最新4-3-2_污染环境的植物修复原理
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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；
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。
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。
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。
• 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
• 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。
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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
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
• 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。
11
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。
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 •来自百度文库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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• 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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• 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。
• 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)
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)
• 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；
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。
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。
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。
• 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
• 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。
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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
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
• 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。
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 •来自百度文库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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• 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 。
22
• 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。
• 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
14
（5）根际圈生物降解(Rhizodegradation)
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)