污染環(huán)境的植物修復(fù)原理課件

第五章

污染環(huán)境的植物修復(fù)原理

鄧歡歡5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理主要內(nèi)容

概述植物對(duì)污染物的修復(fù)作用影響植物修復(fù)的環(huán)境因子有機(jī)污染物的植物修復(fù)重金屬的植物修復(fù)5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理

一、植物修復(fù)的概念和類型P109物理、化學(xué)方法修復(fù)的缺點(diǎn)：成本昂貴，易導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤肥力退化。純微生物方法在土壤重金屬污染治理上無(wú)用武之地。植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。第一節(jié)概述5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.植物修復(fù)的概念定義：以植物忍耐和超量富集某種或某些化學(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、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化作用來(lái)清除環(huán)境中污染物質(zhì)的技術(shù)。廣義；重金屬、放射性核素、有機(jī)物；土壤、空氣、水體狹義：利用植物清除或固定污染土壤中的重金屬。

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理2.植物修復(fù)的分類植物提取修復(fù)：利用重金屬超積累的植物從污染土壤中超量吸收、積累一種或集中重金屬元素，并富集運(yùn)輸?shù)街参锔靠墒崭畈糠趾偷厣喜糠?；后續(xù)進(jìn)行收割、熱處理、化學(xué)處理等等。循環(huán)工作至重金屬含量降低至可接受水平。也是目前研究最多且最有發(fā)展前途的技術(shù)。植物揮發(fā)技術(shù)；利用植物將土壤中的一些揮發(fā)性污染物吸收到植物體內(nèi)，然后再將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)釋放到大氣中，從而對(duì)污染土壤起到治理作用。易揮發(fā)的重金屬包括汞、硒、砷等污染以及一些有機(jī)物。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物降解技術(shù)：利用植物特有的轉(zhuǎn)化和降解作用去除水體和土壤中有機(jī)污染物。一種形式是植物吸收污染物后通過(guò)木質(zhì)化作用儲(chǔ)存在植物體內(nèi)或者將污染物轉(zhuǎn)化為毒性小或無(wú)毒物質(zhì)。另一種形式是植物根系分泌的降解酶可直接降解植物根際的有機(jī)污染物。根際圈生物降解技術(shù)；利用植物根際圈菌根真菌、細(xì)菌、放線菌等微生物的降解作用來(lái)轉(zhuǎn)化有機(jī)污染物。植物固定化/穩(wěn)定化技術(shù)：一是通過(guò)耐性植物根系分泌物來(lái)積累和沉淀根際圈附近的污染物，使其失去生物有效性，以減少毒害作用；一是利用耐性植物在污染土壤上的生長(zhǎng)來(lái)減少污染土壤的風(fēng)蝕和水蝕，防止污染物向下遷移或向四周擴(kuò)散污染地下水和周圍環(huán)境。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物根際生物降解

用細(xì)菌武裝植物吸收分解土壤中的多環(huán)芳烴類（蒽）污染物在香港浸會(huì)大學(xué)裘槎環(huán)境研究所做的植物－外源菌耦合系統(tǒng)凈化實(shí)驗(yàn)5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理二、植物修復(fù)的優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用廣泛：土壤、水體、空氣環(huán)境兼容性好：修復(fù)同時(shí)也是美化環(huán)境，易被社會(huì)大眾接受對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小，基本都是原位修復(fù)，特別是土壤植物修復(fù)的過(guò)程也是土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥力增加的過(guò)程，修復(fù)后的土壤農(nóng)業(yè)利用能力增強(qiáng)植物固定化技術(shù)使地表長(zhǎng)期穩(wěn)定，有利于生態(tài)環(huán)境改善和生物生存成本低植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物修復(fù)的局限性植物耐受能力的選擇性，通常一種植物針對(duì)一、兩種植物緩慢，周期長(zhǎng)－－相對(duì)與物理、化學(xué)方法植物生長(zhǎng)對(duì)土壤肥力、氣候等自然條件和人工條件有一定的要求，植物本身會(huì)受病蟲(chóng)害影響植物衰亡會(huì)導(dǎo)致二次污染，必需收割，并對(duì)收割部分進(jìn)行后續(xù)無(wú)害化處理5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.植物修復(fù)的原理總論通過(guò)植物自身的光合作用、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(guò)吸收、分解、揮發(fā)、固定化等過(guò)程使污染物達(dá)到凈化和脫毒的修復(fù)效果。第二節(jié)植物對(duì)污染物的修復(fù)作用5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理2.植物修復(fù)土壤污染的主要手段

－－吸收、排泄和積累植物吸收：植物生長(zhǎng)就必需從環(huán)境中吸收物質(zhì)，除對(duì)少數(shù)幾種元素表現(xiàn)出選擇性吸收外，對(duì)大多數(shù)物質(zhì)沒(méi)有絕對(duì)嚴(yán)格的選擇作用，只是吸收能力大小而已。三種情形：（1）植物通過(guò)適應(yīng)性調(diào)節(jié)后對(duì)污染物產(chǎn)生耐性，可以吸收，但是植物受傷害，器官和細(xì)胞器受損，生物量下降；（2）完全的“免疫”作用，無(wú)論根際圈內(nèi)污染物濃度高低，植物依靠自身調(diào)節(jié)功能完成自我保護(hù)，不受傷害，這種情形極少；（3）植物能夠在土壤污染物含量很高的情況下正常生長(zhǎng)且生物量不下降，如重金屬超量積累植物和某些耐性植物等。研究中通常在污染地帶或礦山直接尋找這類植物。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物排泄：植物也像動(dòng)物一樣需要不斷向外排泄體內(nèi)多余的物質(zhì)和代謝廢物，常以分泌物和揮發(fā)的形式進(jìn)行。

分泌：細(xì)胞將某些物質(zhì)從原生質(zhì)體分離或?qū)⒃|(zhì)體的一部分分開(kāi)的現(xiàn)象。分泌的器官主要是根系和莖葉的分泌腺。揮發(fā)：揮發(fā)物除隨分泌器官的分泌活動(dòng)排除外，主要隨水分的蒸騰作用從氣孔和角質(zhì)層中間的孔隙擴(kuò)散到大氣中。植物排泄的途徑：（1）根吸收后經(jīng)葉片或莖等地上器官排出。如某些植物將羥基鹵素、汞、硒等從土壤溶液中吸收后從葉片排出。（2）葉片吸收大氣或降雨中污染物再經(jīng)根分泌排泄。如鹵代烴、酚類、苯化合物都可從葉片被植物吸收后通過(guò)根排泄到土壤。（3）植物根吸收污染物后，轉(zhuǎn)移到各個(gè)器官中，當(dāng)污染物含量超過(guò)臨界值后，會(huì)對(duì)植物造成毒害作用。一些植物會(huì)分泌激素（如脫落酸）促使積累高含量污染物質(zhì)的器官（如老葉）加快衰老速度而脫落，重新長(zhǎng)出新葉生長(zhǎng)，進(jìn)而排出體內(nèi)毒素。

－－－－－去舊生新5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物積累：植物吸收的污染物除了部分能被代謝轉(zhuǎn)化去除外，大部分污染物質(zhì)因與蛋白質(zhì)或多肽具有較高的親和性而長(zhǎng)期存留在植物體內(nèi)，在一定時(shí)期內(nèi)表現(xiàn)為不斷積累增多而形成富集現(xiàn)象，還可在某些植物體內(nèi)形成超富集（hyperaccumulation）。－植物修復(fù)的理論基礎(chǔ)之一（1）富集系數(shù)（bioaccumulationfactor，BCF）－表征植物對(duì)元素或化合物的積累能力：富集系數(shù)＝植物體內(nèi)某種物質(zhì)含量/土壤中該物質(zhì)的含量（2）位移系數(shù)（translocationfactor，TF）－表征某種物質(zhì)從植物根部到植物地上部分的轉(zhuǎn)移能力：位移系數(shù)＝植物地上部分某種物質(zhì)含量/植物根部該物質(zhì)含量顯然都是越大說(shuō)明這種植物的積累能力和修復(fù)能力越強(qiáng)（3）平衡富集系數(shù)：植物吸收和排泄呈動(dòng)態(tài)平衡，植物雖然仍然吸收，但體內(nèi)積累量不再增加，達(dá)到一個(gè)極限值（臨界含量），此時(shí)的富集系數(shù)稱為平衡富集系數(shù)。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物吸收、排泄和積累間的關(guān)系：三個(gè)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，在植物生長(zhǎng)的某個(gè)時(shí)期達(dá)到平衡，受土壤、水分、光照及植物本身因素影響會(huì)打破然后建立新的平衡，直到植物體內(nèi)污染物含量達(dá)到臨界值，積累才基本不再增加。土壤中污染物狀態(tài)：（1）可吸收態(tài)：游離離子、螯合離子（2）難吸收態(tài)：殘?jiān)鼞B(tài)及完全不可利用的物質(zhì)（3）交換態(tài)：主要是被黏土和腐殖質(zhì)吸附的污染物三種狀態(tài)經(jīng)常處于動(dòng)態(tài)平衡但隨環(huán)境條件改變而不斷變化5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物組織積累植物吸收植物固定植物排泄植物揮發(fā)植物修復(fù)重金屬污染土壤的機(jī)理示意圖5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理3.植物根系的生理作用基本作用：固定植物、吸收水分和營(yíng)養(yǎng)、合成和分泌有機(jī)物。根系深纖維根效應(yīng)；打破土壤的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生裂縫和根槽，強(qiáng)化土壤通風(fēng)，揮發(fā)物可排出；另外根系增大植物接觸吸收面積等等根系可通過(guò)吸收和吸附作用在根部積累大量污染物，加強(qiáng)對(duì)污染物的固定作用生物合成作用：合成大量有機(jī)物，降低根際圈內(nèi)污染物的可移動(dòng)性和生物有效性植物具有多種物理和生化翻翻功能阻止有毒物質(zhì)進(jìn)入，與植物組分絡(luò)合或鍵合為結(jié)構(gòu)聚合物的方式固定下來(lái)5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物根際圈：提供微生物和其它生物良好環(huán)境，形成生態(tài)修復(fù)單元植物－微生物－污染物在根際圈的相互作用:植物與微生物互生、共生、協(xié)同和寄生關(guān)系，對(duì)污染物的響應(yīng)植物根際圈的生物降解4.植物根際圈生態(tài)環(huán)境對(duì)污染修復(fù)的作用5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理酸堿度：重金屬的狀態(tài)和可利用性氧化還原電位：作用同上共存物質(zhì)：作用同上a.絡(luò)合－螯合劑b.表面活性劑污染物間的復(fù)合效應(yīng)：拮抗作用和促進(jìn)作用植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：污染物的狀態(tài)和植物修復(fù)能力植物激素：調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育生物因子：主要是與微生物的互利互惠共生關(guān)系第三節(jié)影響植物修復(fù)的環(huán)境因子5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.植物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)作用三種機(jī)制有機(jī)污染物的直接吸收和降解根系釋放到土壤中酶的直接降解作用根際的生物降解，植物根系提供了微生物生長(zhǎng)的生境，根際微生物密度遠(yuǎn)大于非根系第四節(jié)有機(jī)污染的植物修復(fù)2.植物對(duì)典型有機(jī)污染物的修復(fù)植物對(duì)農(nóng)藥的分解轉(zhuǎn)化－農(nóng)藥的氧化與水解作用植物對(duì)其他有機(jī)污染的分解轉(zhuǎn)化作用，特別是藻類等水生植物的研究較多5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理

構(gòu)建植物－微生物

耦合降解系統(tǒng)的初步研究

研究生姓名：鄧歡歡

指導(dǎo)教師：張甲耀教授

專業(yè)名稱：環(huán)境科學(xué)

研究方向：環(huán)境生物

土壤有機(jī)污染物生物修復(fù)實(shí)例研究

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物體內(nèi)吸收轉(zhuǎn)運(yùn)木質(zhì)化代謝揮發(fā)污染物代謝物CO2、VOCVOC植物根際根際吸附根際微生物降解CO2、VOC土壤土壤溶液中有機(jī)污染物土壤吸附（可解吸）土壤固定（不可解吸）大氣土壤有機(jī)污染植物－微生物聯(lián)合修復(fù)主要機(jī)理

（引自張甲耀等，環(huán)境微生物學(xué)，2004.6）5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理一、概敘多環(huán)芳烴（PolycyclicAromaticHydrocarbons,PAHs）是環(huán)境中普遍存在的含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)的有機(jī)化合污染物。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、無(wú)二次污染、可大面積應(yīng)用等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。植物-微生物聯(lián)合生物修復(fù)被認(rèn)為是土壤修復(fù)中有著良好前景的研究方向。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.多環(huán)芳烴（PAHs）污染的生物修復(fù)

許多細(xì)菌、真菌及藻類都具有降解多環(huán)芳烴的能力。原核生物和真核生物對(duì)多環(huán)芳烴的微生物降解都需要氧氣的參與，產(chǎn)生氧化酶，使苯環(huán)結(jié)構(gòu)降解（參見(jiàn)圖1-1）降解多環(huán)芳烴的微生物及降解機(jī)制5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理多環(huán)芳烴苯環(huán)結(jié)構(gòu)的主要降解機(jī)理（引自劉世亮、駱永明等，土壤，2002.5）5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理多環(huán)芳烴污染土壤的植物-微生物聯(lián)合修復(fù)

植物-微生物聯(lián)合體系能促進(jìn)有機(jī)污染物的快速降解、礦化。其基本原理為：（1）植物根系的菌根真菌與植物形成共生作用，并有著獨(dú)特的酶途徑，用以降解不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物；（2）植物根區(qū)分泌物刺激了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化作用；（3）植物還可以微生物提供生存場(chǎng)所并可轉(zhuǎn)移氧化使根系的好氧轉(zhuǎn)化作用能夠正常進(jìn)行。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物-微生物生物修復(fù)中的生物強(qiáng)化

生物強(qiáng)化技術(shù)（bioaugmentation）是指在生物處理體系中投加具有特定功能的外源微生物來(lái)改善原有處理體系的處理效果，充分發(fā)揮微生物的潛力。外源微生物是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室馴化，修飾提高降解能力或帶有某種特性后再施用于污染土壤的微生物，其相對(duì)于土壤的土著微生物而言是外來(lái)的微生物。在實(shí)際應(yīng)用中由于環(huán)境因子的復(fù)雜性和土著微生物的作用。其應(yīng)用問(wèn)題主要集中在高效菌的存活，繁殖及降解活性的保持和生態(tài)安全，以及細(xì)菌-植物根系系統(tǒng)和基因工程菌的結(jié)合。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理2外源菌的綠色熒光蛋白標(biāo)記

來(lái)源于水母的綠色熒光蛋白（GreenFluorescentProtein,GFP）基因是一種全新的標(biāo)記基因，GFP穩(wěn)定、靈敏度高，無(wú)生物毒性、熒光反應(yīng)不需要任何外源反應(yīng)底物及表達(dá)無(wú)物種或細(xì)胞組織的專一性，因此它是一種獨(dú)特的標(biāo)記蛋白，因而能方便可靠地用于轉(zhuǎn)基因表達(dá)的檢測(cè)。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理3．獲取高效外源性降解菌

原生質(zhì)體融合是獲得具有良好特性的高效外源降解菌的重要方法之一。電融合技術(shù)其原理是：在短時(shí)間強(qiáng)電場(chǎng)的作用下。細(xì)胞膜發(fā)生可逆性電擊穿，瞬時(shí)地失去其高電阻和低通透性，然后在數(shù)分鐘內(nèi)恢復(fù)原狀。當(dāng)可逆電擊穿發(fā)生在兩個(gè)相鄰細(xì)胞的接觸區(qū)時(shí)，即可誘導(dǎo)它們的膜相互融合，從而導(dǎo)致細(xì)胞融合。

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理4．微生物根部定殖的定義、機(jī)理及影響因素

根部定殖（rootcolonization）也有人稱為根圈定殖（rhizospherecolonization），最先用于描述接種至土豆種塊上的促長(zhǎng)根圈（PGPR）在土豆根部建立種群的能力?，F(xiàn)在一般認(rèn)為:根部定殖是指在有土著微生物存在的情況下,接種到種子或植物無(wú)性繁殖體部的微生物在根部繁殖并保持其種群的能力。根部定殖的定義

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理根部定殖的機(jī)理

“雙相”模式第一相被稱為散布相(dispersalphase)第二相為增殖相(proliferationphase)根部定殖的機(jī)制

微生物的運(yùn)動(dòng)性(motility)生長(zhǎng)根帶動(dòng)細(xì)菌分布的作用(bacterialdistributionbythegrowingroot)植物根系內(nèi)真菌菌絲轉(zhuǎn)運(yùn)作用(translocation)5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理5.研究?jī)?nèi)容獲取構(gòu)建菌株構(gòu)建耦合系統(tǒng)耦合系統(tǒng)中外源菌株生長(zhǎng)與植物生長(zhǎng)耦合系統(tǒng)的修復(fù)效果5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理二、融合子構(gòu)建菌株及篩選降蒽菌的分離土生優(yōu)勢(shì)菌的分離出發(fā)菌株的生長(zhǎng)特性融合子的篩選5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.降蒽菌的分離蒽降解細(xì)菌的分離純化

用來(lái)源于石油污染的土壤（武漢石油化工廠）進(jìn)行富集培養(yǎng)后用梯度培養(yǎng)法獲得2株菌株AN-1和AN-2。

AAN-1的菌體形態(tài)

BAN-2的菌體形態(tài)

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理蒽降解菌誘變

（紫外照射誘變）5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理突變菌株對(duì)蒽降解效果的測(cè)定

最終我們選定AN-2’為構(gòu)建菌株

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理2.土壤優(yōu)勢(shì)菌的分離

黃麻人工體系的構(gòu)建

石油烴人工污染土壤環(huán)境的建立及黃麻種植根際細(xì)菌的分離與篩選菌株號(hào)菌落顏色細(xì)菌形狀革蘭氏染色平板菌落計(jì)數(shù)菌落形態(tài)（個(gè)）直徑（mm）Tu-1白色球形大菌落點(diǎn)狀G-45

4.5Tu-2乳白色不規(guī)則有褶裙桿狀G＋

33Tu-3乳白色球形桿狀G-41.8Tu-4黃色樹(shù)根狀桿狀G＋

1-Tu-5乳白色小球形桿狀G＋

32.1Tu-6透明球形小桿狀G－

2001.2

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理

Tu-1

Tu-2

Tu-3

Tu-4Tu-5Tu-6

最終我們選定Tu-1為構(gòu)建菌株5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理3.出發(fā)菌株的生長(zhǎng)特性生長(zhǎng)曲線的測(cè)定蒽降解菌ETAN315菌株的生長(zhǎng)曲線

銅綠假單胞菌P.aeruginosa/EGFP菌株的生長(zhǎng)曲線5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理

土生優(yōu)勢(shì)菌Tu-1菌株的生長(zhǎng)曲線5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理

菌株抗性檢驗(yàn)-融合子選擇平板的確定經(jīng)涂布法多次檢驗(yàn)各種出發(fā)菌株的抗性如表2-1所示，從抗性平板的檢驗(yàn)試驗(yàn)中我們可以初步確定使用Kan+Chl的抗性組合來(lái)達(dá)到篩選融合子的目的。經(jīng)進(jìn)一步的抗性平板試驗(yàn)，在含Kan+Chl的平板上，無(wú)論是Tu-1還是ETAN315，P.aeruginosa/EGFP都無(wú)法生長(zhǎng)（28℃，48hrs）。所以我們決定使用含Kan+Chl的雙抗平板來(lái)篩選融合子，同時(shí)用表達(dá)綠色熒光來(lái)進(jìn)一步進(jìn)行確證。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理抗性

菌株

Tu-1ETAN315P.aeruginosa/EGFPKan（100

/ml）

+

-

-Str（100

/ml）

+

+

+Chl（170

/ml）

-

+

+Ery（100

/ml）

+

-

-Pen（100

/ml）

+

+

+Tet（100

/ml）

+

+

+Neo（100

/ml）-

-

-Gen（100

/ml）

-

-

-Spe（100

/ml）

+

+

+5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理4.篩選到的融合子得到融合子2株Tu-P和Tu-An。在日光下劃線培養(yǎng)能表現(xiàn)綠色，而在在紫外光照射下即使是單個(gè)菌落也能發(fā)出明顯的熒光。顯示了EGFP作為一種標(biāo)記技術(shù)能夠很好的完成區(qū)分目的菌株的作用，為下一步的融合子在黃麻根區(qū)定殖的研究提供了良好的監(jiān)測(cè)手段。

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理Tu-P的菌落－uv光照

Tu-An的菌落－uv光照Tu-An的菌落－日光照Tu-P的菌落－日光照

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理三、

融合子的根區(qū)定殖及其存活能力研究土壤的預(yù)處理及染毒平衡人工耦合系統(tǒng)的建立細(xì)菌檢測(cè)與計(jì)數(shù)5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.土壤的預(yù)處理和染毒平衡

基本理化性質(zhì)

理化性質(zhì)

參數(shù)pH值（土:水=1:5）

6.20EC（

Scm-1）

173.8Texture（%）

粘土Clay

4.4

粉沙Silt

19.6

沙土Sand

75.8全C（%）

1.26全N（%）

0.11全P（%）

0.12全K（%）

0.95可交換態(tài)NaHCO3-PO43--P（mgkg-1）

4.53可交換態(tài)K（mgkg-1）

13.435-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理外源性細(xì)菌的投加（本試驗(yàn)采用混合法）

P.aeruginosa/EGFP和蒽降解菌ETAN315的生長(zhǎng)曲線參見(jiàn)第二章，融合子Tu-P和Tu-An的生長(zhǎng)曲線測(cè)定如下2.人工耦合系統(tǒng)的建立Tu-P菌株的生長(zhǎng)曲線

Tu-An菌株的生長(zhǎng)曲線

污染土壤中黃麻的種植

黃麻種子用10%甲醛溶液浸泡5分鐘除去毒素后蒸餾水浸泡過(guò)夜至露白，然后播種到已混好細(xì)菌的土壤中。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理3.外源細(xì)菌的檢測(cè)與計(jì)數(shù)由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，不能采取破壞性的采土方式取得樣品，而所用植物黃麻的根系發(fā)達(dá)，參見(jiàn)下圖，并且我們?cè)谂柙詫?shí)驗(yàn)中采用了較高的栽培密度，因此我們可以把植物根區(qū)一定范圍內(nèi)的土壤全部視為根際土。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理圖3-1.300mg/kg污染水平黃麻根部土壤特寫(xiě)

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理不同外源菌在不同濃度下的定殖表現(xiàn)

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理兩類融合子在植物根圈土壤中的存活數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未經(jīng)過(guò)融合的出發(fā)菌株，在同時(shí)投加兩類融合子的情形下，它們可能具有協(xié)同作用，能更好的生存繁殖并修復(fù)多環(huán)芳烴污染的土壤。植物根系也對(duì)微生物在土壤中的存活具有明顯的促進(jìn)作用，我們?cè)趦深惾诤献踊旌贤都犹幚硐卤容^了植物有無(wú)的影響，不同的污染濃度下，在播種后一周至二周出現(xiàn)較明顯的差距，這正是植物生長(zhǎng)到一定階段，根系開(kāi)始產(chǎn)生作用的時(shí)候。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理不同外源細(xì)菌的平板照片Tu-P發(fā)出的明亮熒光

Tu-An發(fā)出的明亮熒光混合接種Tu-P和Tu-An

未投加細(xì)菌的組別5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理四、

修復(fù)系統(tǒng)中植物的生長(zhǎng)特點(diǎn)及修復(fù)效果研究

植物參與耦合系統(tǒng)方式修復(fù)過(guò)程中植物生長(zhǎng)表現(xiàn)修復(fù)效果5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理1.植物參與耦合系統(tǒng)的方式研究

考慮了2種方式：分別是移栽和直接播種。從結(jié)果中我們得出結(jié)論播種較好5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理2.修復(fù)過(guò)程中不同組別黃麻生長(zhǎng)表現(xiàn)

在播種后第7，14，21，28，35，42天在對(duì)植物的高度進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果如下面的組圖所示。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理3.黃麻地上部分生物量的表現(xiàn)

在第42天植物地上部分株均干重記為地上部分生物量（upground-biomass）,如圖所示：5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理Biomass(g)anpt-at-pa-pNon-bacteria0mg/kg2.452.983.093.073.230.7440mg/kg2.672.552.712.322.810.6480mg/kg2.522.123.223.123.190.69120mg/kg2.412.42.392.052.950.54300mg/kg0.861.711.051.62.510.23

第42天收獲黃麻地上部分生物量的比較5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理從左至右依次為0、40、80、120、300mg/kg的污染濃度（10d）

第42天收獲前300mg/kg污染處理水平黃麻生長(zhǎng)情況照片，從左至右依次為不投加細(xì)菌，投加ETAN315，P.aeruginosa/EGFP，Tu-An，Tu-P，Tu-An+Tu-P（1：1的接種量）

5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理4.修復(fù)效果研究

在經(jīng)過(guò)42天的修復(fù)后，GC-MS測(cè)定土壤中殘留的蒽濃度，結(jié)果如下所示：5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理北京化工三廠土壤修復(fù)項(xiàng)目

國(guó)內(nèi)首例土壤修復(fù)項(xiàng)目北京化工三廠作為化工生產(chǎn)基地近五十年，土壤中含有四丁基錫、鄰苯二甲酸二辛酯、滴滴涕和重金屬鉛、鎘等大量有害化學(xué)物質(zhì)。2005年根據(jù)北京市規(guī)劃委員會(huì)文件[2005規(guī)意選字0356號(hào)]，該場(chǎng)地被規(guī)劃為宋家莊經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目建設(shè)用地。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理建設(shè)方：北京建工環(huán)境修復(fù)有限責(zé)任公司項(xiàng)目時(shí)間：2007年地點(diǎn)：北京市豐臺(tái)區(qū)宋家莊土壤類型：化工污染土壤主要污染物：四丁基錫、鄰苯二甲酸二辛酯、滴滴涕、重金屬鉛、鎘等有害化學(xué)物質(zhì)主要修復(fù)技術(shù)：水泥窯焚燒固化處理技術(shù)、阻隔填埋處理技術(shù)處理規(guī)模：6.5萬(wàn)m3處理目標(biāo)：居住用地標(biāo)準(zhǔn)修復(fù)后的北京化工三廠土壤各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)北京市環(huán)保局檢測(cè)，均符合居民土壤健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)建議值標(biāo)準(zhǔn)，該工程為國(guó)內(nèi)首例污染土壤修復(fù)項(xiàng)目。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理植物提?。╬hytoextration）：利用專性植物根系吸收一種或幾種有毒金屬，并將其轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存到植物莖葉等地上部分，然后收割莖葉，異地處理。不同重金屬的試驗(yàn)與示范：（1）富集系數(shù)是植物提取可否應(yīng)用的關(guān)鍵（2）植物修復(fù)的效益取決于植物地上部分重金屬含量（位移系數(shù)）及其生物量（3）不同重金屬植物提取的試驗(yàn)與示范實(shí)例與試驗(yàn)：鎳、鎘、汞、放射性核素、鉛等

第五節(jié)重金屬的植物修復(fù)1.植物提取P1235-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理重金屬超富集植物（1）定義（2）超富集植物的特性a.能忍受根系和地上部分細(xì)胞中高濃度的重金屬b.能以較高的比例將金屬?gòu)母缔D(zhuǎn)移到地上部分c.能快速吸收土壤溶液中的重金屬，并對(duì)重金屬的需求量大（3）典型的超富集植物：多屬十字花科，蜈蚣草和東南景天（4）修復(fù)用的超富集植物特性與選擇原則：a.在低污染濃度下仍有較高的富集量；b.能在體內(nèi)富集高濃度的污染物；c.能同時(shí)富集幾種金屬；d.生長(zhǎng)快，生物量大；e.具有抗病蟲(chóng)害能力5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理加強(qiáng)植物提取的方法（1）施用螯合劑：改善金屬狀態(tài)，提高植物吸收速率；誘導(dǎo)或強(qiáng)化植物對(duì)金屬的超富集作用（2）接種特殊微生物：利用微生物的生化作用增加超富集植物對(duì)重金屬的吸收或者改變金屬狀態(tài)，便于植物吸收（3）改善施肥技術(shù)：良好的施肥技術(shù)可使超富集植物生長(zhǎng)旺盛、生物量大大增加，從而提高植物修復(fù)的效率5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理2.植物揮發(fā)P125概念：利用植物去除環(huán)境中的一些揮發(fā)性污染物，即植物將污染物吸收后又將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中。目前研究較多的是金屬汞和非金屬元素硒。例如：在植物酶作用下Hg2+

甲基汞Hg單質(zhì)揮發(fā)局限性；僅適用與揮發(fā)性污染物，應(yīng)用范圍小，污染物轉(zhuǎn)移到大氣中可能造成風(fēng)險(xiǎn)，使用嚴(yán)格受限。5-污染環(huán)境的植物修復(fù)原理3.植物固