植物修復(fù)及其在環(huán)境中的應(yīng)用

1、1植物修復(fù)技術(shù)及其在植物修復(fù)技術(shù)及其在 環(huán)境治理中的應(yīng)用環(huán)境治理中的應(yīng)用2有毒有害固體廢物有毒有害固體廢物填埋過程中的泄露填埋過程中的泄露工業(yè)生產(chǎn)中有毒工業(yè)生產(chǎn)中有毒有害物質(zhì)釋放有害物質(zhì)釋放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量化肥農(nóng)藥施用肥農(nóng)藥施用生活垃圾生活垃圾的堆放的堆放大氣、土壤、大氣、土壤、水的污染水的污染3污染物污染物飲用水飲用水土壤土壤-植植物系統(tǒng)物系統(tǒng)食食物物鏈鏈進(jìn)入人體進(jìn)入人體合理的環(huán)境合理的環(huán)境治理技術(shù)治理技術(shù)4環(huán)境治理環(huán)境治理技術(shù)技術(shù)化學(xué)修復(fù)化學(xué)修復(fù)技術(shù)技術(shù)物理修復(fù)物理修復(fù)技術(shù)技術(shù)生物修復(fù)生物修復(fù)技術(shù)技術(shù)微生物修微生物修復(fù)技術(shù)復(fù)技術(shù)植物修復(fù)植物修復(fù)技術(shù)技術(shù)5生物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點生物

2、修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點 污染物在污染物在原地原地被降解消除被降解消除 修復(fù)修復(fù)時間短時間短 就地處理就地處理,操作操作方便方便,對周圍環(huán)境干擾對周圍環(huán)境干擾小小 成本成本較低較低,僅是傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方僅是傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方法的法的30%-50% 不產(chǎn)生不產(chǎn)生二次二次污染污染,遺留問題少遺留問題少6植植物物修修復(fù)復(fù)內(nèi)涵內(nèi)涵水體污染水體污染治理中的治理中的應(yīng)用應(yīng)用土壤污染土壤污染治理中的治理中的應(yīng)用應(yīng)用發(fā)展前景發(fā)展前景7植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)以植物以植物忍耐忍耐和和超量積累超量積累某種或某些化學(xué)某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)元素的理論為基礎(chǔ),利用植物及其共存微利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染

3、物的一門環(huán)生物體系清除環(huán)境中的污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)。境污染治理技術(shù)。 8植物修復(fù)技術(shù)植物修復(fù)技術(shù)多學(xué)科多學(xué)科交叉點上發(fā)展起來的新技術(shù)交叉點上發(fā)展起來的新技術(shù),涉及的相關(guān)學(xué)科包括生物地球化學(xué)、涉及的相關(guān)學(xué)科包括生物地球化學(xué)、找礦學(xué)、地質(zhì)學(xué)、植物分類學(xué)、植找礦學(xué)、地質(zhì)學(xué)、植物分類學(xué)、植物生理學(xué)、植物營養(yǎng)學(xué)、土壤化學(xué)、物生理學(xué)、植物營養(yǎng)學(xué)、土壤化學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程等。環(huán)境生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程等。 9植物修復(fù)植物修復(fù)技術(shù)技術(shù)有機化合物、重金屬、有機化合物、重金屬、放射性物質(zhì)放射性物質(zhì)土壤、土壤、大氣、大氣、水體水體廣義廣義清潔污染清潔污染土壤中的土壤中的重金屬重金屬 狹狹義義

4、10目前基本成熟的植物修復(fù)技術(shù)目前基本成熟的植物修復(fù)技術(shù)植物萃取技術(shù)植物萃取技術(shù) 根際過濾技術(shù)根際過濾技術(shù) 植物固定技術(shù)植物固定技術(shù) 植物激活技術(shù)植物激活技術(shù) 植物降解技術(shù)植物降解技術(shù) 植物揮發(fā)技術(shù)植物揮發(fā)技術(shù) 11植物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用根際過濾根際過濾清除廢水中的污清除廢水中的污染物染物植物降解、轉(zhuǎn)化、植物降解、轉(zhuǎn)化、揮發(fā)和植物激活揮發(fā)和植物激活微生物降解行為微生物降解行為清除土壤污染中清除土壤污染中的的有機化合物有機化合物植物萃取、植物植物萃取、植物固定、植物揮發(fā)固定、植物揮發(fā)清除土壤污染中清除土壤污染中的的重金屬重金屬12污染土壤中重金屬的清除污染土

5、壤中重金屬的清除 植物萃取技術(shù)是目前研究最多最有發(fā)植物萃取技術(shù)是目前研究最多最有發(fā)展前景的一種方法，利用可積累污染物展前景的一種方法，利用可積累污染物的植物將土壤中的金屬富集于植物可收的植物將土壤中的金屬富集于植物可收獲的部分。獲的部分。 超積累植物、某些超積累植物、某些高產(chǎn)的農(nóng)作物高產(chǎn)的農(nóng)作物 13污染土壤中重金屬的清除污染土壤中重金屬的清除 植物萃取技術(shù)是目前研究最多最有發(fā)植物萃取技術(shù)是目前研究最多最有發(fā)展前景的一種方法，利用可積累污染物展前景的一種方法，利用可積累污染物的植物將土壤中的金屬富集于植物可收的植物將土壤中的金屬富集于植物可收獲的部分。獲的部分。 砷超積累植物砷超積累植物蜈蚣蜈

6、蚣草（草（Pteris vittata S） 14污染土壤中重金屬的清除污染土壤中重金屬的清除 植物萃取技術(shù)是目前研究最多最有發(fā)植物萃取技術(shù)是目前研究最多最有發(fā)展前景的一種方法，利用可積累污染物展前景的一種方法，利用可積累污染物的植物將土壤中的金屬富集于植物可收的植物將土壤中的金屬富集于植物可收獲的部分。獲的部分。 富集土壤中的重金屬，富集土壤中的重金屬，在葉子和莖稈中積累，在葉子和莖稈中積累，所積累的金屬量是普所積累的金屬量是普通植物的通植物的50-100倍。倍。15污染土壤中重金屬的清除污染土壤中重金屬的清除 植物萃取技術(shù)（改進(jìn)植物吸收性能的方法）植物萃取技術(shù)（改進(jìn)植物吸收性能的方法）土壤

7、中植物土壤中植物吸收吸收Pb的的能力很低能力很低土壤中加土壤中加入絡(luò)合劑入絡(luò)合劑（EDTA）增加植物增加植物根對根對Pb的的吸收能力吸收能力16 植物通過根吸收、沉淀或還原作用可使植物通過根吸收、沉淀或還原作用可使金屬惰性化，即植物金屬惰性化，即植物固定固定。適用于固化。適用于固化污染土壤的理想植物能忍耐高含量污染污染土壤的理想植物能忍耐高含量污染物、根系發(fā)達(dá)。物、根系發(fā)達(dá)。 土壤土壤PbPbPbPb植物植物根系根系惰性惰性Pb惰性惰性Pb土壤土壤污染土壤中重金屬的清除污染土壤中重金屬的清除17 植物將污染物吸收到體內(nèi)后又將其轉(zhuǎn)化植物將污染物吸收到體內(nèi)后又將其轉(zhuǎn)化 為氣態(tài)物質(zhì)為氣態(tài)物質(zhì),釋放到

8、大氣中（植物揮釋放到大氣中（植物揮發(fā)）發(fā)） 。 污染土壤中重金屬的清除污染土壤中重金屬的清除硒硒 + 植物植物 二甲基硒（氣態(tài)）二甲基硒（氣態(tài)） 二甲基二硒二甲基二硒 （氣態(tài)）（氣態(tài)）18污染土壤中有機污染物的清除污染土壤中有機污染物的清除植物體植物體內(nèi)分解內(nèi)分解成為植物體的組成成分成為植物體的組成成分 轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水 轉(zhuǎn)化成為無毒性的中間轉(zhuǎn)化成為無毒性的中間代謝物（木質(zhì)素）儲存代謝物（木質(zhì)素）儲存在植物細(xì)胞中在植物細(xì)胞中 有機污有機污染物染物木木質(zhì)質(zhì)化化作作用用揮發(fā)、代謝揮發(fā)、代謝礦化礦化 植物轉(zhuǎn)化作用植物轉(zhuǎn)化作用19污染土壤中有機污染物的清除污染土壤中有機污染物的清除

9、 根際分泌物激活微生物降解行為根際分泌物激活微生物降解行為根分泌酶和有機酸根分泌酶和有機酸微生物微生物土壤界面土壤界面促進(jìn)根區(qū)微生物的生促進(jìn)根區(qū)微生物的生長和繁殖長和繁殖,以利于降解以利于降解有毒化學(xué)物質(zhì)。有毒化學(xué)物質(zhì)。 20污染土壤中有機污染物的清除污染土壤中有機污染物的清除 植物植物-微生物共生體微生物共生體(具有固氮菌的豆科具有固氮菌的豆科植物植物)中中, 根分泌物養(yǎng)育了微生物，微生物根分泌物養(yǎng)育了微生物，微生物的活動也會促進(jìn)根系分泌物的釋放。植物的活動也會促進(jìn)根系分泌物的釋放。植物可轉(zhuǎn)移氧氣使根區(qū)的可轉(zhuǎn)移氧氣使根區(qū)的好氧好氧轉(zhuǎn)化作用正常進(jìn)轉(zhuǎn)化作用正常進(jìn)行，降解不能被固氮菌單獨轉(zhuǎn)化的有機

10、污行，降解不能被固氮菌單獨轉(zhuǎn)化的有機污染物。染物。 21植物修復(fù)在水污染治理中的應(yīng)植物修復(fù)在水污染治理中的應(yīng)用用根際過濾技術(shù)根際過濾技術(shù) 利用植物根系利用植物根系吸附和吸收吸附和吸收水中或廢水中污染物。水中或廢水中污染物。 適用于根際過濾的植物必須有適用于根際過濾的植物必須有較大的根系生物較大的根系生物量量 ,常用的有各種耐鹽的野草常用的有各種耐鹽的野草 、向日葵、寬葉、向日葵、寬葉香蒲。香蒲。 處理石油天然氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、含處理石油天然氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、含放放射性射性污染物質(zhì)的廢水、含污染物質(zhì)的廢水、含重金屬重金屬的各種廢水以的各種廢水以及富含其它污染物及富含其它污染物(如如氮

11、、磷、鉀氮、磷、鉀)廢水。廢水。 22植物修復(fù)技術(shù)的局限性植物修復(fù)技術(shù)的局限性 目前植物修復(fù)技術(shù)主要應(yīng)用在目前植物修復(fù)技術(shù)主要應(yīng)用在治理土壤中治理土壤中重金屬重金屬污染，在修污染，在修復(fù)復(fù)大氣和水體大氣和水體污染中應(yīng)用的相污染中應(yīng)用的相對較少。對較少。 23植物修復(fù)土壤中重金屬污染存在的問題植物修復(fù)土壤中重金屬污染存在的問題 受到待治理土壤地理條件的影響。受到待治理土壤地理條件的影響。對不同污染狀況的土壤要選用不同的生態(tài)型植物。對不同污染狀況的土壤要選用不同的生態(tài)型植物。一種植物往往只吸收一種或兩種重金屬元素，限一種植物往往只吸收一種或兩種重金屬元素，限制了其在多種重金屬污染土壤中的治理。制了

12、其在多種重金屬污染土壤中的治理。超積累植物通常矮小、生物量低、生長緩慢、生超積累植物通常矮小、生物量低、生長緩慢、生長周期長，因而修復(fù)效率低，不易于機械化作業(yè)。長周期長，因而修復(fù)效率低，不易于機械化作業(yè)。24發(fā)展發(fā)展前景前景通過基因工程法，獲取具有高修復(fù)能通過基因工程法，獲取具有高修復(fù)能力的基因工程植物，是獲得環(huán)境污染力的基因工程植物，是獲得環(huán)境污染治理新突破的關(guān)鍵。治理新突破的關(guān)鍵。 Hg2+(有毒）有毒）轉(zhuǎn)入汞還原轉(zhuǎn)入汞還原酶的植物酶的植物Hg（無毒）無毒）土壤結(jié)合態(tài)土壤結(jié)合態(tài)揮發(fā)態(tài)揮發(fā)態(tài)25當(dāng)前，植物修復(fù)技術(shù)有待研究的前沿問題為：當(dāng)前，植物修復(fù)技術(shù)有待研究的前沿問題為：1)1)篩選更多適

13、用篩選更多適用( (富集能力強、生長快、適應(yīng)性富集能力強、生長快、適應(yīng)性 強強) )的超積累植物；的超積累植物；2)2)利用生物技術(shù)手段對植物進(jìn)行定向改良利用生物技術(shù)手段對植物進(jìn)行定向改良( (提高提高 生物量或富集能力生物量或富集能力) )；3)3)重金屬耐性和富集的機理與調(diào)控；重金屬耐性和富集的機理與調(diào)控；4)4)植物修復(fù)的工程試驗與商業(yè)應(yīng)用。植物修復(fù)的工程試驗與商業(yè)應(yīng)用。262728293031323334魏樹和周星啟等(2004)從20科54種雜草中篩選出鎘(Cd)超積累植物-龍葵(Solanum nigrum)。 353637城市生活垃圾生態(tài)填埋示范基地城市生活垃圾生態(tài)填埋示范基地 38394041 “生物除污生物除污”是使用細(xì)菌和植物處理污染物。例如，在污染水質(zhì)是使用細(xì)菌和植物處理污染物。例如，在污染水質(zhì)中使用細(xì)菌清除硝酸鹽，使用植物清除污染土質(zhì)中的砷，這就是植物中使用細(xì)菌清除硝酸鹽，使用植物清除污染土質(zhì)中的砷，這就是植物修復(fù)法。美國環(huán)保局已經(jīng)使用這種方法去清除一些場所。通常，本土修復(fù)法。美國環(huán)保局已經(jīng)使用這種方法去清除一些場所。通常，本土的植物品種能用來進(jìn)行場所污染清除。這種方法的好處