解为更简单的物质，如通过植物根系附近毒物的还原性生物降解过程，将有机污染物降解为无毒或较低毒性的物质。
5. 促进土壤活性：植物根系释放的有机物质可以促进土壤中的有益微生物活动，如通过根系分泌物提供可溶性有机物来间接促进微生物的产生和生长，从而修复受损的土壤。
总之，土壤的植物修复技术利用植物的生理机制和与土壤微生物的相互作用的方式，通过吸附、积累、转移、转化等过程来修复受污染的土壤，提高土壤环境的质量。
植物修复技术在环境污染治理中的应用
植物修复技术在环境污染治理中的应用植物修复技术是指利用植物的生长代谢机制和植物根系的作用来净化土壤、水体和空气中的有害物质的一种技术。
它是一种以植物为主导的生物修复技术，其原理是利用植物的生物吸附、细菌降解、生物浓集等机制，通过植物的根系对土壤和水体中的有害物质进行稀释、转化和包裹等处理，从而达到治理环境污染的目的。
植物修复技术具有绿色环保、经济实用、社会效益好等特点，因此在环境污染治理中具有广阔的应用前景。
土壤污染是一种常见的环境问题，其对生态环境和人类健康造成了严重的影响。
在土壤污染治理中，植物修复技术被广泛应用于重金属污染、有机污染等方面。
植物通过根系吸收了土壤中的有害物质，或让某些微生物经过根系作用，对土壤中的有害物质进行降解转化。
在重金属污染治理中，如铅、镉、砷等重金属元素对植物的吸收和积累能力较强，因此植物修复技术被广泛用于重金属污染的土壤修复。
在有机污染治理中，一些具有吸附和降解能力的植物也被广泛应用于土壤修复，如柳树、杨树、旱蒿等，它们在治理有机物污染土壤中具有良好的效果。
水体污染也是环境污染中的重要问题之一，对人类的生活和生产造成了严重的威胁。
在水体污染治理中，植物修复技术同样具有很大的应用潜力。
比如在湖泊和水库中存在的富营养化问题，可以通过引入一些具有吸收营养物质的植物，如莲藕、菖蒲等来达到净化水体的目的。
在河流和湿地等水体环境中，一些水生植物的种植也能够起到净化水体的作用。
这些植物通过根系的作用，可以有效地吸收水中的有害物质、降解有机物质，起到净化水体的作用。
空气污染是当前面临的严峻环境问题之一，其对人类的身体健康产生了严重的影响。
在空气污染治理中，植物修复技术也展现出了良好的应用前景。
植物通过光合作用可以吸收二氧化碳，释放出氧气，同时通过叶片表面的微毛和气孔可以吸附空气中的颗粒物、气态有机物等有害物质。
植物修复技术被广泛用于城市园林绿化和生态恢复工程中，通过引入一些抗污染植物，可以有效地改善城市空气质量。
5-污染环境的植物修复原理
植物修复的局限性
植物耐受能力的选择性，通常一种植物针对一、两种 植物
缓慢，周期长－－相对与物理、化学方法 植物生长对土壤肥力、气候等自然条件和人工条件有
一定的要求，植物本身会受病虫害影响 植物衰亡会导致二次污染，必需收割，并对收割部分
进行后续无害化处理
第二节 植物对污染物的修复作用
生物修复技术具有成本低、无二次污染、可大 面积应用等独特优点。植物-微生物联合生物 修复被认为是土壤修复中有着良好前景的研究 方向。
1.多环芳烃（PAHs）污染的生物修复
降解多环芳烃的微生物及降解机制
许多细菌、真菌及藻类都具有降解多环芳烃的 能力。原核生物和真核生物对多环芳烃的微生 物降解都需要氧气的参与，产生氧化酶，使苯 环结构降解（参见图1-1）
植物组织积累 植物吸收
植物挥发 植物排泄 植物固定
植物修复重金属污染土壤的机理示意图
3.植物根系的生理作用
基本作用：固定植物、吸收水分和营养、合成和分泌 有机物。
根系深纤维根效应；打破土壤的物理化学结构，产生 裂缝和根槽，强化土壤通风，挥发物可排出；另外根 系增大植物接触吸收面积等等
根系可通过吸收和吸附作用在根部积累大量污染物， 加强对污染物的固定作用
5. 研究内容
获取构建菌株 构建耦合系统 耦合系统中外源菌株生长与植物生长 耦合系统的修复效果
在香港浸会大学裘槎环境研究所做的植物－外源菌耦合系统 净化实验
二、植物修复的优缺点
植物修复的优点
应用广泛：土壤、水体、空气 环境兼容性好：修复同时也是美化环境，易被社会大
众接受 对环境扰动小，基本都是原位修复，特别是土壤 植物修复的过程也是土壤有机质含量和肥力增加的过
环境污染的生物净化原理
环境污染的生物净化原理
环境污染的生物净化原理是指利用生物体的活动来去除或降低环境中的污染物质。
生物净化主要依靠微生物、植物和动物等生物体的代谢活动来进行。
1. 微生物净化：微生物是自然界中最具代谢能力的生物体，它们通过吸附、吸收、分解等方式将污染物废物降解成无害的物质。
例如，生物降解污泥处理系统中使用的微生物能分解有机物质，将其转化为二氧化碳、水等无害物质。
2. 植物净化：植物对环境中的污染物质具有吸收、解毒和分解能力。
植物的根系可以吸收土壤中的重金属离子和有机物质，将其转化为不易挥发的化合物，减少其毒性。
植物的叶片可以通过光合作用将二氧化碳转化为氧气，改善大气污染。
3. 动物净化：一些动物对环境中的污染物质具有吸附、吃食和分解能力。
例如，活性炭是一种常用的吸附剂，在水处理中常用于去除水中的有机污染物。
一些食草动物可以通过吃食植物来摄取其中的污染物质，将其排泄出体外。
生物净化的原理在实际应用中被广泛使用，例如生物处理污水、植物修复受污染土壤等。
然而，生物净化能力受到环境条件、污染物质的种类和浓度等因素的限制，需要进行合理的工程设计和管理来提高净化效果。
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植物修复技术是一种以植物为主体，通过植物区吸附、转化、降解、固定或转移污染物质，进而达到净化或修复土壤生态系统功能的技术。
近年来，由于土壤污染问题日益突出，植物修复技术因其低成本、高效率、环保等优点受到了广泛关注。
本文将对植物修复技术的原理、适用性、实施方法以及存在的问题进行讨论。
植物修复技术主要是利用植物根系与土壤微生物相互作用，通过生理、生化、酶学等作用将土壤中的污染物降解、转移、吸收、固定等过程，达到修复土壤生态系统的目的。
1. 吸附作用：植物根系表面具有吸附污染物的功能，吸附作用可以降低污染物的浓度。
2. 转化作用：植物通过生理作用可以将一些有害污染物质转化为无害物质。
3. 降解作用：植物与陆生微生物共同降解污染物，即采用植物根系、菌群和土壤微生物协同作用的方法降低土壤中污染物的浓度。
4. 固定作用：植物对有害物质能够进行富集和固定，使其转变为难以被溶解或移除的形式，从而减少环境中的有害物质浓度。
二、植物修复技术的适用性植物修复技术适用于污染物质浓度低、土壤层次简单、植物无需耕作、修复效果可显著的区域。
而对于土壤污染严重的情况，植物修复技术单独使用效果不佳，需要采用其他污染修复技术进行结合使用。
植物修复技术在治理多种有机和无机污染物质方面具有较好的应用前景。
植物根系分泌的有机物质可以诱导土壤微生物群落的形成，促进微生物降解有机物污染物。
植物对于重金属污染的修复效果显著，如小麦、大豆等均具备一定的修复能力。
植物修复技术的具体实施方法分为种植和移植两种，种植是将适合修复污染地的植物进行种植和栽培，等待植物生长到一定阶段进行开挖，以达到修复土壤的目的；移植是将适合修复污染地的植物从其他地方移植到污染土壤上，通过植株生长吸收土壤中污染物质，实现修复效果。
具体的实施步骤如下：1. 确定污染物种类和浓度，根据其特点确定采用植物修复技术中的哪一种或几种方式进行修复。
2. 选择适合修复该污染物的植物，并根据土壤质量、耕作历史等因素进行植物的适应性调查和分析，确保选择的植物能够适应该污染地的生长环境和土壤环境。
环境修复原理与技术-第5章 污染环境的植物修复原理
• （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。 • （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。
•
32
（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。
18
• 局限性 1 .需要光、T、水分等适宜的环境条件，及病、虫草害
的影响； 2.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； 3.对于复合污染土壤或水体，采用一种修复植物或几种 修复植物相结合的修复方式往往也难以达到修复要 求； 4.修复周期较长，难以满足快速修复污染环境的需求。
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
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
（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＋。
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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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5.4 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，
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。
• 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
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。
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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。
（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＋。
• 对于复合污染土壤或水体，采用一种修复植物或几 种修复植物相结合的修复方式往往也难以达到修复 要求；
• 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。
＞3.0憎水，根部吸附紧密，不易进入植物体内；
＜0.5，亲水，不易与根部吸附，不易进入植物体
• 苯系物，氯代溶剂，短链脂肪族化合物
• 植物吸收后－木质化作用新的组织中
•
矿化－二氧化碳和水
•
挥发
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（2）酶的作用 • 植物对有机污染物的吸收强度－比无机物低 • 主要靠－根系分泌物对有机物的污染产生的配 合和降解等作用； • 根系释放到土壤中的酶的直接降解作用。
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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
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；
• 根系降解： 植物中超过20%的营养成分如糖分、 氨基酸、有机酸等都聚集在根部, 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转化, 也可以 矿化某些有机污染物如PAHs、PCBs。
植物
水分 养料
位移系数越大，说明植物由根部向地上部运输该元素能力越强， 利于植物提取修复。
当植物吸收和排泄的过程呈动态平衡时，植物虽然仍以某种微 弱的速度在吸收污染物质，但在体内的积累量已不再增加，而 是达到了一个极限值，叫临界含量，此时的富集系数称为平衡 富集系数。
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（4）植物吸收、排泄和积累间的关系 动态平衡(图5-3)
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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
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。
• 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)
• 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。
• 根据植物根对污染物质吸收的难易程度，可将土 壤中污染物分为：
可吸收态：土壤溶液中的污染物如游离离子及螯合 离子
难吸收态：残渣态等难为植物吸收的
交换态：介于两者之间，包括被黏土和腐殖质吸附 的污染物可吸态交换态难吸收态
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5.3 影响植物修复的环境因子
生物因子 植物激素
植物营 养物质
污染物间的 复合效应
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。
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
促进根区微生物的生 长和繁殖，以利于降 解有毒化学物质。
土壤界面 根分泌酶和有机酸 微生物
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植物-微生物共生体(具有固氮菌的豆科植物) 中, 根分泌物养育了微生物，微生物的活动也会 促进根系分泌物的释放。植物可转移氧气使根区 的好氧转化作用正常进行，降解不能被固氮菌单 独转化的有机污染物。
微生物体系
降解有机物的原料（共代谢的原料）
根分泌物质 15
（6）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。
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5.1.2 植物修复的优势及存在的问题
第五章 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。