污染环境的植物修复原理知识讲解
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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。
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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? 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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（1）植物净化空气
吸滞放射性物质
吸收有害气体
减弱噪声
净化空气
滞尘
吸收CO 2
除菌和杀菌
8
? 植物修复在空气污染中的应用
氮氧化物NxO y是污染空气的一类主要化合物， NO 2同O 3 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 。
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。
? 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。
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。
? 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
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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
? 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 。
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5.1.2 植物修复的优势及存在的问题
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；
Βιβλιοθήκη Baidu
植物
水分 养料
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。
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
? 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CO 2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)
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。
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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? 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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（1）植物净化空气
吸滞放射性物质
吸收有害气体
减弱噪声
净化空气
滞尘
吸收CO 2
除菌和杀菌
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? 植物修复在空气污染中的应用
氮氧化物NxO y是污染空气的一类主要化合物， NO 2同O 3 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 。
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。
? 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。
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。
? 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
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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
? 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 。
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5.1.2 植物修复的优势及存在的问题
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；
Βιβλιοθήκη Baidu
植物
水分 养料
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。
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。
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? 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
? 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CO 2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)