5-污染环境的植物修复原理

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植物排泄：植物也像动物一样需要不断向外排泄体内多余的物
质和代谢废物，常以分泌物和挥发的形式进行。
分泌：细胞将某些物质从原生质体分离或将原生质体的一部分分 开的现象。分泌的器官主要是根系和茎叶的分泌腺。 挥发：挥发物除随分泌器官的分泌活动排除外，主要随水分的蒸 腾作用从气孔和角质层中间的孔隙扩散到大气中。
植物修复技术应运而生。
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1.植物修复的概念
定义：以植物忍耐和超量富集某种或某些化学 元素的理论为基础，利用植物及其根际圈微生 物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来清除 环境中污染物质的技术。
广义；重金属、放射性核素、有机物；土壤、 空气、水体
狭义：利用植物清除或固定污染土壤中的重金 属。
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2.植物修复的分类
植物提取修复：利用重金属超积累的植物从污染土壤中 超量吸收、积累一种或集中重金属元素，并富集运输到 植物根部可收割部分和地上部分；后续进行收割、热处 理、化学处理等等。循环工作至重金属含量降低至可接 受水平。 也是目前研究最多且最有发展前途的技术。
植物挥发技术；利用植物将土壤中的一些挥发性污染物 吸收到植物体内，然后再将其转化为气态物质释放到大 气中，从而对污染土壤起到治理作用。易挥发的重金属 包括汞、硒、砷等污染以及一些有机物。
善和生物生存 成本低
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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
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植物积累：植物吸收的污染物除了部分能被代谢转化去除 外，大部分污染物质因与蛋白质或多肽具有较高的亲和性 而长期存留在植物体内，在一定时期内表现为不断积累增 多而形成富集现象，还可在某些植物体内形成超富集（ hyperaccumulation）。－植物修复的理论基础之一
（1）富集系数（bioaccumulation factor，BCF）－表征植物对元素或化合 物的积累能力：
第五章 污染环境的植物修复原理
邓欢欢
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主要内容
概述 植物对污染物的修复作用 影响植物修复的环境因子 有机污染物的植物修复 重金属的植物修复
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第一节 概述 一、植物修复的概念和类型
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物理、化学方法修复的缺点： 成本昂贵，易导致土壤结构破坏、土壤肥力退化。 纯微生物方法在土壤重金属污染治理上无用武之地。
三种情形：
（1）植物通过适应性调节后对污染物产生耐性，可以吸收，但是植 物受伤害，器官和细胞器受损，生物量下降；
（2）完全的“免疫”作用，无论根际圈内污染物浓度高低，植物依 靠自身调节功能完成自我保护，不受伤害，这种情形极少；
（3）植物能够在土壤污染物含量很高的情况下正常生长且生物量不 下降，如重金属超量积累植物和某些耐性植物等。研究中通常在 污染地带或矿山直接寻找这类植物。
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第二节 植物对污染物的修复作用
1.植物修复的原理总论
通过植物自身的光合作用、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、固定化等过程使污染 物达到净化和脱毒的修复效果。
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2.植物修复土壤污染的主要手段 －－吸收、排泄和积累
植物吸收：植物生长就必需从环境中吸收物质，除对 少数几种元素表现出选择性吸收外，对大多数物质没 有绝对严格的选择作用，只是吸收能力大小而已。
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植物降解技术：利用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。
一种形式是植物吸收污染物后通过木质化作用储存在 植物体内或者将污染物转化为毒性小或无毒物质。
另一种形式是植物根系分泌的降解酶可直接降解植物 根际的有机污染物。
根际圈生物降解技术；利用植物根际圈菌根真菌、细 菌、放线菌等微生物的降解作用来转化有机污染物。
植物固定化/稳定化技术：一是通过耐性植物根系分泌 物来积累和沉淀根际圈附近的污染物，使其失去生物 有效性，以减少毒害作用；一是利用耐性植物在污染 土壤上的生长来减少污染土壤的风蚀和水蚀，防止污 染物向下迁移或向四周扩散污染地下水和周围环境。
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植物根际生物降解
用细菌武装植物吸收分解土壤中的多环芳烃类（蒽）污染物
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植物吸收、排泄和积累间的关系：三个过程是一个动态过程 ，在植物生长的某个时期达到平衡，受土壤、水分、光照及 植物本身因素影响会打破然后建立新的平衡，直到植物体内 污染物含量达到临界值，积累才基本不再增加。
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
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百度文库
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
程，修复后的土壤农业利用能力增强 植物固定化技术使地表长期稳定，有利于生态环境改
富集系数＝植物体内某种物质含量/土壤中该物质的含量
（2）位移系数（translocation factor，TF）－表征某种物质从植物根部到 植物地上部分的转移能力：
位移系数＝植物地上部分某种物质含量/植物根部该物质含量
显然都是越大说明这种植物的积累能力和修复能力越强
（3）平衡富集系数：植物吸收和排泄呈动态平衡，植物虽然仍然吸收， 但体内积累量不再增加，达到一个极限值（临界含量），此时的富集 系数称为平衡富集系数。
植物排泄的途径：
（1）根吸收后经叶片或茎等地上器官排出。如某些植物将羟基卤素 、汞、硒等从土壤溶液中吸收后从叶片排出。
（2）叶片吸收大气或降雨中污染物再经根分泌排泄。如卤代烃、酚 类、苯化合物都可从叶片被植物吸收后通过根排泄到土壤。
（3）植物根吸收污染物后，转移到各个器官中，当污染物含量超过 临界值后，会对植物造成毒害作用。一些植物会分泌激素（如脱 落酸）促使积累高含量污染物质的器官（如老叶）加快衰老速度 而脱落，重新长出新叶生长，进而排出体内毒素。 －－－－－去旧生新