污染環(huán)境的植物修復(fù)原理知識(shí)講解word版本

1、污染環(huán)境的植物修復(fù)原理知識(shí)講解5.1概述5.1.1植物修復(fù)的概念和類型植物修復(fù)的概念和類型植物修復(fù)技術(shù)：植物修復(fù)技術(shù)：是以植物忍耐和超量積累某種或某是以植物忍耐和超量積累某種或某些污染物的理論為基礎(chǔ)，利用些污染物的理論為基礎(chǔ)，利用植物及其根際圈微生植物及其根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化物體系的吸收、揮發(fā)、降解和轉(zhuǎn)化作用來消除環(huán)境作用來消除環(huán)境中污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)。中污染物的一門環(huán)境污染治理技術(shù)。 具體地說植物修復(fù)就是具體地說植物修復(fù)就是利用植物本身特有的利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

2、速根際圈的微生態(tài)環(huán)境中微生物的生的生態(tài)條件加速根際圈的微生態(tài)環(huán)境中微生物的生長繁殖長繁殖，以及，以及利用某些植物的特殊積累與固定能力利用某些植物的特殊積累與固定能力，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。能力。 廣義的植物修復(fù)廣義的植物修復(fù)包括利用植物修復(fù)包括利用植物修復(fù)重金屬污染重金屬污染的土壤的土壤、利用植物、利用植物凈化空氣和水體凈化空氣和水體、利用植物、利用植物清除放射性核素清除放射性核素和利用植物及其根際微生物共和利用植物及其根際微生物共存體系存體系凈化土壤中的有機(jī)污染物凈化土壤中的有機(jī)污染物。 目前植物修復(fù)主要目前植物修復(fù)主要

3、指利用植物及其根際圈微生指利用植物及其根際圈微生物體系清潔污染土壤，其中利用重金屬超積累物體系清潔污染土壤，其中利用重金屬超積累植物的提取作用去除污染土壤中的重金屬又是植物的提取作用去除污染土壤中的重金屬又是植物修復(fù)的核心技術(shù)。植物修復(fù)的核心技術(shù)。 因此，因此，狹義的植物修復(fù)狹義的植物修復(fù)技術(shù)主要指利用植物清技術(shù)主要指利用植物清除污染土壤中的重金屬。除污染土壤中的重金屬。 植物修復(fù)應(yīng)用范圍：植物修復(fù)應(yīng)用范圍： a. 利用植物修復(fù)重金屬污染的土壤利用植物修復(fù)重金屬污染的土壤 b. 利用植物凈化空氣和水體利用植物凈化空氣和水體 c. 利用植物清除放射性核素利用植物清除放射性核素 d. 利用植物及其

4、根際微生物共存體系凈化土壤中利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中的有機(jī)污染物的有機(jī)污染物 圖圖5-1 植物修復(fù)與生物修復(fù)的關(guān)系及主要修復(fù)方式植物修復(fù)與生物修復(fù)的關(guān)系及主要修復(fù)方式 生物修復(fù)生物修復(fù)微生物修復(fù)微生物修復(fù)植物修復(fù)植物修復(fù)微生物降解微生物降解微生物轉(zhuǎn)化微生物轉(zhuǎn)化植物去除植物去除 植物固定植物固定/穩(wěn)定化穩(wěn)定化植物凈化空氣植物凈化空氣 植物植物提取提取植物降解植物降解 根際圈微生物降解根際圈微生物降解植物揮發(fā)植物揮發(fā)生態(tài)修復(fù)生態(tài)修復(fù)植物修復(fù)的類型植物修復(fù)的類型植物凈化空氣植物凈化空氣植物提取修復(fù)植物提取修復(fù)植物揮發(fā)修復(fù)植物揮發(fā)修復(fù)植物降解修復(fù)植物降解修復(fù)根際圈生物降解修復(fù)根際圈生物

5、降解修復(fù)植物固定植物固定/穩(wěn)定化修復(fù)穩(wěn)定化修復(fù)（1）植物凈化空氣）植物凈化空氣凈化空氣凈化空氣吸收有害氣體吸收有害氣體吸滯放射性物質(zhì)吸滯放射性物質(zhì)滯塵滯塵除菌和殺菌除菌和殺菌減弱噪聲減弱噪聲吸收吸收CO2 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成光化學(xué)煙霧，N2O是一種能引起是一種能引起溫室效應(yīng)的氣體，它可以輻射傳熱溫室效應(yīng)的氣體，它可以輻射傳熱, 破壞同溫層的破壞同溫層的O3。某些。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

6、用植物將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氨基酸或以其為氮源加以利用, 利用利用這些植物去除空氣中的氮氧化物無疑是環(huán)保節(jié)能的好方法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 。龍舌蘭：龍舌蘭：在在10平方米左右的平方米左右的房間內(nèi)，可消滅房間內(nèi)，可消滅70的苯、的苯、50的甲醛和的甲醛和24的三氯乙的三氯乙烯烯 蘆薈：蘆薈：在在24小時(shí)照明的條小時(shí)照明的條件下，可以消滅件下，可以消滅1立方米空立方米空氣中所含的氣中所含的90的甲醛。的甲醛。 （2）植物促進(jìn)）植物促進(jìn)(Phytoaccumulation) 也稱之為也稱之為植物提取植物提取,植物根系將土壤中重金屬或植物根系將土壤中重金屬或有機(jī)污染物從污染的土

7、壤中轉(zhuǎn)移到植物的地上有機(jī)污染物從污染的土壤中轉(zhuǎn)移到植物的地上部分。部分。 一般指那些能累積超過葉子干重一般指那些能累積超過葉子干重1.0%的的Mn，或者或者0.1%的的Co、Cu、Pb、Ni、Zn，或者，或者0.01%的的Cd的植物。目前世界上有的植物。目前世界上有500多種這樣多種這樣的植物。的植物。1583年，年，Cesalpino首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)“黑色的巖石黑色的巖石”上生長的特殊上生長的特殊植物，植物，1814年，年，Desvaux將其命將其命名為名為Alyssum bertolonii(庭薺庭薺屬屬)，1848年，年，Minguzzi和和Vergnano測定該植物葉片含鎳測定該植物葉

8、片含鎳高達(dá)高達(dá)7900 mg/kg。1977年，年，Brooks將這類植物命名為將這類植物命名為“超富集植超富集植物物”(hyperaccumulator)。1983年，年，Chaney提出利用植物提提出利用植物提取土壤中的污染物，通過收割植物帶走土壤中污染物的設(shè)想。取土壤中的污染物，通過收割植物帶走土壤中污染物的設(shè)想。（3）植物揮發(fā)）植物揮發(fā)(Phytovolatilization) 某些易揮發(fā)污染物被植物吸收后從植物表面組織某些易揮發(fā)污染物被植物吸收后從植物表面組織空隙中揮發(fā)?？障吨袚]發(fā)。 如桉樹降解三氯乙烯如桉樹降解三氯乙烯(TCE)、甲基叔丁基醚、甲基叔丁基醚(MTBE)，印，印度芥菜

9、降解硒化合物；煙草揮發(fā)甲基汞。從植物莖葉揮發(fā)度芥菜降解硒化合物；煙草揮發(fā)甲基汞。從植物莖葉揮發(fā)出的物質(zhì)可能被空氣中的活性羥基分解。如有毒的出的物質(zhì)可能被空氣中的活性羥基分解。如有毒的Hg2+經(jīng)經(jīng)植物揮發(fā)后變成了低毒的植物揮發(fā)后變成了低毒的Hg，高毒的硒變成了低毒的硒化，高毒的硒變成了低毒的硒化物氣體等。物氣體等。 （4）植物降解（）植物降解（Phytodegradation） 利用某些植物特有的轉(zhuǎn)化和降解作用去除水體利用某些植物特有的轉(zhuǎn)化和降解作用去除水體和土壤中有機(jī)污染物質(zhì)的一種方式。和土壤中有機(jī)污染物質(zhì)的一種方式。 修復(fù)途徑主要有兩個(gè)方面：修復(fù)途徑主要有兩個(gè)方面： 如：硝基還原酶和樹膠氧化

10、酶可以將彈藥廢物如如：硝基還原酶和樹膠氧化酶可以將彈藥廢物如TNT分解分解B 根分泌的物質(zhì)直接降解根際圈內(nèi)有機(jī)污染物根分泌的物質(zhì)直接降解根際圈內(nèi)有機(jī)污染物 如：漆酶對(duì)如：漆酶對(duì)TNT（三硝基甲苯）的降解，（三硝基甲苯）的降解， 脫鹵酶對(duì)含氯溶劑如脫鹵酶對(duì)含氯溶劑如TCE（三氯乙烯）的降解等（三氯乙烯）的降解等 A 污染物污染物植物體植物體木質(zhì)化作用木質(zhì)化作用植物組織植物組織礦化為礦化為CO2和和H2O無毒或毒性小無毒或毒性?。?）根際圈生物降解根際圈生物降解(Rhizodegradation) 根系降解：根系降解： 植物中超過植物中超過20%的營養(yǎng)成分如糖分、的營養(yǎng)成分如糖分、氨基酸、有機(jī)酸等

11、都聚集在根部氨基酸、有機(jī)酸等都聚集在根部, 因此會(huì)生長很多因此會(huì)生長很多微生物微生物, 尤其在根表面向外尤其在根表面向外13mm 的地方的地方, 這些微這些微生物是沒有種植過植物的土壤的生物是沒有種植過植物的土壤的34 倍。一些微倍。一些微生物可以同植物相結(jié)合促進(jìn)重金屬的轉(zhuǎn)化生物可以同植物相結(jié)合促進(jìn)重金屬的轉(zhuǎn)化, 也可以也可以礦化某些有機(jī)污染物如礦化某些有機(jī)污染物如PAHs、PCBs。植物植物微生物體系微生物體系水分水分 養(yǎng)料養(yǎng)料根分泌物質(zhì)根分泌物質(zhì)降解有機(jī)物的原料（降解有機(jī)物的原料（共代謝的原料共代謝的原料）（6）植物固定）植物固定(Phytostabilization） 利用植物將有毒有害

12、污染物如重金屬聚集在利用植物將有毒有害污染物如重金屬聚集在根系地帶根系地帶, 降低其活動(dòng)性降低其活動(dòng)性, 阻止其向深層土壤阻止其向深層土壤或地下水中擴(kuò)散或地下水中擴(kuò)散, 但并不為植物利用但并不為植物利用, 即根系即根系對(duì)污染物起固定作用。對(duì)污染物起固定作用。5.1.2 植物修復(fù)的優(yōu)勢及存在的問題植物修復(fù)的優(yōu)勢及存在的問題優(yōu)勢：優(yōu)勢： 植物修復(fù)開發(fā)和應(yīng)用潛力巨大。植物修復(fù)開發(fā)和應(yīng)用潛力巨大。 植物修復(fù)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理念。植物修復(fù)符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理念。 （太陽能為能源、蒸騰作用、無二次污染、肥力增加，（太陽能為能源、蒸騰作用、無二次污染、肥力增加， 回收金屬等）回收金屬等） 植物修復(fù)過程

13、易于社會(huì)接受。植物修復(fù)過程易于社會(huì)接受。局限性：局限性： 需要光、需要光、T、水分等適宜的環(huán)境條件，及病、蟲草害、水分等適宜的環(huán)境條件，及病、蟲草害的影響；的影響； 對(duì)于污染程度過重、或污染物分布為植物根系所達(dá)對(duì)于污染程度過重、或污染物分布為植物根系所達(dá)不到，甚至不適于植物生長的污染土壤或水體的修不到，甚至不適于植物生長的污染土壤或水體的修復(fù)并不適用；復(fù)并不適用； 對(duì)于復(fù)合污染土壤或水體，采用一種修復(fù)植物或幾對(duì)于復(fù)合污染土壤或水體，采用一種修復(fù)植物或幾種修復(fù)植物相結(jié)合的修復(fù)方式往往也難以達(dá)到修復(fù)種修復(fù)植物相結(jié)合的修復(fù)方式往往也難以達(dá)到修復(fù)要求；要求； 修復(fù)周期較長，難以滿足快速修復(fù)污染環(huán)境的需

14、求。修復(fù)周期較長，難以滿足快速修復(fù)污染環(huán)境的需求。 修復(fù)原理：主要是通過植物自身的光合、修復(fù)原理：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。污染物達(dá)到凈化和脫毒的修復(fù)效果。 5.2植物對(duì)污染物的修復(fù)作用植物對(duì)污染物的修復(fù)作用5.2.1 植物吸收、排泄與積累植物吸收、排泄與積累（1）植物吸收）植物吸收 植物為了維持正常的生命活動(dòng)，必須不植物為了維持正常的生命活動(dòng)，必須

15、不斷地從周圍環(huán)境中吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)。斷地從周圍環(huán)境中吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)。 植物具有廣泛吸收性，除對(duì)少數(shù)幾種元植物具有廣泛吸收性，除對(duì)少數(shù)幾種元素表現(xiàn)出選擇性吸收外，對(duì)不同的元素素表現(xiàn)出選擇性吸收外，對(duì)不同的元素來說只是吸收能力大小不同而已。來說只是吸收能力大小不同而已。 植物吸收的植物吸收的3種方式種方式：被動(dòng)吸收、避、超：被動(dòng)吸收、避、超積累積累（2）植物排泄）植物排泄 向外排泄體內(nèi)多余的物質(zhì)和代謝物質(zhì)（排泄物向外排泄體內(nèi)多余的物質(zhì)和代謝物質(zhì)（排泄物或揮發(fā)的形式）或揮發(fā)的形式） 植物排泄途徑：植物排泄途徑：經(jīng)過根吸收后，再經(jīng)葉片或莖等地上器官排出經(jīng)過根吸收后，再經(jīng)葉片或莖等地上器官排出去去

16、(如汞、硒等）。如汞、硒等）。葉片吸收后，根排泄。葉片吸收后，根排泄。 去舊生新去舊生新（3）植物積累）植物積累 進(jìn)入植物體內(nèi)的污染物質(zhì)雖可經(jīng)生物轉(zhuǎn)化過程進(jìn)入植物體內(nèi)的污染物質(zhì)雖可經(jīng)生物轉(zhuǎn)化過程成為代謝產(chǎn)物經(jīng)排泄途徑排出體外，但大部分成為代謝產(chǎn)物經(jīng)排泄途徑排出體外，但大部分污染物質(zhì)與污染物質(zhì)與蛋白質(zhì)或多肽蛋白質(zhì)或多肽等物質(zhì)具有較高的親等物質(zhì)具有較高的親和性而長期存留在植物的組織或器官中，在一和性而長期存留在植物的組織或器官中，在一定的時(shí)期內(nèi)不斷積累增多而形成富集現(xiàn)象，還定的時(shí)期內(nèi)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?？稍谀承┲参矬w內(nèi)形成超富集。 用富集系數(shù)來表征植物對(duì)某種元

17、素或化合物的積累能力，用富集系數(shù)來表征植物對(duì)某種元素或化合物的積累能力， 富集系數(shù)（富集系數(shù)（BCF）=植物體內(nèi)某種元素含量植物體內(nèi)某種元素含量/土壤中該種元素土壤中該種元素含量含量 用位移系數(shù)來表征某種重金屬元素或化合物從植物根部到植物用位移系數(shù)來表征某種重金屬元素或化合物從植物根部到植物地上部的轉(zhuǎn)移能力，即地上部的轉(zhuǎn)移能力，即 位移系數(shù)（位移系數(shù)（TF）=植物地上部某種元素含量植物地上部某種元素含量/植物根部該種元素植物根部該種元素含量含量 富集系數(shù)越大，表示植物積累該種元素的能力越強(qiáng)。富集系數(shù)越大，表示植物積累該種元素的能力越強(qiáng)。 位移系數(shù)越大，說明植物由根部向地上部運(yùn)輸該元素能力越強(qiáng)，

18、位移系數(shù)越大，說明植物由根部向地上部運(yùn)輸該元素能力越強(qiáng)，利于植物提取修復(fù)。利于植物提取修復(fù)。 當(dāng)植物吸收和排泄的過程呈動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，植物雖然仍以某種微當(dāng)植物吸收和排泄的過程呈動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，植物雖然仍以某種微弱的速度在吸收污染物質(zhì)，但在體內(nèi)的積累量已不再增加，而弱的速度在吸收污染物質(zhì)，但在體內(nèi)的積累量已不再增加，而是達(dá)到了一個(gè)極限值，叫臨界含量，此時(shí)的富集系數(shù)稱為是達(dá)到了一個(gè)極限值，叫臨界含量，此時(shí)的富集系數(shù)稱為平衡平衡富集系數(shù)富集系數(shù)。（4）植物吸收、排泄和積累間的關(guān)系）植物吸收、排泄和積累間的關(guān)系 動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡(圖圖5-3) 根據(jù)植物根對(duì)污染物質(zhì)吸收的難易程度，可將土根據(jù)植物根對(duì)污染物質(zhì)吸收

19、的難易程度，可將土壤中污染物分為：壤中污染物分為：可吸收態(tài)：可吸收態(tài)：土壤溶液中的污染物如游離離子及螯合土壤溶液中的污染物如游離離子及螯合離子離子難吸收態(tài)：難吸收態(tài)：殘?jiān)鼞B(tài)等難為植物吸收的殘?jiān)鼞B(tài)等難為植物吸收的交換態(tài)：交換態(tài)：介于兩者之間，包括被黏土和腐殖質(zhì)吸附介于兩者之間，包括被黏土和腐殖質(zhì)吸附的污染物的污染物 可吸收態(tài)可吸收態(tài)交換態(tài)交換態(tài)難吸收態(tài)難吸收態(tài)5.3 影響植物修復(fù)的環(huán)境因子影響植物修復(fù)的環(huán)境因子共存物質(zhì)共存物質(zhì)溫度溫度氧化還原氧化還原電位電位污染物間的污染物間的復(fù)合效應(yīng)復(fù)合效應(yīng)生物因子生物因子植物營植物營養(yǎng)物質(zhì)養(yǎng)物質(zhì)酸堿度酸堿度植物激素植物激素 影響土壤重金屬活性的主要因素，影響

20、溶解影響土壤重金屬活性的主要因素，影響溶解和沉淀平衡，和沉淀平衡，pH高重金屬易沉淀，不易生物吸高重金屬易沉淀，不易生物吸收。收。 以以Cd、Zn為例，隨為例，隨pH升高，升高，Cd、Zn趨于穩(wěn)趨于穩(wěn)定定; 在低在低pH時(shí)，沉積物中生物可吸收態(tài)的水溶液時(shí)，沉積物中生物可吸收態(tài)的水溶液和可交換態(tài)和可交換態(tài)Cd、Zn的濃度有明顯增加。的濃度有明顯增加。 可能不是單一的遞增或遞減?？赡懿皇菃我坏倪f增或遞減。（1） pH值值（2）氧化還原電位）氧化還原電位Eh 重金屬在不同的氧化還原狀態(tài)下，有不同的形重金屬在不同的氧化還原狀態(tài)下，有不同的形態(tài)且可互相轉(zhuǎn)化。態(tài)且可互相轉(zhuǎn)化。 Cd：在還原條件下，有機(jī)結(jié)合

21、態(tài)：在還原條件下，有機(jī)結(jié)合態(tài)Cd最穩(wěn)定，但最穩(wěn)定，但在氧化條件下，有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘則被轉(zhuǎn)化為生物可在氧化條件下，有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘則被轉(zhuǎn)化為生物可利用的水溶態(tài)、可交換態(tài)或溶解絡(luò)合態(tài)而釋放到利用的水溶態(tài)、可交換態(tài)或溶解絡(luò)合態(tài)而釋放到水體中，并隨水體中，并隨Eh增大，其釋放量增多。增大，其釋放量增多。 淹水抽穗淹水抽穗(3)共存物質(zhì)共存物質(zhì) 可改變重金屬的存在狀態(tài)：可改變重金屬的存在狀態(tài)： 絡(luò)合絡(luò)合-螯合劑：螯合劑：與可溶態(tài)金屬結(jié)合，防止金屬沉淀與可溶態(tài)金屬結(jié)合，防止金屬沉淀或吸附在土壤上，或吸附在土壤上，增加重金屬的移動(dòng)性和植物利增加重金屬的移動(dòng)性和植物利用性用性。同時(shí)，被吸附態(tài)和結(jié)合態(tài)的金屬離子溶解。同

22、時(shí)，被吸附態(tài)和結(jié)合態(tài)的金屬離子溶解如，土壤中植物吸收如，土壤中植物吸收Pb的能力很低的能力很低土壤中加入土壤中加入絡(luò)合劑（絡(luò)合劑（EDTA）增加植物根對(duì)增加植物根對(duì)Pb的吸收能的吸收能力力富里酸富里酸對(duì)結(jié)合態(tài)汞有較強(qiáng)的吸附能力，易于促進(jìn)礦對(duì)結(jié)合態(tài)汞有較強(qiáng)的吸附能力，易于促進(jìn)礦物汞由固定結(jié)合態(tài)向有機(jī)溶解態(tài)轉(zhuǎn)化，而被植物物汞由固定結(jié)合態(tài)向有機(jī)溶解態(tài)轉(zhuǎn)化，而被植物吸收。吸收。（4）植物營養(yǎng)物質(zhì)）植物營養(yǎng)物質(zhì) 營養(yǎng)物質(zhì)是影響植物吸收重金屬的要素，有營養(yǎng)物質(zhì)是影響植物吸收重金屬的要素，有些已成為調(diào)控重金屬植物毒性的途徑與措施。實(shí)些已成為調(diào)控重金屬植物毒性的途徑與措施。實(shí)驗(yàn)表明驗(yàn)表明N、P、K等植物營養(yǎng)物

23、質(zhì)對(duì)超積累植物吸等植物營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)超積累植物吸收重金屬有較大的影響。收重金屬有較大的影響。 例如，在對(duì)小麥?zhǔn)┯玫实倪^程中發(fā)現(xiàn)，硝酸例如，在對(duì)小麥?zhǔn)┯玫实倪^程中發(fā)現(xiàn)，硝酸銨不僅能夠增加小麥對(duì)土壤中銨不僅能夠增加小麥對(duì)土壤中Cd的吸收，促進(jìn)的吸收，促進(jìn)植物生長，而且植物生長，而且NH4進(jìn)入土壤后發(fā)生硝化作用，進(jìn)入土壤后發(fā)生硝化作用，短期內(nèi)可使土壤短期內(nèi)可使土壤pH值明顯下降，增加了值明顯下降，增加了Cd的生的生物有效性，更重要的是物有效性，更重要的是NH4Cd形成絡(luò)合物而降低形成絡(luò)合物而降低土壤對(duì)土壤對(duì)Cd的吸附。的吸附。（5）污染物間的復(fù)合作用）污染物間的復(fù)合作用 多種污染物復(fù)合污染，拮抗和促

24、進(jìn)多種污染物復(fù)合污染，拮抗和促進(jìn)（6）植物激素）植物激素 植物體內(nèi)合成的，對(duì)植物生長發(fā)育產(chǎn)生明顯調(diào)節(jié)作用植物體內(nèi)合成的，對(duì)植物生長發(fā)育產(chǎn)生明顯調(diào)節(jié)作用的微量生理活性物質(zhì)。（的微量生理活性物質(zhì)。（植物激素類除草劑植物激素類除草劑）（7）生物因子）生物因子 菌根真菌增加生長，降低土壤中的重金屬含量等。菌根真菌增加生長，降低土壤中的重金屬含量等。 （8）溫度）溫度 溫度首先會(huì)影響水生植物的生長，溫度首先會(huì)影響水生植物的生長， 溫度還會(huì)溫度還會(huì)影響水體重金屬離子的活性，以及水體懸浮泥沙、影響水體重金屬離子的活性，以及水體懸浮泥沙、底泥對(duì)重金屬的吸附，進(jìn)而影響植物的吸收。底泥對(duì)重金屬的吸附，進(jìn)而影響植物

25、的吸收。（9）重金屬的種類及其形態(tài)差異）重金屬的種類及其形態(tài)差異 植物對(duì)有些元素容易吸收而對(duì)另一些元素很難植物對(duì)有些元素容易吸收而對(duì)另一些元素很難吸收，通過植物對(duì)吸收，通過植物對(duì)Cr,Hg,As,Cd的吸收比較發(fā)現(xiàn)植的吸收比較發(fā)現(xiàn)植物最容易吸收物最容易吸收Cd和和As，而對(duì)，而對(duì)Cr的吸附量就很少。的吸附量就很少。同一元素的不同價(jià)態(tài)吸收系數(shù)差別很大，如水稻同一元素的不同價(jià)態(tài)吸收系數(shù)差別很大，如水稻對(duì)對(duì)Cr3的吸收系數(shù)平均值為的吸收系數(shù)平均值為0.032，而對(duì)，而對(duì)Cr6則為則為0.056，可見，可見Cr6的吸收系數(shù)大于的吸收系數(shù)大于Cr3。5.4 有機(jī)污染物的植物修復(fù)有機(jī)污染物的植物修復(fù)直接吸

26、收直接吸收和降解和降解酶的作用酶的作用根際的生根際的生物降解物降解v5.4.1 植物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)作用（植物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)作用（3種機(jī)制）種機(jī)制）（1）直接吸收和降解）直接吸收和降解 植物根中度憎水性有機(jī)物吸收好植物根中度憎水性有機(jī)物吸收好:0.5lg Kow 3.0 Kow是有機(jī)化合物在辛醇和水兩相平衡濃度之比。辛是有機(jī)化合物在辛醇和水兩相平衡濃度之比。辛醇對(duì)有機(jī)物的分配與有機(jī)物在土壤有機(jī)質(zhì)的分配極為醇對(duì)有機(jī)物的分配與有機(jī)物在土壤有機(jī)質(zhì)的分配極為相似，相似， 3.0憎水，根部吸附緊密，不易進(jìn)入植物體內(nèi)；憎水，根部吸附緊密，不易進(jìn)入植物體內(nèi)； 0.5，親水，不易與根部吸附，不易進(jìn)入植物

27、體，親水，不易與根部吸附，不易進(jìn)入植物體 苯系物，氯代溶劑，短鏈脂肪族化合物苯系物，氯代溶劑，短鏈脂肪族化合物 植物吸收后木質(zhì)化作用新的組織中植物吸收后木質(zhì)化作用新的組織中 礦化二氧化碳和水礦化二氧化碳和水 揮發(fā)揮發(fā)（2）酶的作用）酶的作用植物對(duì)有機(jī)污染物的吸收強(qiáng)度比無機(jī)物低植物對(duì)有機(jī)污染物的吸收強(qiáng)度比無機(jī)物低主要靠根系分泌物對(duì)有機(jī)物的污染產(chǎn)生的配主要靠根系分泌物對(duì)有機(jī)物的污染產(chǎn)生的配合和降解等作用；合和降解等作用；根系釋放到土壤中的酶的直接降解作用。根系釋放到土壤中的酶的直接降解作用。死的植物根酶分解作用脫鹵酶等死的植物根酶分解作用脫鹵酶等（3）根際的生物降解）根際的生物降解植物以多種方式幫

28、助微生物的轉(zhuǎn)化植物以多種方式幫助微生物的轉(zhuǎn)化 包括：植物根的微生物區(qū)系內(nèi)生微生物包括：植物根的微生物區(qū)系內(nèi)生微生物根分泌酶和有機(jī)酸根分泌酶和有機(jī)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，以利于降長和繁殖，以利于降解有毒化學(xué)物質(zhì)。解有毒化學(xué)物質(zhì)。 根系分泌物：糖類，醇類，酸類，根系分泌物：糖類，醇類，酸類，細(xì)根的腐解有機(jī)碳細(xì)根的腐解有機(jī)碳 植物植物-微生物共生體微生物共生體(具有固氮菌的豆科植物具有固氮菌的豆科植物)中中, 根分泌物養(yǎng)育了微生物，微生物的活動(dòng)也會(huì)促進(jìn)根分泌物養(yǎng)育了微生物，微生物的活動(dòng)也會(huì)促進(jìn)根系分泌物的釋放。植物可轉(zhuǎn)移氧氣使根區(qū)的好根系分泌物的釋

29、放。植物可轉(zhuǎn)移氧氣使根區(qū)的好氧轉(zhuǎn)化作用正常進(jìn)行，降解不能被固氮菌單獨(dú)轉(zhuǎn)氧轉(zhuǎn)化作用正常進(jìn)行，降解不能被固氮菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)污染物?；挠袡C(jī)污染物。 5.4.2典型有機(jī)污染物的植物修復(fù)典型有機(jī)污染物的植物修復(fù) 污染物酶促反應(yīng)低毒，無毒物污染物酶促反應(yīng)低毒，無毒物 氧化，還原，水解，脫烴，脫鹵，羥基化，異氧化，還原，水解，脫烴，脫鹵，羥基化，異構(gòu)化作用降解（植物降解很強(qiáng)）構(gòu)化作用降解（植物降解很強(qiáng)） （1）植物對(duì)農(nóng)藥的分解轉(zhuǎn)化作用）植物對(duì)農(nóng)藥的分解轉(zhuǎn)化作用 耐藥性植物分解殺蟲劑，除草劑，殺菌劑等耐藥性植物分解殺蟲劑，除草劑，殺菌劑等 高等植物體內(nèi)降解農(nóng)藥的基本生化反應(yīng)為：高等植物體內(nèi)降解農(nóng)藥的基本生

30、化反應(yīng)為：氧化氧化、 還原、水解還原、水解 、異構(gòu)化、異構(gòu)化、 軛合反應(yīng)等。軛合反應(yīng)等。（2）植物對(duì)其他有機(jī)污染物的分解轉(zhuǎn)化作用）植物對(duì)其他有機(jī)污染物的分解轉(zhuǎn)化作用 分解轉(zhuǎn)化石油、洗滌劑、塑料、造紙、印染工分解轉(zhuǎn)化石油、洗滌劑、塑料、造紙、印染工業(yè)產(chǎn)生的廢物。業(yè)產(chǎn)生的廢物。水葫蘆水葫蘆水葫蘆水葫蘆（學(xué)名鳳眼蓮）學(xué)名鳳眼蓮）可以去除水體中的有機(jī)可以去除水體中的有機(jī)磷農(nóng)藥、染料、酚、多磷農(nóng)藥、染料、酚、多環(huán)芳烴、甲基對(duì)硫磷等環(huán)芳烴、甲基對(duì)硫磷等有機(jī)污染物；能從污水有機(jī)污染物；能從污水中除去鎘、鉛、汞、鉈、中除去鎘、鉛、汞、鉈、銀、鈷、鍶等重金屬元銀、鈷、鍶等重金屬元素。素。 龍葵能有效地降解龍葵能

31、有效地降解PCBs（多氯聯(lián)苯），對(duì)（多氯聯(lián)苯），對(duì)Cd富富集集 。龍葵龍葵龍葵龍葵苜蓿草苜蓿草和和水稻水稻已成功已成功地用于土壤中地用于土壤中PAHs（多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴)的修復(fù)的修復(fù),在在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%；5.5.1重金屬對(duì)植物的傷害機(jī)制重金屬對(duì)植物的傷害機(jī)制脅迫脅迫忍耐限度忍耐限度傷害：生長、繁殖受阻，至死傷害：生長、繁殖受阻，至死亡亡 重金屬對(duì)植物的影響：重金屬對(duì)植物的影響： a. 抑制植物種子萌發(fā)；抑制植物種子萌發(fā)； b. 抑制植物的生長，表現(xiàn)為植株矮小，生長緩慢，抑制植物的生長，表現(xiàn)為植株矮小，生長緩慢，生物量減?。簧锪繙p??； c. 抑制植物生

32、殖，表現(xiàn)為生育期推遲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使抑制植物生殖，表現(xiàn)為生育期推遲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使生殖生長完全停止，甚至不開花結(jié)果。生殖生長完全停止，甚至不開花結(jié)果。 5.5 重金屬的植物修復(fù)重金屬的植物修復(fù) 重金屬對(duì)植物的傷害機(jī)理的表現(xiàn)：重金屬對(duì)植物的傷害機(jī)理的表現(xiàn)： 細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能受到破壞；細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能受到破壞； 光合作用受到抑制；光合作用受到抑制； 呼吸作用發(fā)生紊亂；呼吸作用發(fā)生紊亂； 糖類和氮素代謝受到抑制；糖類和氮素代謝受到抑制； 細(xì)胞核核仁遭到破壞；細(xì)胞核核仁遭到破壞； 植物激素發(fā)生變化。植物激素發(fā)生變化。 此外，此外，重金屬還通過影響根系微生態(tài)環(huán)境及產(chǎn)重金屬還通過影響根系微生態(tài)環(huán)境及產(chǎn)生營養(yǎng)脅

33、迫而對(duì)植物造成傷害生營養(yǎng)脅迫而對(duì)植物造成傷害。主要表現(xiàn)為：主要表現(xiàn)為： 對(duì)根際土壤微生物產(chǎn)生毒害作用；對(duì)根際土壤微生物產(chǎn)生毒害作用； 全部或部分地抑制土壤生化反應(yīng)；全部或部分地抑制土壤生化反應(yīng)； 與礦物元素發(fā)生拮抗和協(xié)同作用。與礦物元素發(fā)生拮抗和協(xié)同作用。這張圖片表現(xiàn)的是吸收重金屬以后的植物：這張圖片表現(xiàn)的是吸收重金屬以后的植物：A：采集后壓制植物的一般照片（有黃斑）；：采集后壓制植物的一般照片（有黃斑）；B：X-射線放射自顯影照片（能看出金屬元素所在射線放射自顯影照片（能看出金屬元素所在的部位）；的部位）；C：計(jì)算機(jī)重構(gòu)的放射自顯影圖（能看出金屬元素：計(jì)算機(jī)重構(gòu)的放射自顯影圖（能看出金屬元素

34、所在的部位）。所在的部位）。 5.5.2植物對(duì)重金屬的抗性機(jī)制植物對(duì)重金屬的抗性機(jī)制 當(dāng)環(huán)境中重金屬含量過高時(shí)，通常會(huì)對(duì)植物當(dāng)環(huán)境中重金屬含量過高時(shí)，通常會(huì)對(duì)植物造成傷害。但植物也具有一些抗性機(jī)制來削除造成傷害。但植物也具有一些抗性機(jī)制來削除或減輕這種傷害，以使植物還能夠生長。主要或減輕這種傷害，以使植物還能夠生長。主要途徑為：途徑為： （1）阻止重金屬進(jìn)入體內(nèi)）阻止重金屬進(jìn)入體內(nèi) 許多植物根部具有某種許多植物根部具有某種“避避”的機(jī)制，可以的機(jī)制，可以使根系周圍大量重金屬離子被阻止在根部，阻使根系周圍大量重金屬離子被阻止在根部，阻止重金屬進(jìn)入根內(nèi)并向地上部位運(yùn)輸，從而使止重金屬進(jìn)入根內(nèi)并向地

35、上部位運(yùn)輸，從而使植物免受傷害或減輕傷害。植物免受傷害或減輕傷害。 其其避性機(jī)理避性機(jī)理一方面在于植物一方面在于植物根分泌的有機(jī)酸等根分泌的有機(jī)酸等物質(zhì)物質(zhì)，改變了根際圈，改變了根際圈pH值及氧化還原電位梯度，值及氧化還原電位梯度，降低重金屬的生物可利用性。降低重金屬的生物可利用性。 另一方面，可能在于另一方面，可能在于菌根真菌對(duì)重金屬的屏障菌根真菌對(duì)重金屬的屏障作用作用。 一般認(rèn)為，植物對(duì)重金屬的這種阻礙機(jī)制是普一般認(rèn)為，植物對(duì)重金屬的這種阻礙機(jī)制是普遍存在的，但當(dāng)污染水平超過某一臨界值時(shí)，這遍存在的，但當(dāng)污染水平超過某一臨界值時(shí)，這種抵御能力就會(huì)失去作用，植物仍然會(huì)受傷害。種抵御能力就會(huì)失

36、去作用，植物仍然會(huì)受傷害。 （2）將重金屬排出體外）將重金屬排出體外 進(jìn)入植物體內(nèi)的重金屬也可以通過某些機(jī)制被進(jìn)入植物體內(nèi)的重金屬也可以通過某些機(jī)制被排出體外，從而達(dá)到解毒的目的。排出體外，從而達(dá)到解毒的目的。 其排出體外的主要途徑是其排出體外的主要途徑是排放排放，也可以通過也可以通過衰衰老的方式老的方式如分泌一些脫落酸促進(jìn)老葉或受毒害葉如分泌一些脫落酸促進(jìn)老葉或受毒害葉片脫落等作用把重金屬排出體外。片脫落等作用把重金屬排出體外。 （3）對(duì)重金屬的活性鈍化）對(duì)重金屬的活性鈍化 植物還可以通過將積累在體內(nèi)的重金屬沉積在植物還可以通過將積累在體內(nèi)的重金屬沉積在細(xì)胞壁細(xì)胞壁等生理活性較弱區(qū)域，以此來

37、阻止重金屬等生理活性較弱區(qū)域，以此來阻止重金屬對(duì)細(xì)胞內(nèi)溶物的傷害。近年來的研究證實(shí)，許多對(duì)細(xì)胞內(nèi)溶物的傷害。近年來的研究證實(shí)，許多植物將重金屬植物將重金屬累積在液泡累積在液泡，這種，這種區(qū)域化作用區(qū)域化作用將重將重金屬與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)隔離開來。金屬與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)隔離開來。蜈蚣草的毛狀體對(duì)砷具有特殊的富集能力，蜈蚣草的毛狀體對(duì)砷具有特殊的富集能力，羽片胞液羽片胞液是砷的主要儲(chǔ)存部位，對(duì)砷具有明顯是砷的主要儲(chǔ)存部位，對(duì)砷具有明顯的區(qū)域化作用，砷毒因此被的區(qū)域化作用，砷毒因此被“密封密封”在蜈蚣草在蜈蚣草體內(nèi)的安全部位，不會(huì)影響植物的整體生長發(fā)體內(nèi)的安全部位，不會(huì)影響植物的整體生長發(fā)育。育。 （4

38、）抗氧化防衛(wèi)系統(tǒng)）抗氧化防衛(wèi)系統(tǒng) 植物受重金屬污染后會(huì)產(chǎn)生一些抗氧化劑保護(hù)系統(tǒng)。植物受重金屬污染后會(huì)產(chǎn)生一些抗氧化劑保護(hù)系統(tǒng)。其中其中酶性清除劑酶性清除劑主要有超氧化物歧化酶，脫氫酶，主要有超氧化物歧化酶，脫氫酶，過氧化氫酶，氧化物酶，抗壞血酸過氧化物酶，過氧化氫酶，氧化物酶，抗壞血酸過氧化物酶，谷胱甘肽還原酶，谷胱甘肽過氧化物酶等。谷胱甘肽還原酶，谷胱甘肽過氧化物酶等。 （5）生態(tài)型的改變）生態(tài)型的改變 改變生態(tài)型的方式生存下去，如植物生長的特別改變生態(tài)型的方式生存下去，如植物生長的特別矮小或肥大。矮小或肥大。 重金屬超積累植物重金屬超積累植物 提取作用提取作用 揮發(fā)植物揮發(fā)植物 揮發(fā)作用揮

39、發(fā)作用 固化植物固化植物 固定固定/穩(wěn)定化作用穩(wěn)定化作用 5.5.3重金屬的植物修復(fù)機(jī)理重金屬的植物修復(fù)機(jī)理5.5.3.1植物對(duì)重金屬的運(yùn)輸（自學(xué)）植物對(duì)重金屬的運(yùn)輸（自學(xué)）5.5.3.2重金屬的植物修復(fù)類型重金屬的植物修復(fù)類型（1）植物提取修復(fù)）植物提取修復(fù)(phytoextraction) 利用超積累植物從污染土壤或水體中超量吸利用超積累植物從污染土壤或水體中超量吸收、積累一種或幾種重金屬元素，之后將植物整體收、積累一種或幾種重金屬元素，之后將植物整體（包括部分根）收獲并集中進(jìn)行熱處理，化學(xué)處理（包括部分根）收獲并集中進(jìn)行熱處理，化學(xué)處理或微生物處理，然后再重復(fù)上述步驟最終使污染環(huán)或微生物

40、處理，然后再重復(fù)上述步驟最終使污染環(huán)境中重金屬含量降低到可接受的水平。境中重金屬含量降低到可接受的水平。 適應(yīng)重金屬脅迫的植物適應(yīng)重金屬脅迫的植物 a. 重金屬排異性植物重金屬排異性植物 不吸收或少吸收重金屬元素；不吸收或少吸收重金屬元素； 將吸收的重金屬鈍化在植物的地下部分，使其不將吸收的重金屬鈍化在植物的地下部分，使其不向地上部分轉(zhuǎn)移；向地上部分轉(zhuǎn)移； b. 重金屬超積累植物重金屬超積累植物 大量吸收重金屬元素，植物仍能正常生長。大量吸收重金屬元素，植物仍能正常生長。 超富集植物超富集植物Brooks1977參考值（參考值（Baker, 2000）：）： 植物葉片或地上部干重中，植物葉片或

41、地上部干重中，100 mg/kg 鎘鎘1000 mg/kg 砷、鈷、銅、鎳、鉛砷、鈷、銅、鎳、鉛10000 mg/kg 錳、鋅錳、鋅 超富集植物是能超量吸收重金屬并將其運(yùn)超富集植物是能超量吸收重金屬并將其運(yùn)移到地上部的特殊植物。比值大于移到地上部的特殊植物。比值大于1。對(duì)于超富集植物的界定，植物地上部重金對(duì)于超富集植物的界定，植物地上部重金屬含量是常用的指標(biāo)。屬含量是常用的指標(biāo)。v超富集植物區(qū)別于普通植物的表現(xiàn)特征：超富集植物區(qū)別于普通植物的表現(xiàn)特征：重金屬超富集植物是植物修復(fù)的重金屬超富集植物是植物修復(fù)的核心和基礎(chǔ)核心和基礎(chǔ)。只有尋找到某種重金屬相對(duì)應(yīng)的超富集植物，才只有尋找到某種重金屬相對(duì)

42、應(yīng)的超富集植物，才能實(shí)施植物修復(fù)。由于可以達(dá)到能實(shí)施植物修復(fù)。由于可以達(dá)到“種植物種植物,收金屬收金屬”的理想境界的理想境界,重金屬超富集植物向來是人們研究的重金屬超富集植物向來是人們研究的重點(diǎn)。重點(diǎn)。重金屬在土壤普通植物中的平均濃度重金屬在土壤普通植物中的平均濃度及其在超富集植物中的臨界標(biāo)準(zhǔn)及其在超富集植物中的臨界標(biāo)準(zhǔn)(mg/kg)重金屬元素土壤中含量普通植物中含量超累積植物臨界標(biāo)準(zhǔn)鎘100鈷1011000鉻6011000錳850801000鈣20101000鎳4021000鉛1051000鋅5010010000達(dá)到臨界標(biāo)準(zhǔn)，才能算是超富集植物。只有找到這種重金屬的達(dá)到臨界標(biāo)準(zhǔn)，才能算是超富

43、集植物。只有找到這種重金屬的超富集植物，才能修復(fù)這種重金屬污染的土壤。超富集植物，才能修復(fù)這種重金屬污染的土壤。 世界上已發(fā)現(xiàn)世界上已發(fā)現(xiàn)400多種典型的超富集植物，其中超過六成是多種典型的超富集植物，其中超過六成是Ni超富集植物。超富集植物。已知超富集植物地上部分的金屬含量（已知超富集植物地上部分的金屬含量（mg/kg）金屬金屬超累積植物超累積植物含量含量鎘鎘天藍(lán)遏藍(lán)菜（天藍(lán)遏藍(lán)菜（Thlaspi caerulescens）1800銅銅高山甘薯（高山甘薯（Ipomoea alpina）12300鈷鈷Haumaniasturm robetii10200鉛鉛圓葉遏藍(lán)菜（圓葉遏藍(lán)菜（T. rotu

44、ndifolium）8200錳錳粗脈葉澳洲堅(jiān)果粗脈葉澳洲堅(jiān)果Macadamia neurophylla51800鎳鎳九節(jié)木屬九節(jié)木屬(P.douarrei)47500鋅鋅天藍(lán)遏藍(lán)菜（天藍(lán)遏藍(lán)菜（T. caerulescens）51600理想的超富集植物特征：理想的超富集植物特征：1）對(duì)土壤中重金屬具有較強(qiáng)的吸收和向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的能）對(duì)土壤中重金屬具有較強(qiáng)的吸收和向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的能力。力。地上部的金屬含量應(yīng)比普通植物高百倍甚至上千倍。地上部的金屬含量應(yīng)比普通植物高百倍甚至上千倍。地上部重金屬含量高于土壤重金屬含量地上部重金屬含量高于土壤重金屬含量(即即、地上部重金屬含量高于根部重金屬含量地上部重金屬

45、含量高于根部重金屬含量(即即)2）具有較快的生長速度和較大的生物量。）具有較快的生長速度和較大的生物量。蜈蚣草蜈蚣草砷超富集植物砷超富集植物野外條件下其生物量（鮮重）野外條件下其生物量（鮮重）最高達(dá)到最高達(dá)到36t/hm2，并且植物，并且植物體內(nèi)砷的濃度最高可達(dá)體內(nèi)砷的濃度最高可達(dá)2.3%，國內(nèi)已有修復(fù)基地。國內(nèi)已有修復(fù)基地。鎳超富集植物鎳超富集植物大戟大戟諸葛菜諸葛菜黃楊黃楊龍船花龍船花鋅超富集植物鋅超富集植物遏藍(lán)菜遏藍(lán)菜長鄂堇菜長鄂堇菜 Zn超量積累植物的分布超量積累植物的分布較少，目前發(fā)現(xiàn)的約有較少，目前發(fā)現(xiàn)的約有18種，種，主要是十字花科遏藍(lán)菜屬植主要是十字花科遏藍(lán)菜屬植物。物。鉛超富

46、集植物鉛超富集植物砷超富集植物砷超富集植物玉米玉米印度芥菜印度芥菜蜈蜙草蜈蜙草商陸鎘超富集植物鎘超富集植物超積累種超積累種鴨趾草鴨趾草中銅的中銅的濃度超過濃度超過1000g/g干重干重時(shí)，并未觀察到明顯的時(shí)，并未觀察到明顯的中毒癥狀。中毒癥狀。 東南景天東南景天：產(chǎn)廣西、廣東、產(chǎn)廣西、廣東、臺(tái)灣、福建、貴州、四川、臺(tái)灣、福建、貴州、四川、湖北、湖南、江西、安徽、湖北、湖南、江西、安徽、浙江至江蘇宜興。浙江至江蘇宜興。Zn/Cd 共共超積累及鉛富集植物超積累及鉛富集植物 鴨趾草 超量積累植物資源超量積累植物資源 ： 常規(guī)育種：常規(guī)育種： 篩選突變株篩選突變株 將超量積累植物與生物量高的親緣植物雜

47、交將超量積累植物與生物量高的親緣植物雜交 轉(zhuǎn)基因育種：轉(zhuǎn)基因育種： 通過引入金屬硫蛋白（通過引入金屬硫蛋白（metallothioneins）基因或）基因或引入編碼引入編碼Mer A（汞離子還原酶）的半合成基因，（汞離子還原酶）的半合成基因，增加了植物對(duì)金屬的耐受性。增加了植物對(duì)金屬的耐受性。 目前，對(duì)植物富集后的生物量的處理還沒有比目前，對(duì)植物富集后的生物量的處理還沒有比較妥善的解決辦法。有人提出將富集重金屬的較妥善的解決辦法。有人提出將富集重金屬的生物量生物量燃燒發(fā)電燃燒發(fā)電，也有人主張將其中的，也有人主張將其中的金屬提金屬提取取出來。但目前的技術(shù)手段還很難實(shí)現(xiàn)，而且出來。但目前的技術(shù)手段

48、還很難實(shí)現(xiàn)，而且這兩種處理方法的造價(jià)都太高。這兩種處理方法的造價(jià)都太高。 一種現(xiàn)實(shí)的處理辦法是暫時(shí)存放，可以將超富一種現(xiàn)實(shí)的處理辦法是暫時(shí)存放，可以將超富集植物燒成灰后，當(dāng)做特殊垃圾深挖、填埋，集植物燒成灰后，當(dāng)做特殊垃圾深挖、填埋，或是運(yùn)到鉛、鋅等重金屬礦區(qū)的尾礦庫中與尾或是運(yùn)到鉛、鋅等重金屬礦區(qū)的尾礦庫中與尾礦渣一起貯存，等將來技術(shù)手段進(jìn)步了再進(jìn)行礦渣一起貯存，等將來技術(shù)手段進(jìn)步了再進(jìn)行提煉。提煉。案例：案例： 美國美國Viridian環(huán)境公司對(duì)加拿大環(huán)境公司對(duì)加拿大Ontario Ni污染污染土壤的治理，每年可以從重金屬回收當(dāng)中獲得土壤的治理，每年可以從重金屬回收當(dāng)中獲得2500美元美元

49、hm-2的收益，顯示了較好的商業(yè)化應(yīng)用前景。的收益，顯示了較好的商業(yè)化應(yīng)用前景。 植物從環(huán)境中提取和濃縮某種元素是一個(gè)自然植物從環(huán)境中提取和濃縮某種元素是一個(gè)自然的、僅消耗光能的過程，因此植物修復(fù)就是利用這的、僅消耗光能的過程，因此植物修復(fù)就是利用這一過程的優(yōu)點(diǎn)而形成的一種綠色技術(shù)。一過程的優(yōu)點(diǎn)而形成的一種綠色技術(shù)。 應(yīng)用的制約應(yīng)用的制約： 只能積累某些元素，不能對(duì)所有關(guān)注元只能積累某些元素，不能對(duì)所有關(guān)注元素都有積累素都有積累 生長緩慢，生物量低生長緩慢，生物量低 農(nóng)藝性狀，病蟲害，育種了解少。農(nóng)藝性狀，病蟲害，育種了解少。（2）植物揮發(fā)修復(fù)）植物揮發(fā)修復(fù)(Phytovolatilizati

50、on) 某些易揮發(fā)污染物被植物吸收后從植物表面組織某些易揮發(fā)污染物被植物吸收后從植物表面組織空隙中揮發(fā)?？障吨袚]發(fā)。植物揮發(fā)修復(fù)技術(shù)對(duì)于揮發(fā)性重金屬的修復(fù)有顯植物揮發(fā)修復(fù)技術(shù)對(duì)于揮發(fā)性重金屬的修復(fù)有顯著效果，但這種揮發(fā)性重金屬轉(zhuǎn)移到大氣中的做法，著效果，但這種揮發(fā)性重金屬轉(zhuǎn)移到大氣中的做法，有可能帶來新的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，所以，植物揮發(fā)修復(fù)應(yīng)用有可能帶來新的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，所以，植物揮發(fā)修復(fù)應(yīng)用范圍較小。范圍較小。 目前這方面研究最多的元素是目前這方面研究最多的元素是汞和硒汞和硒。 汞是一種易揮發(fā)重金屬，主要以無機(jī)態(tài)汞和有汞是一種易揮發(fā)重金屬，主要以無機(jī)態(tài)汞和有機(jī)態(tài)汞存在。機(jī)態(tài)汞存在。 研究發(fā)現(xiàn)，某些細(xì)菌可

51、以通過酶的作用將甲基研究發(fā)現(xiàn)，某些細(xì)菌可以通過酶的作用將甲基汞和離子態(tài)汞轉(zhuǎn)化為毒性小得多的單質(zhì)汞并揮汞和離子態(tài)汞轉(zhuǎn)化為毒性小得多的單質(zhì)汞并揮發(fā)到大氣中。發(fā)到大氣中。 因此，科學(xué)家在尋找汞超積累植物的同時(shí)，試因此，科學(xué)家在尋找汞超積累植物的同時(shí)，試圖將細(xì)菌體內(nèi)對(duì)汞的轉(zhuǎn)化基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到植物中去，圖將細(xì)菌體內(nèi)對(duì)汞的轉(zhuǎn)化基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到植物中去，由此提高植物對(duì)汞的揮發(fā)修復(fù)能力。由此提高植物對(duì)汞的揮發(fā)修復(fù)能力。 案例：案例： 美國科學(xué)家已成功將去甲基汞毒性的兩種基美國科學(xué)家已成功將去甲基汞毒性的兩種基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到因轉(zhuǎn)導(dǎo)到煙草煙草和植物和植物擬南芥擬南芥，這兩種基因分別是，這兩種基因分別是汞離子還原基因和有機(jī)汞催化破壞

52、基因，其中有汞離子還原基因和有機(jī)汞催化破壞基因，其中有機(jī)汞催化破壞基因能催化有機(jī)汞釋放汞，然后由機(jī)汞催化破壞基因能催化有機(jī)汞釋放汞，然后由汞離子還原基因催化植物所吸收的汞發(fā)生還原反汞離子還原基因催化植物所吸收的汞發(fā)生還原反應(yīng)變?yōu)閱钨|(zhì)汞，再由植物把單質(zhì)汞揮發(fā)到大氣中應(yīng)變?yōu)閱钨|(zhì)汞，再由植物把單質(zhì)汞揮發(fā)到大氣中去。去。紫云英紫云英可以從污染土壤中吸收可以從污染土壤中吸收硒硒，之后將其在體內(nèi)轉(zhuǎn)，之后將其在體內(nèi)轉(zhuǎn)化，并以二甲基硒和二化，并以二甲基硒和二甲基二硒等形態(tài)揮發(fā)掉。甲基二硒等形態(tài)揮發(fā)掉。以及一些農(nóng)作物如以及一些農(nóng)作物如水稻、花椰菜、卷心菜、胡蘿卜、水稻、花椰菜、卷心菜、胡蘿卜、大麥和苜蓿大麥和苜

53、蓿等對(duì)等對(duì)硒硒都有較強(qiáng)的吸收和揮發(fā)能力。都有較強(qiáng)的吸收和揮發(fā)能力。（3）植物固定）植物固定/穩(wěn)定化修復(fù)穩(wěn)定化修復(fù) 植物固定植物固定(Phytostabilization) 利用植物將有毒有害污染物如重金屬聚集在根利用植物將有毒有害污染物如重金屬聚集在根系地帶系地帶, 降低其活動(dòng)性降低其活動(dòng)性, 阻止其向深層土壤或地下阻止其向深層土壤或地下水中擴(kuò)散水中擴(kuò)散, 但并不為植物利用但并不為植物利用, 即根系對(duì)污染物起即根系對(duì)污染物起固定作用。固定作用。失去生物有效性失去生物有效性A 根分泌物根分泌物積累積累 沉淀沉淀污染物質(zhì)污染物質(zhì)減少毒害作用減少毒害作用B 植物生長植物生長減少減少風(fēng)蝕、水蝕風(fēng)蝕、水

54、蝕污染物質(zhì)擴(kuò)散、遷移污染物質(zhì)擴(kuò)散、遷移防止防止防止污染周圍環(huán)境防止污染周圍環(huán)境u原理原理 保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲濾以防止污染物的保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲濾以防止污染物的淋溶淋溶;通過在根部累積和沉淀對(duì)污染物起到鈍化或穩(wěn)定通過在根部累積和沉淀對(duì)污染物起到鈍化或穩(wěn)定化作用?；饔谩應(yīng)用應(yīng)用可用于采礦、冶煉廠、污泥等污染土壤的修復(fù)?？捎糜诓傻V、冶煉廠、污泥等污染土壤的修復(fù)。u風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)不是徹底去除污染物，僅形態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境條件發(fā)生變不是徹底去除污染物，僅形態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)其生物有效性又會(huì)發(fā)生改變。化時(shí)其生物有效性又會(huì)發(fā)生改變。5.6 放射性核素及富營養(yǎng)化物的植物修復(fù)放射性核素及富營養(yǎng)化物的植物修復(fù)桉樹：桉樹：Cs、Sr水