大气污染的植物修复

3.4植物同化和超同化
植物 同化
植物同化是指植物对含有植物营养元素的污染物的吸收，并同 化到自身物质组成中，促进植物体自身生长的现象
1.植物可以有效地吸收空气中的SO2，并迅速将其转化为亚硫酸盐至硫酸 盐，再加以同化利用。 2.从天然植物中筛选或通过基因工程手段培育“超同化植物”及其理论和 技术的发展是今后一个重要而有应用前景的研究工作。
吸收少，耐受力较弱（容忍性差） 这种类型的植物抵抗力薄弱,不能 生长在污染区域。
吸收好，耐受力好(容忍性好) 这些类型的植物是最适合的，能对 空气污染有一个缓冲的作用。
吸收好，耐受力差（容忍性差） 这种植物几乎没有抵抗力,他们不能 生长在需要缓解的污染地区,但可以 被用作指示物种。
NOTICE
植物对污染物的抵抗力的程度取决于吸 收与耐受之间的平衡。吸收和耐受力与 污染物的浓度有关。大部分的植物,当暴 露在较高的浓度的空气污染物中时,会阻 止污染物的进入。
努力方向及存在问题
STEP 07
建立植物修复安全评价标准
低浓度，对植 物有益。 浓度达到 0.28ppm后,有毒 性作用，可改变 植物组织内的pH 值,使之凋谢并严 重减产
可氧化成酸 雾或成为硫酸 盐微粒,对金属 及建筑材料有 腐蚀 0.lppm,大气 的可见度将降 到3km,会影响 航空、天文观 测和太阳照射
2.2 NO2
NO2主要来自车辆废气，火力发电站，其它工业的燃 料燃烧，硝酸，氮肥，炸药的工业生产过程。 它在大气中易与水气反应生成硝酸气，是大气的重要 酸性物质，也是酸雨形成的原因之一。 环境效应：对湿地和陆生植物物种之间竞争与组成变 化的影响，大气能见度的降低，地表水的酸化，富营 养化，以及增加水体中有害于鱼类和其它水生生物的 毒素含量。
硫氧化物（SO2) 氮氧化物（NO2) 悬浮颗粒物（SPM)
2.1 SO2
大气中SO2中大约95%是由人类活动产生的，其中 化石燃料的燃烧大概占到80%。 S02毒性较大,并具有腐蚀性和分散性,易挥发。
人类健康
植物
其它
0.2ppm时,会引 起呼吸系统和心血 管的疾病 20ppm时使人 咳嗽、流泪 100ppm造成胸 痛和呼吸困难 400一500ppm 时,立即引起严重中 毒、窒息死亡
五.影响植物耐受性的因素
形态特征 细胞液PH 叶绿素含量
抗坏血酸含量
耐受性
相对含水量 硝酸还原酶
抵抗外界污染物的性能
5.1 形态特征
在确定植物对污染物抵抗性能力的时候，植
物的形态特征是非常重要的一个因素，它的 特征，比如像内陷气孔，厚角质层，小而密 集的细胞和细胞壁的栓化作用等等。这些都 可以阻止污染物进入叶子和细胞。污染物质 也能导致角质层蜡的侵蚀（细胞表皮蜡质）， 它能像一个栅栏一样通过叶片表皮阻止污染 物进入，因此，就空气污染的侵蚀效应来说， 蜡质角质层对于植物抵抗外界污染是一个非 常重要的因素。
表观抵抗力
植物对SO2 的耐受性
叶片提取物
5.3 叶绿素含量

叶绿素是绿色植物的主要触发分子，对于评估植物的耐受性 来说，它的作用是不可小觑的。叶绿素的损耗可以直接降低 植物的生产能力，从而使植物枯萎而失去活力，直接影响耐 受性。
5.4 抗坏血酸含量（维生素C)
它是一种活化防御机制,它可以代替水来参与光反应。由 于抗坏血酸在植物新成代谢和抵御外界污染中的多元化作用， 它可以作为一个指示植物对抗外界污染的参数，特别是外界污 染压力，污染物能使植物体内的抗坏血酸含量减少，从而对植 物的毒性增加，因此，植物容易遭受污染。 Malviya(1986) 报道，在二氧化硫和抗坏血酸同时存在的情况下，抗坏血酸能 够减轻SO2对植物的危害。
有些植物,像花生和番茄,在接触到SO2时会迅速关闭气孔 ,因此来减少 SO2进入。这些植物耐受SO2,尤其是在接触高浓度的二氧化硫的情况 下。 黄桦在二氧化硫存在时气孔关闭,是一种有效的抵制避免机制。研究者 发现,007 ppm二氧化硫会导致净光合作用进入萧条期，总计约19%,在 蒸腾损失46%。0.07 ppm的主要影响二氧化硫在气孔中的运动，很少影 响二氧化硫进入后内部阻力。所以有专家建议如果在没有其他光合作用 干扰的情况下，由SO2引起的气孔关闭可能代表一个机制。
2.3 SPM（悬浮颗粒物）
悬浮在大气中的固体、液 体颗粒状物质（或称气溶 胶）的总称
定义 来源 分类 危害
人为来源：化石燃料燃烧；工业生 产、工业粉尘、金属，水泥尘；汽 车、飞机排气等。天然来源：土壤 尘、火山灰、森林火灾灰、海盐粒
一次颗粒物 二次颗粒物
影响人体健康 大气能见度降低 具有腐蚀性
三.植物修复机理
3.1植物吸附与吸收

植物对于污染物的吸附与吸收主要发生在地上部分 的表面及叶片的气孔。在很大程度上，吸附是一种 物理性过程，其与植物表面的结构如叶片形态、粗 糙程度、叶片着生角度和表面的分泌物有关。

吸收有两种方式,一种是植物用枝干表面吸收气体分 子和固体颗粒;另一种为叶内积累,即植物利用其叶面 皮孔直接吸收并储存有害气体,尤其是当湿度增大时, 植物对可溶性气体的吸收量也大大增加。另外,由于 光照条件可以控制叶片气孔的开闭,显著地影响植物 生理活动,因而对植物吸收污染物有较大的影响。
大气污染 的植物修复
王璐 02130136
主要内容
ONE
背景介绍
SEVEN
个案研究
TWO
污染物的毒害作用
SIX
前景
植物 修复
FIVE
影响因素
THREE
植物修复机理
FOUR
植物抗逆性
一.背景介绍
随着世界各地工业化、
城市化和现代化的迅 速发展，大气污染已成为人类无法回避的现 实问题。 大气中一次污染物与二次污染物的复合污染， 有机污染物与无机污染物的混合污染和颗粒 物、颗粒携带污染物与气态污染物的交织污 染，已直接或间接地威胁到了陆地生态系统 和人类自身的健康与生存。 C:\Users\lenovo\Desktop\1859936-1021430[1].mp4
不同植物吸收和吸附污染物的能力是不同,它
与植物的生化,生理指标和形态特征有关。 随着植物被作为吸收和吸附污染物的一个工 具，沿街种树是减轻城市污染的一个非常重 要的手段， 因此,应该依据科学标准来选择用 来减少污染物排放的植物种类。一般来说,自 然界有以下四种植物类型：
少吸收,很大的耐受力（容忍性好） 这种类型的植物有很强的抵wenku.baidu.com力, 可以生长在污染严重的地区。
二.污染物的毒害作用
大气污染物主要包括：悬浮颗粒物（SPM），二氧 化硫，氮氧化物，一氧化碳，碳氢化合物，卤素化合物 以及有害微生物等。就其性质而言，大气污染可分为物 理性污染，化学性污染与生物性污染三种类。 不同的污染物对人类的健康危害是不同的，它们会通 过损伤肺脏和呼吸系统或进入血液和其他部位对人类造 成危害。 本章主要讨论一下三种污染物的危害：
3.3 植物转化
植物转化是指利用植物的生理过程将污染物由一种形态 转化为另一种形态的过程。植物转化过程与植物降解过 程有一定的区别，因为转化后的污染物分子结构不一定 比转化前的更简单。转化后产物还有可能比转化前物质 具更高或更低的生物毒性，但一般对植物本身无毒或低 毒。对于这两种不同的转化结果，毒性提高的可称之为 植物增毒作用，毒性降低的称之为植物解毒作用。如何 防止植物增毒和如何强化植物解毒是利用植物转化修复 大气污染物的关键。
NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应，它是大气的 碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）在阳光（紫外光） 作用下发生光化学反应生成的混合物，所形成的烟雾污染现 象。 二氧化氮对人体的危害很大，即使暴露于二氧化氮的时 间很短，肺功能也会受到损害；如果长时间暴露于二氧化氮， 呼吸道感染的机会就会增加，而且可能导致肺部永久性器质 性病变。
超同化
Omasa提出了具有超吸收和代谢大气污染物能力的 天然或转基因的超同化植物的概念。
超同化植物可将含有植物所需营养元素的大气污染物如氮氧化合物、硫氧化 合物等，作为营养物质源高效吸收与同化，同时促进自身的生长。这种 现象也可称为超同化作用。

植物对SO2的吸收和同化作用
C:\Users\lenovo\Desktop\大气污染的植物修 复.doc 植物对NO2的吸收和同化作用 C:\Users\lenovo\Desktop\大气污染的植物修 复.doc
六.植物修复的前景
植物修复是一项对环境友好的、技术要求相对较低的 修复方法，容易为社会民众接受，而且与传统的修复技 术相比，成本要低得多。大气污染的植物修复理论及技 术将对城市园林绿化、环境规划和生态环境建设具有一 定指导意义和应用价值。 大气污染的植物修复还处于探索阶段，它涉及到植物 生理学、生态学、大气化学、遗传学、环境保护学、生 物工程等多学科知识的交叉和综合应用。 今后有许多理论研究和应用工作要做，如大气污染的 植物修复机理、超同化植物的筛选及植物基因工程的实 施、提高植物修复效率的影响因子、植物修复的环境安 全性等。随着研究的深入，植物修复技术将为大气污染 治理带来新希望。
3.2 植物降解
植物降解
定义
植物降解是指植物通过 代谢过程来降解污染物 或通过植物自生的物质 如酶类来分解外来污染 物的过程。
基因工程
对于一些在植物体 内较难降解的污染 物如 PCBs(多氯联 苯），可将动物或 微生物体内能降解 这些污染物的基因 转入植物体内。
酶分类
能直接降解有机污 染物的酶类主要为： 脱卤酶、 硝基还原酶、 过氧化物酶、 漆酶 腈水解酶等
四.植物抗逆性
植物的抗逆性是指植物具有的抵抗不利环境
的某些性状；如抗寒，抗旱，抗盐，抗病虫 害等。 自然界一种植物出现的优良抗逆性状， 在自然界条件下很难转移到其他种类的植物 体内，主要是因为不同种植物间存在着生殖 隔离。
植物的抗逆性的分类
避逆性（stress avoidance）
避逆性指在环境胁迫和它们所要作用的活体之间在时间或空间 上设置某种障碍从而完全或部分避开不良环境胁迫的作用。 例如夏季生长的植物不会遇到结冰的天气，沙漠中的植物只在 雨季生长等。 耐逆性（stress tolerance） 耐逆性指活体承受了全部或部分不良环境胁迫的作用，但没有或 只引起相对较小的伤害。 一种植物可能有多种抗逆方式，并由于植物处于不同的生长发育 阶段，不同的生理状态，不良环境胁迫作用的不同强弱或几个环境 因子的共同作用，植物的抗逆性方式是可变的，而且相互间的界限 也不清楚。
5.5 相对含水量

水是植物生存的先决条件 , 缺水会对陆生植物的生存造成 威胁。正常的水分需求情况可以保证植物的生长和繁殖 能力。在污染环境下 , 蒸腾速率过高可能会导致植物过分 干燥，因此 , 植物对相对含水量的水平决定了它对大气污 染的耐受性。
5.6 硝酸还原酶
几乎所有高等植物都利用硝酸盐作为氮的来源，大多数的 植物种类都能自己调节降低根部与枝芽硝酸盐的含量，硝酸 还原酶是一种能将植物体内累积的硝酸盐转化成亚硝酸盐的 活性酶。对于处于NO2环境下的植物来说，提高硝酸还原酶 的活性被认为是和积累的硝酸盐联系在一起的，这些硝酸盐 是由溶解在水里的NO2生成的。而且这种酶可以用来标记植 物是否将吸收的NO2同化了。在NO2污染下，硝酸还原酶的 活性越大，植物的耐受力越强。
应用范围广
植物修复 (Phytoremed iation)是利 用植物和共存微生 物与环境之间的相 互作用,对环境污 染物进行清除、分 解、吸收或吸附,使 污染环境得以恢复 的科学与技术。
对环境扰动小 有利于改善生态环境 修复成本较低 修复具选择性
1
植物吸附与吸收 植物降解
2
3 4
植物转化
植物同化和超同化
5.2 细胞液PH
1
酸性污染气体能够 改变细胞内的PH和 缓冲能力，细胞缓 冲容量是指细胞总 的缓冲浓度，酸在 一周内的离解常数 以及PH的价值。
2
较低PH情况下 的植物更容易得 病，而那些pH 值在7附近的植 物却被发现有更 好的耐受性
3
抗坏血酸的活性 也是受pH值控制 的，在高PH值下 活性较高，低PH 下活性低,高PH 值的叶片提取物 可以增加植物对 大气污染的抵抗 性。