环境修复原理与技术-第5章污染环境的植物修复原理.pptVIP

第五章 污染环境的植物修复原理 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 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。 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。 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。 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 图5-1 植物修复与生物修复的关系及主要修复方式 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 （1）植物净化空气 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 。 植物促进(Phytoaccumulation) 植物挥发(Phytovolatilization) （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： （5）根际圈生物降解修复 根系降解(Rhizodegradation) 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降解, 也可以矿化某些有机污染物如PAHs、PCBs。 利用水生植物去除由氮、磷等无机营养元素引起的水体富营养化问题已有大量研究。 种植莲藕、水稻既可以去除氮、磷, 又有很好的经济价值；被制成浮床的大椿草、水芹、多花黑麦草等对去除水体中的氮、磷和抑制藻类滋生均有明显的作用。这些植物发达的根系及与根系共生或混生的微生物往往共同对水环境起着净化作用。 植物固定(Phytostabilization 5.1.2 植物修复的优势及存在的问题 优势 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。 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。 5.2植物对污染物的修复作用 （2）植物排泄 向外排泄体内多余的物质和代谢物质（排泄物或挥发的形式） 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 （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。 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