環(huán)境修復(fù)中植物的應(yīng)用

1、環(huán)境修復(fù)中植物的應(yīng)用1、什么是生物修復(fù)一、基本知識(shí) 生物修復(fù)技術(shù)主要是利用生物特有的分解有毒有害物質(zhì)的能力，去除污染環(huán)境如土壤中的污染物，達(dá)到清除環(huán)境污染的目的。 狹義的生物修復(fù)通常是指在自然或人工控制的條件下，利用特定的微生物降解、清除環(huán)境中污染物的技術(shù)。 廣義的生物修復(fù)通常是指利用各種生物（包括微生物，動(dòng)物和植物）的特性，吸收、降解、轉(zhuǎn)化環(huán)境中的污染物，使受污染的環(huán)境得到改善的治理技術(shù)。廣義的生物修復(fù)可以分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和生態(tài)修復(fù)四大類。 污染環(huán)境的植物修復(fù)1、什么是植物修復(fù) 植物修復(fù)是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其根際圈微生物體系的吸收

2、、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化作用來清除環(huán)境中污染物質(zhì)的一項(xiàng)新興的污染治理技術(shù)。具體地說植物修復(fù)就是利用植物本身特有的利用、分解和轉(zhuǎn)化污染物的作用，利用植物根系特殊的生態(tài)條件加速根際圈的微生態(tài)環(huán)境中的微生物的生長(zhǎng)繁殖，以及利用某些植物特殊的積累與固定能力，提高對(duì)環(huán)境中某些無機(jī)和有機(jī)污染物的脫毒和分解能力。 廣義的植物修復(fù)包括利用植物修復(fù)重金屬污染的土壤、利用植物凈化空氣和水體、利用植物清除放射性核素和利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中的有機(jī)污染物。 狹義的植物修復(fù)技術(shù)主要指利用植物清除污染土壤中的重金屬。2、植物修復(fù)的類型 根據(jù)植物修復(fù)在某一方面的修復(fù)功能和特點(diǎn)可將植物修復(fù)分為6種基本類型：植物轉(zhuǎn)移

3、 植物通過葉表孔隙揮發(fā)水分的形式轉(zhuǎn)移在水系中的污染物。如白楊、桉樹、河香柏等樹木具有很深的根系, 每天可以蒸騰大量的水, 將水中某些污染物轉(zhuǎn)移至植物體內(nèi)。植物提取修復(fù) 利用陸生或水生植物超量吸收一種或幾種重金屬，并富集到可收割部分再進(jìn)行集中處理。為應(yīng)用最多和最有發(fā)展前途的植物修復(fù)技術(shù)。植物揮發(fā)修復(fù) 將揮發(fā)性污染物吸收到植株體內(nèi)，再轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中，主要集中在揮發(fā)性重金屬修復(fù)方面，如汞、硒、砷。植物降解修復(fù) 兩種途徑：一是將污染物吸收到植株體內(nèi)儲(chǔ)存于組織中或礦化，二是分泌物質(zhì)直接降解根系圈內(nèi)有機(jī)污染物。根際圈生物降解修復(fù) 利用植物根際圈菌根真菌、專性或非專性細(xì)菌等微生物的降解作用來轉(zhuǎn)化

4、有機(jī)污染物，降低或徹底消除其生物毒性。其中植物對(duì)根際圈降解微生物起到活化的作用，此外根分泌的一些有機(jī)物質(zhì)也是細(xì)菌通過共代謝降解有機(jī)污染物質(zhì)的原料。這種修復(fù)方式實(shí)際上是微生物與植物的聯(lián)合作用過程，其中微生物在降解過程中起主導(dǎo)作用。植物固定穩(wěn)定化修復(fù) 一是通過耐性植物根系分泌物質(zhì)來積累和沉淀根際圈附近的污染物質(zhì)，二是利用耐性植物在污染土壤上的生長(zhǎng)來減少污染土壤的風(fēng)蝕和水蝕，防止污染物質(zhì)遷移和擴(kuò)散。3、植物修復(fù)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)包括： 資源豐富，開發(fā)和應(yīng)用潛力巨大在實(shí)踐應(yīng)用中有了良好的技術(shù)保障； 能耗較低，可防止水土流失，創(chuàng)造生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理念； 修復(fù)工藝操作簡(jiǎn)單，成本低，減少了

5、公眾的擔(dān)心，可以在大面積污染范圍內(nèi)實(shí)施。 缺點(diǎn)包括： 具有不確定性和多學(xué)科交叉性，受環(huán)境條件和病蟲害影響較大； 受植物栽培和生長(zhǎng)的限制，周期較長(zhǎng)。4、 植物修復(fù)作用原理 植物修復(fù)作用原理如圖9所示，主要是通過植物自身的光合、呼吸、蒸騰和分泌等代謝活動(dòng)與環(huán)境中的污染物質(zhì)和微生態(tài)環(huán)境發(fā)生交互反應(yīng)，從而通過吸收、分解、揮發(fā)、固定等過程使污染物達(dá)到凈化和脫毒的修復(fù)效果。圖9 植物修復(fù)作用原理示意圖（1）根的生理作用 首先，植物根具有深纖維根效應(yīng)，根的形態(tài)可以影響土壤的物化性質(zhì)以及污染物的生物可利用性和降解程度。 其次，根可以通過吸收和吸附作用在根部積累大量的污染物質(zhì)，加強(qiáng)了對(duì)污染物質(zhì)的固定，其中根系對(duì)

6、污染物質(zhì)的吸收在污染土壤修復(fù)中起重要作用。 再次，根還有生物合成的作用，可以合成多種氨基酸、植物堿、有機(jī)氮和有機(jī)磷等有機(jī)物，同時(shí)還能向周圍土壤中分泌有機(jī)酸、糖類物質(zhì)、氨基酸和維生素等有機(jī)物，降低根際圈內(nèi)污染物質(zhì)的可移動(dòng)性和生物有效性，減少污染物對(duì)植物的毒害。（2）根際生物圈 植物根際圈指由植物根系和土壤微生物之間相互作用而形成的獨(dú)特圈帶，包括根系、與之發(fā)生相互作用的生物，及受這些生物活動(dòng)影響的土壤，是一個(gè)良好的適應(yīng)微生物群落生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境，是由土壤為基質(zhì)，以植物的根系為中心，聚集了大量的細(xì)菌、真菌等微生物和蚯蚓、線蟲等一些土壤動(dòng)物的獨(dú)特的“生態(tài)修復(fù)單元”。 植物的根系從土壤中吸收水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)

7、的同時(shí)，向根系周圍土壤分泌大量的有機(jī)物質(zhì)，而且其本身也產(chǎn)生一些脫落物，這些物質(zhì)促使某些土壤微生物和土壤動(dòng)物在根系周圍大量地繁殖和生長(zhǎng)，使得根際圈內(nèi)微生物和土壤動(dòng)物數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于根際圈外的數(shù)量，而微生物的生命活動(dòng)如氮代謝、發(fā)酵和呼吸作用及土壤動(dòng)物的活動(dòng)等對(duì)植物根也產(chǎn)生重要影響，它們之間形成了互生、共生、協(xié)同及寄生的關(guān)系。（3）有機(jī)污染物的修復(fù)機(jī)制植物修復(fù)有機(jī)污染有以下三種機(jī)制： 有機(jī)污染物的直接吸收和降解 植物根對(duì)中度憎水有機(jī)污染物有很高的去除效率，包括BTX、氯代溶劑和短鏈脂肪族化合物等(0.5lgKow 3.0) 。 根系對(duì)有機(jī)污染物的吸收程度還取決于有機(jī)污染物在土壤水溶液的濃度、植物的吸收率

8、和蒸騰速率。酶的作用 一般來說，植物根系對(duì)有機(jī)污染物吸收的強(qiáng)度不如對(duì)無機(jī)污染物如重金屬的吸收強(qiáng)度大，植物根系對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)，主要是依靠根系分泌物對(duì)有機(jī)污染物產(chǎn)生的配合和降解等作用，以及根系釋放到土壤中酶的直接降解作用得以實(shí)現(xiàn)。例如從沉積物中鑒定出的脫鹵酶、硝酸還原酶、過氧化物酶、漆酶和脂水酶均來自植物的分泌作用。根際的微生物降解 植物以多種方式幫助微生物轉(zhuǎn)化，根際圈在生物降解中起著重要作用。（4）重金屬的修復(fù)機(jī)制植物修復(fù)重金屬有以下四種機(jī)制： 植物對(duì)重金屬的移運(yùn) 通過蒸騰拉力和擴(kuò)散途徑使重金屬到達(dá)根表面；重金屬的跨膜運(yùn)輸；重金屬在穿過根的中柱，進(jìn)入導(dǎo)管，并向植株上部傳輸。植物積累 將重金屬

9、富集和固定于植株上部的組織中，有的可實(shí)現(xiàn)超積累，該類植物往往被選為修復(fù)植物。植物揮發(fā) 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)，釋放到大氣中，目前在這方面研究最多的是金屬元素汞和非金屬元素硒。植物穩(wěn)定 利用植物吸收和沉淀固定土壤中的大量有毒金屬，以降低其生物有效性并防止其進(jìn)入地下水和食物鏈，從而減少其對(duì)環(huán)境和人類健康的污染風(fēng)險(xiǎn)。5、植物修復(fù)的影響因素影響植物修復(fù)的環(huán)境因子包括：土壤酸堿度 土壤中絕大多數(shù)重金屬是以難溶態(tài)存在的，其可溶性受pH值限制，進(jìn)而影響到植物的吸收與利用；根際圈微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解活性同時(shí)也受到土壤pH的影響。氧化還原電位 重金屬多為過渡元素，在不同的氧化還原狀態(tài)下

10、，有不同的價(jià)態(tài)、溶解性和毒性。共存物質(zhì) 例如絡(luò)合-螯合劑和表面活性劑就有對(duì)重金屬的增溶和增加吸收作用。另外還有污染物間的復(fù)合效應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)元素、植物激素以及生物因子等影響因素。（1 1）植物修復(fù)在空氣污染中的應(yīng)用）植物修復(fù)在空氣污染中的應(yīng)用 （2 2）植物在水環(huán)境污染中的應(yīng)用）植物在水環(huán)境污染中的應(yīng)用 （3 3）植物在土壤污染中的應(yīng)用）植物在土壤污染中的應(yīng)用 6、植物修復(fù)在環(huán)境污染中的應(yīng)用 （1）植物修復(fù)在空氣污染中的應(yīng)用）植物修復(fù)在空氣污染中的應(yīng)用 氮氧化物氮氧化物NxOy是污染空氣的一類主要化合物，是污染空氣的一類主要化合物，NO2同同O3在光照的條件下容易形成光化學(xué)煙霧，在光照的條件下容易形

11、成光化學(xué)煙霧，N2O是一種能引是一種能引起溫室效應(yīng)的氣體，它可以輻射傳熱起溫室效應(yīng)的氣體，它可以輻射傳熱, 破壞同溫層的破壞同溫層的O3。某。某些植物將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氨基酸或以其為氮源加以利用些植物將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氨基酸或以其為氮源加以利用, 利利用這些植物去除空氣中的氮氧化物無疑是環(huán)保節(jié)能的好方用這些植物去除空氣中的氮氧化物無疑是環(huán)保節(jié)能的好方法法 。 Hiromichi Morikawa 等人詳細(xì)研究了等人詳細(xì)研究了NO2被被217種高等種高等植物、植物、50種野生草本植物、種野生草本植物、60種人工培育的草本植物和種人工培育的草本植物和107種木本植物吸收和還原為種木本植物吸收和還原為N

12、2的情況，結(jié)果表明辛荑對(duì)的情況，結(jié)果表明辛荑對(duì)NO2吸收最高，達(dá)吸收最高，達(dá)12.7mg/g (干重干重) ；菊科、桃金娘科、茄科和；菊科、桃金娘科、茄科和楊柳科有較高的還原楊柳科有較高的還原N2的能力。的能力。（2 2）植物在水環(huán)境污染中的應(yīng)用）植物在水環(huán)境污染中的應(yīng)用 水環(huán)境中的污染大致可分為三類水環(huán)境中的污染大致可分為三類: : 無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷等；無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷等； 有機(jī)污染物如農(nóng)藥、殺蟲劑、多環(huán)芳烴有機(jī)污染物如農(nóng)藥、殺蟲劑、多環(huán)芳烴PAHsPAHs、炸藥等；炸藥等； 重金屬的污染重金屬的污染 。 無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷等去除無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如氮、磷等去除 利用水生植物去除由氮、磷

13、等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素引利用水生植物去除由氮、磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化問題已有大量研究。起的水體富營(yíng)養(yǎng)化問題已有大量研究。 種植蓮藕、水稻既可以去除氮、磷種植蓮藕、水稻既可以去除氮、磷, , 又有很好又有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；被制成浮床的水芹、多花黑麥草等的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；被制成浮床的水芹、多花黑麥草等對(duì)去除水體中的氮、磷和抑制藻類滋生均有明顯對(duì)去除水體中的氮、磷和抑制藻類滋生均有明顯的作用。這些植物發(fā)達(dá)的根系及與根系共生或混的作用。這些植物發(fā)達(dá)的根系及與根系共生或混生的微生物往往共同對(duì)水環(huán)境起著凈化作用。生的微生物往往共同對(duì)水環(huán)境起著凈化作用。 有機(jī)污染物如農(nóng)藥、殺蟲劑、多環(huán)芳烴有機(jī)污染物如農(nóng)藥、殺蟲

14、劑、多環(huán)芳烴PAHsPAHs、炸藥等去除、炸藥等去除 利用某些植物具有降解、礦化污染物為毒性弱利用某些植物具有降解、礦化污染物為毒性弱的小分子、無機(jī)物的特性的小分子、無機(jī)物的特性, , 修復(fù)受污染的水體。修復(fù)受污染的水體。 水葫蘆水葫蘆可以去除水體中的有機(jī)磷農(nóng)藥、染料、可以去除水體中的有機(jī)磷農(nóng)藥、染料、酚、多環(huán)芳烴、甲基對(duì)硫磷等有機(jī)污染物；酚、多環(huán)芳烴、甲基對(duì)硫磷等有機(jī)污染物；浮萍浮萍、伊樂藻伊樂藻對(duì)殺蟲劑對(duì)殺蟲劑DDTDDT降解有明顯的作用降解有明顯的作用, , 金魚藻、金魚藻、伊樂藻或浮萍伊樂藻或浮萍可以顯著降低地表水中異丙甲草胺濃可以顯著降低地表水中異丙甲草胺濃度度; ; 長(zhǎng)春花可用于修

15、復(fù)受炸藥長(zhǎng)春花可用于修復(fù)受炸藥TNT TNT 污染的地表水污染的地表水; ;龍葵能有效地降解龍葵能有效地降解PCBsPCBs。 重金屬去除重金屬去除 植物通過根系吸收、濃縮和沉淀水體中有毒有植物通過根系吸收、濃縮和沉淀水體中有毒有害重金屬是非常具有吸引力的一種含重金屬?gòu)U水害重金屬是非常具有吸引力的一種含重金屬?gòu)U水的處理方法的處理方法, , 是目前研究的熱點(diǎn)問題。是目前研究的熱點(diǎn)問題。 用于修復(fù)水體污染物的植物大多是沉水和水用于修復(fù)水體污染物的植物大多是沉水和水面漂浮植物面漂浮植物, , 其中如其中如綠藻綠藻對(duì)對(duì)CdCd、HgHg、CuCu、Pb Pb 的去的去除率可達(dá)除率可達(dá)80%-90%;8

16、0%-90%;黑麥草黑麥草對(duì)黃金廢水不僅有很強(qiáng)對(duì)黃金廢水不僅有很強(qiáng)的凈化能力的凈化能力, , 而且也具有很高的富集功能而且也具有很高的富集功能, , 其根其根部的含金量最高可達(dá)部的含金量最高可達(dá)784 g/t (784 g/t (干重干重) )。 植物種苗對(duì)水中重金屬的去除作用比植物根的去除作用植物種苗對(duì)水中重金屬的去除作用比植物根的去除作用更強(qiáng)，利用植物種苗去除水中重金屬被稱為種苗過濾，是修更強(qiáng)，利用植物種苗去除水中重金屬被稱為種苗過濾，是修復(fù)含重金屬?gòu)U水發(fā)展的新方向。復(fù)含重金屬?gòu)U水發(fā)展的新方向。 渠榮遴等人研究了玉米、豌豆、蓖麻和向日葵等作物種渠榮遴等人研究了玉米、豌豆、蓖麻和向日葵等作物

17、種苗對(duì)水體中苗對(duì)水體中ZnZn、PbPb、CuCu的去除作用，結(jié)果表明的去除作用，結(jié)果表明: :蓖麻蓖麻對(duì)對(duì)ZnZn的的積累最高，達(dá)積累最高，達(dá)30.0m g/g30.0m g/g； 向日葵向日葵對(duì)對(duì)PbPb的積累最高的積累最高, , 達(dá)達(dá)91.6 91.6 mg/gmg/g；向日葵向日葵對(duì)對(duì)Cu Cu 的積累最高的積累最高, , 達(dá)達(dá)24.3 m g/g24.3 m g/g，其莖、葉，其莖、葉中也有一定量的銅積累。中也有一定量的銅積累。荷花荷花香蒲香蒲再力花再力花【拉丁學(xué)名】Thalia dealbata鳳眼蓮鳳眼蓮狐尾藻狐尾藻大型水生植物的大型水生植物的4種生活型種生活型生活型生活型生長(zhǎng)特

18、點(diǎn)生長(zhǎng)特點(diǎn)代表種類代表種類挺水植物挺水植物根莖生于底泥中，植物根莖生于底泥中，植物體上部挺出水面體上部挺出水面荷花、香蒲、再力花等荷花、香蒲、再力花等浮葉根生浮葉根生植物植物根莖生于底泥，葉漂浮根莖生于底泥，葉漂浮于水面于水面鳳眼蓮、睡蓮、荇菜等鳳眼蓮、睡蓮、荇菜等漂浮植物漂浮植物植物體完全漂浮于水面，植物體完全漂浮于水面，具有特化的適應(yīng)漂浮生具有特化的適應(yīng)漂浮生活的組織結(jié)構(gòu)活的組織結(jié)構(gòu)浮萍、滿江紅等浮萍、滿江紅等沉水植物沉水植物植物體完全沉于水氣界植物體完全沉于水氣界面以下，根植于底泥或面以下，根植于底泥或漂浮于水中漂浮于水中狐尾藻、金魚藻等狐尾藻、金魚藻等水生植物的生態(tài)分布 植物帶分布在穩(wěn)

19、定的植物帶分布在穩(wěn)定的水體中，自沿岸帶向水體中，自沿岸帶向深水區(qū)作同心圓式分深水區(qū)作同心圓式分布，從沿岸向湖心方布，從沿岸向湖心方向各生活型的位置依向各生活型的位置依次為：次為： 濕生植物濕生植物-挺水植挺水植物物-浮葉和漂浮植物浮葉和漂浮植物-沉水植物。沉水植物。 大型大型水生植物的植被結(jié)構(gòu)水生植物的植被結(jié)構(gòu)比陸生植被簡(jiǎn)單：各比陸生植被簡(jiǎn)單：各層片基本不重疊，植層片基本不重疊，植物群叢基本為單優(yōu)勢(shì)物群叢基本為單優(yōu)勢(shì)群叢或兩種共同優(yōu)勢(shì)群叢或兩種共同優(yōu)勢(shì)群叢。群叢。 1 1、大型水生植物能吸收或分解哪些污染物？、大型水生植物能吸收或分解哪些污染物？ 2 2、水生植物在濕地中的作用是什么？、水生植

20、物在濕地中的作用是什么？ 3 3、挺水植物在天然水體水質(zhì)凈化中的作用、挺水植物在天然水體水質(zhì)凈化中的作用有哪些？有哪些？思思 考：考：一、一、 水生植物的水質(zhì)凈化作用水生植物的水質(zhì)凈化作用太湖水生植物治理巢湖富營(yíng)養(yǎng)化，2006 滇池滇池,2008年年07月月 水源保護(hù)地（一）大型水生植物的水質(zhì)凈化功能解剖特點(diǎn)與陸生植解剖特點(diǎn)與陸生植物相似，其中單子物相似，其中單子葉植物莖葉的角質(zhì)葉植物莖葉的角質(zhì)層發(fā)達(dá)，根有抗淹層發(fā)達(dá)，根有抗淹性。性。 監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)濁度濁度/NTU透明度透明度/mDOmg/LORP/mvTN/mg/LTP/mg/LCOD/mg/LPAR個(gè)個(gè)/ml有草有草區(qū)區(qū)7.01.07.69

21、3531.230.155.63257無草無草區(qū)區(qū)15.70.574.952981.800.207.783839懸浮物質(zhì)懸浮物質(zhì)大型水生植物對(duì)水源保護(hù)地水質(zhì)凈化作用大型水生植物對(duì)水源保護(hù)地水質(zhì)凈化作用溶解氧溶解氧氮、磷氮、磷有機(jī)污染物有機(jī)污染物藍(lán)綠藻藍(lán)綠藻1、促進(jìn)懸浮物質(zhì)的沉降 物理作用（1）物理作用）物理作用 水體中水生植物生長(zhǎng)旺盛水體中水生植物生長(zhǎng)旺盛, ,根系發(fā)達(dá)根系發(fā)達(dá), ,與水體接觸與水體接觸面積大面積大, ,形成密集的過濾層。水流緩慢時(shí)重金屬形成密集的過濾層。水流緩慢時(shí)重金屬和懸浮顆粒被阻隔而沉降下來。同時(shí)還可以增強(qiáng)和懸浮顆粒被阻隔而沉降下來。同時(shí)還可以增強(qiáng)底質(zhì)的穩(wěn)定和降低水體的濁度

22、。底質(zhì)的穩(wěn)定和降低水體的濁度。 （2 2）生物化學(xué)作用）生物化學(xué)作用 蘆葦根際氧的分布示意圖 光合作用產(chǎn)生的光合作用產(chǎn)生的O O2 2和大氣中的和大氣中的O O2 2直接輸送到植株直接輸送到植株各處各處, ,并向水中擴(kuò)散并向水中擴(kuò)散, ,一方面根系通過釋放一方面根系通過釋放O O2 2, ,氧化氧化分解根系周圍的沉降物分解根系周圍的沉降物; ;另一方面使水體底部和另一方面使水體底部和基質(zhì)土壤形成許多厭氧和好氧小區(qū)基質(zhì)土壤形成許多厭氧和好氧小區(qū), ,為微生物活為微生物活動(dòng)創(chuàng)造條件動(dòng)創(chuàng)造條件, ,進(jìn)而形成進(jìn)而形成“根際區(qū)根際區(qū)”。2、吸收、分解污染物 （1） 對(duì)氮、磷的吸收。對(duì)氮、磷的吸收。 大型

23、水生植物可直接吸收和利用可利用態(tài)氮、磷，起到去大型水生植物可直接吸收和利用可利用態(tài)氮、磷，起到去氮、去磷的作用。當(dāng)水生植物被收割運(yùn)移出水生生態(tài)系統(tǒng)氮、去磷的作用。當(dāng)水生植物被收割運(yùn)移出水生生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也隨之從水體中輸出，從而達(dá)到凈化時(shí)，大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也隨之從水體中輸出，從而達(dá)到凈化水體的作用。水體的作用。提問提問：與浮游藻類相比，大型水生植物的突出優(yōu)與浮游藻類相比，大型水生植物的突出優(yōu) 勢(shì)在哪里？勢(shì)在哪里？與藻類相比，大型水生植物的特點(diǎn)是更易于人工操縱，與藻類相比，大型水生植物的特點(diǎn)是更易于人工操縱，即可通過人工收獲將其固定的氮、磷帶出水體。這些特即可通過人工收獲將其固定的氮、磷

24、帶出水體。這些特點(diǎn)是利用大型水生植物進(jìn)行污水處理，特別是針對(duì)湖泊點(diǎn)是利用大型水生植物進(jìn)行污水處理，特別是針對(duì)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理的理論基礎(chǔ)。富營(yíng)養(yǎng)化治理的理論基礎(chǔ)。（2） 對(duì)重金屬和有機(jī)物的吸收和富集。對(duì)重金屬和有機(jī)物的吸收和富集。 不同類型的大型水生植物對(duì)重金屬的吸收能力不同類型的大型水生植物對(duì)重金屬的吸收能力為：為：沉水植物沉水植物漂浮植物漂浮植物挺水植物。挺水植物。鳳眼蓮每克干物質(zhì)能吸收錳鳳眼蓮每克干物質(zhì)能吸收錳1485 ug、鋅、鋅295 ug 、鉛、鉛185 ug左右。左右。植物吸收重金屬能力大植物吸收重金屬能力大小依次是：小依次是： 根根莖莖葉葉并且按照一定的比例從生并且按照一定的比例

25、從生境中吸取各種元素境中吸取各種元素,形成形成新的動(dòng)態(tài)平衡新的動(dòng)態(tài)平衡,防止對(duì)某防止對(duì)某元素吸收過多而引起毒害。元素吸收過多而引起毒害。 植物根際對(duì)重金屬的吸收植物根際對(duì)重金屬的吸收植物對(duì)有機(jī)物的吸收有著不同的代謝機(jī)制。如酚類進(jìn)入植物對(duì)有機(jī)物的吸收有著不同的代謝機(jī)制。如酚類進(jìn)入植物體后參與糖代謝，或者和糖結(jié)合生成酚糖苷，或者植物體后參與糖代謝，或者和糖結(jié)合生成酚糖苷，或者被多酚氧化酶和過氧化物酶氧化而解除毒性。被多酚氧化酶和過氧化物酶氧化而解除毒性。狐尾藻可吸收狐尾藻可吸收2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯黑藻可吸收富集林丹、氯丹等黑藻可吸收富集林丹、氯丹等水華3、對(duì)有害藻類的抑制作用（1）資源

26、競(jìng)爭(zhēng)抑制作用）資源競(jìng)爭(zhēng)抑制作用 光照：光照： 大型水生植物個(gè)體大，它的存在削弱了光線到達(dá)大型水生植物個(gè)體大，它的存在削弱了光線到達(dá)水體的強(qiáng)度，阻礙了植物覆蓋下的水體中藻類的水體的強(qiáng)度，阻礙了植物覆蓋下的水體中藻類的大量繁殖。大量繁殖。 無機(jī)營(yíng)養(yǎng)：無機(jī)營(yíng)養(yǎng)： 大型水生植物的生命周期比藻類長(zhǎng)，吸收和儲(chǔ)存大型水生植物的生命周期比藻類長(zhǎng)，吸收和儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)鹽的能力強(qiáng)，只有死亡時(shí)才會(huì)釋放氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的能力強(qiáng)，只有死亡時(shí)才會(huì)釋放氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，氮、磷在其體內(nèi)的儲(chǔ)存比藻類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，氮、磷在其體內(nèi)的儲(chǔ)存比藻類穩(wěn)定。穩(wěn)定。 （2）釋放抑藻化感物質(zhì)）釋放抑藻化感物質(zhì) 產(chǎn)生化感物質(zhì)產(chǎn)生化感物質(zhì)(如酚、生

27、物堿等如酚、生物堿等)，從而抑，從而抑制有害藻類的生長(zhǎng)。這些物質(zhì)能促進(jìn)或抑制有害藻類的生長(zhǎng)。這些物質(zhì)能促進(jìn)或抑制其他個(gè)體或自體的生長(zhǎng)。制其他個(gè)體或自體的生長(zhǎng)?？善茐脑孱惖娜~綠素可破壞藻類的葉綠素a蘆葦根系分泌物可抑制柵藻的生長(zhǎng)蘆葦根系分泌物可抑制柵藻的生長(zhǎng)（3）生物多樣性的保障）生物多樣性的保障 水生植物根圈還會(huì)棲生著某些小型動(dòng)物，水生植物根圈還會(huì)棲生著某些小型動(dòng)物，如水蝸牛，能以藻類為食，從而使藻類的如水蝸牛，能以藻類為食，從而使藻類的數(shù)量減少。數(shù)量減少。硅藻門硅藻門-舟形藻屬舟形藻屬綠藻門綠藻門-衣藻屬衣藻屬（二）浮游藻類的水質(zhì)凈化功能二、二、 水處理與水體修復(fù)生態(tài)工程技術(shù)水處理與水體修復(fù)

28、生態(tài)工程技術(shù)提問提問：與傳統(tǒng)的微生物處理方與傳統(tǒng)的微生物處理方式相比，水生植物水體修式相比，水生植物水體修復(fù)工程優(yōu)缺點(diǎn)在哪里？復(fù)工程優(yōu)缺點(diǎn)在哪里？與傳統(tǒng)的微生物處理方式相比，它的優(yōu)勢(shì)之處在與傳統(tǒng)的微生物處理方式相比，它的優(yōu)勢(shì)之處在于：低投資、低能耗、處理過程與自然生態(tài)系統(tǒng)于：低投資、低能耗、處理過程與自然生態(tài)系統(tǒng)有著更大的相融性等。有著更大的相融性等。缺點(diǎn)在于：處理時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大及受氣候影缺點(diǎn)在于：處理時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大及受氣候影響嚴(yán)重。響嚴(yán)重。表表2 大型水生植物污水處理系統(tǒng)大型水生植物污水處理系統(tǒng)類型類型使用方式使用方式或地點(diǎn)或地點(diǎn)處理范圍處理范圍污染物去除污染物去除機(jī)制機(jī)制使用較多使

29、用較多的種類的種類研究和應(yīng)研究和應(yīng)用情況用情況漂浮漂浮植物植物系統(tǒng)系統(tǒng)強(qiáng)化氧化強(qiáng)化氧化塘等類似塘等類似的塘系統(tǒng)的塘系統(tǒng)城鎮(zhèn)污水的城鎮(zhèn)污水的二級(jí)或三級(jí)二級(jí)或三級(jí)處理、工業(yè)處理、工業(yè)廢水、暴雨廢水、暴雨徑流、受污徑流、受污染天然水染天然水植物的吸收、植物的吸收、微生物的代微生物的代謝謝鳳眼蓮、鳳眼蓮、浮萍、大浮萍、大漂、水花漂、水花生、滿江生、滿江紅紅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但工藝優(yōu)但工藝優(yōu)化的研究化的研究較少，應(yīng)較少，應(yīng)用受制約用受制約挺水挺水植物植物系統(tǒng)系統(tǒng)人工或天人工或天然濕地然濕地城鎮(zhèn)污水的城鎮(zhèn)污水的二級(jí)或三級(jí)二級(jí)或三級(jí)處理、工業(yè)處理、工業(yè)廢水、暴雨廢水、暴雨徑流徑流微生物的代微生物的代謝、植

30、物的謝、植物的吸收（以是吸收（以是否收割面定）否收割面定）蘆葦、香蘆葦、香蒲、燈心蒲、燈心草、菰草、菰研究應(yīng)用研究應(yīng)用最多，工最多，工藝設(shè)計(jì)已藝設(shè)計(jì)已漸成熟漸成熟沉水沉水植物植物系統(tǒng)系統(tǒng)天然水體天然水體沉水植被恢沉水植被恢復(fù)、受污染復(fù)、受污染水體修復(fù)水體修復(fù)對(duì)氮、磷的對(duì)氮、磷的短期儲(chǔ)存、短期儲(chǔ)存、控制富營(yíng)養(yǎng)控制富營(yíng)養(yǎng)化表現(xiàn)形式化表現(xiàn)形式水體原有水體原有種類種類操作和實(shí)操作和實(shí)施難度較施難度較大，研究大，研究和應(yīng)用受和應(yīng)用受制約制約四川成都活水公園中國(guó)科技大學(xué)水生植物塘 （一）挺水植物系統(tǒng)鹽城濕地公園 （3 3）植物在土壤污染中的應(yīng)用）植物在土壤污染中的應(yīng)用 土壤中的污染物主要為：土壤中的污染物

31、主要為：有機(jī)物如有機(jī)農(nóng)藥、石油類有機(jī)物如有機(jī)農(nóng)藥、石油類(TPH)(TPH)、酚類、氯溴、酚類、氯溴代有機(jī)化合物等；代有機(jī)化合物等；重金屬等。重金屬等。 植物修復(fù)有機(jī)污染物植物修復(fù)有機(jī)污染物 植物修復(fù)有機(jī)污染物的方式主要以植物固定、植物降植物修復(fù)有機(jī)污染物的方式主要以植物固定、植物降解為主。解為主。 紫花苜蓿紫花苜蓿, 黑麥草黑麥草, 小藍(lán)莖小藍(lán)莖草草已成功地用于土壤中已成功地用于土壤中PAHs的的修復(fù)，在修復(fù)，在6個(gè)月內(nèi)可以將個(gè)月內(nèi)可以將PAHs總量降低總量降低57%；銀合歡銀合歡可以吸可以吸收和代謝二溴甲烷、三氯乙烯；收和代謝二溴甲烷、三氯乙烯；轉(zhuǎn)基因胡蘿卜轉(zhuǎn)基因胡蘿卜根須中聚集的根須中聚集的苯酚濃度可達(dá)苯酚濃度可達(dá)1000mmol/L，氯酚，氯酚50mmol/L，在，在120h內(nèi)可降內(nèi)可降解解90% 以上的苯酚類化合物以上的苯酚類化合物,研究表明根須中的過氧化酶研究表明根須中的過氧化酶可可以促進(jìn)這些物質(zhì)的代謝；以促進(jìn)這些物質(zhì)的代謝； 在在黑麥與大豆黑麥與大豆輪作的地塊上輪作的地塊上TPHTPH消消失量顯著高于無植被的地塊；植物還能降解殺蟲劑和除草劑，失量顯著高于無植被的地塊；植物還能降解殺蟲劑和除草劑，桑科植物及薔薇科植物?？浦参锛八N薇科植物的根系分泌物能促進(jìn)的根系分泌物能促進(jìn)PCBPCB降解菌的生降解