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)原理目錄5.1概述5.2植物對(duì)污染物的修復(fù)作用5.3影響植物修復(fù)的環(huán)境因子5.4有機(jī)污染物的植物修復(fù)5.5重金屬的植物修復(fù)5.6放射性核素及富營(yíng)養(yǎng)化物的植物修復(fù)25.1概述5.1.1植物修復(fù)的概念和類(lèi)型植物修復(fù)技術(shù)：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)消除環(huán)境中污染物的一門(mén)環(huán)境污染治理技術(shù)。具體地說(shuō)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)境中微生物的生長(zhǎng)繁殖，以及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(wú)機(jī)和有機(jī)污染物的脫毒和分解能力。3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

b.利用植物凈化空氣和水體

c.利用植物清除放射性核素

d.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5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6

生物修復(fù)微生物修復(fù)植物修復(fù)微生物降解微生物轉(zhuǎn)化植物去除植物固定/穩(wěn)定化植物凈化空氣植物提取植物降解根際圈微生物降解植物揮發(fā)生態(tài)修復(fù)植物修復(fù)的類(lèi)型植物凈化空氣植物提取修復(fù)植物揮發(fā)修復(fù)植物降解修復(fù)根際圈生物降解修復(fù)植物固定/穩(wěn)定化修復(fù)7植物修復(fù)在空氣污染中的應(yīng)用

氮氧化物NxOy是污染空氣的一類(lèi)主要化合物，NO2同O3在光照的條件下容易形成光化學(xué)煙霧，N2O是一種能引起溫室效應(yīng)的氣體，它可以輻射傳熱,破壞同溫層的O3。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,利用這些植物去除空氣中的氮氧化物無(wú)疑是環(huán)保節(jié)能的好方法。910龍舌蘭：在10平方米左右的房間內(nèi)，可消滅70％的苯、50％的甲醛和24％的三氯乙烯蘆薈：在24小時(shí)照明的條件下，可以消滅1立方米空氣中所含的90％的甲醛。（2）植物促進(jìn)(Phytoaccumulation)11也稱(chēng)之為植物提取,植物根系將土壤中重金屬或有機(jī)污染物從污染的土壤中轉(zhuǎn)移到植物的地上部分。一般指那些能累積超過(guò)葉子干重1.0%的Mn，或者0.1%的Co、Cu、Pb、Ni、Zn，或者0.01%的Cd的植物。目前世界上有500多種這樣的植物。（3）植物揮發(fā)(Phytovolatilization)13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)。如桉樹(shù)降解三氯乙烯(TCE)、甲基叔丁基醚(MTBE)，印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Hg2+經(jīng)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物氣體等。（4）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：14如：硝基還原酶和樹(shù)膠氧化酶可以將彈藥廢物如TNT分解B

根分泌的物質(zhì)直接降解根際圈內(nèi)有機(jī)污染物如：漆酶對(duì)TNT（三硝基甲苯）的降解，脫鹵酶對(duì)含氯溶劑如TCE（三氯乙烯）的降解等A

污染物植物體木質(zhì)化作用植物組織礦化為CO2和H2O無(wú)毒或毒性?。?）根際圈生物降解(Rhizodegradation)根系降解：

植物中超過(guò)20%的營(yíng)養(yǎng)成分如糖分、氨基酸、有機(jī)酸等都聚集在根部,因此會(huì)生長(zhǎng)很多微生物,尤其在根表面向外1~3mm的地方,這些微生物是沒(méi)有種植過(guò)植物的土壤的3~4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,也可以礦化某些有機(jī)污染物如PAHs、PCBs。15植物微生物體系水分養(yǎng)料根分泌物質(zhì)降解有機(jī)物的原料（共代謝的原料）5.1.2植物修復(fù)的優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題優(yōu)勢(shì)：17植物修復(fù)開(kāi)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。（太陽(yáng)能為能源、蒸騰作用、無(wú)二次污染、肥力增加，

回收金屬等）植物修復(fù)過(guò)程易于社會(huì)接受。局限性：需要光、T、水分等適宜的環(huán)境條件，及病、蟲(chóng)草害的影響；對(duì)于污染程度過(guò)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(zhǎng)的污染土壤或水體的修復(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；修復(fù)周期較長(zhǎng)，難以滿(mǎn)足快速修復(fù)污染環(huán)境的需求。1819修復(fù)原理：主要是通過(guò)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(guò)吸收、分解、揮發(fā)、固定等過(guò)程使污染物達(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（2）植物排泄向外排泄體內(nèi)多余的物質(zhì)和代謝物質(zhì)（排泄物或揮發(fā)的形式）

植物排泄途徑： ①經(jīng)過(guò)根吸收后，再經(jīng)葉片或莖等地上器官排出去(如汞、硒等）。 ②葉片吸收后，根排泄。 ③去舊生新21（3）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(guò)程成為代謝產(chǎn)物經(jīng)排泄途徑排出體外，但大部分污染物質(zhì)與蛋白質(zhì)或多肽等物質(zhì)具有較高的親和性而長(zhǎng)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，還可在某些植物體內(nèi)形成超富集。22用富集系數(shù)來(lái)表征植物對(duì)某種元素或化合物的積累能力，

富集系數(shù)（BCF）=植物體內(nèi)某種元素含量/土壤中該種元素含量用位移系數(shù)來(lái)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，即位移系數(shù)（TF）=植物地上部某種元素含量/植物根部該種元素含量

富集系數(shù)越大，表示植物積累該種元素的能力越強(qiáng)。位移系數(shù)越大，說(shuō)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)。當(dāng)植物吸收和排泄的過(guò)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(chēng)為平衡富集系數(shù)。23255.3影響植物修復(fù)的環(huán)境因子共存物質(zhì)溫度氧化還原電位污染物間的復(fù)合效應(yīng)生物因子植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)酸堿度植物激素(3)共存物質(zhì)可改變重金屬的存在狀態(tài)：絡(luò)合-螯合劑：與可溶態(tài)金屬結(jié)合，防止金屬沉淀或吸附在土壤上，增加重金屬的移動(dòng)性和植物利用性。同時(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Pb的能力很低→→土壤中加入絡(luò)合劑（EDTA）→→增加植物根對(duì)Pb的吸收能力富里酸對(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。29（4）植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)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)驗(yàn)表明N、P、K等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)超積累植物吸收重金屬有較大的影響。例如，在對(duì)小麥?zhǔn)┯玫实倪^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，硝酸銨不僅能夠增加小麥對(duì)土壤中Cd的吸收，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而且NH4＋進(jìn)入土壤后發(fā)生硝化作用，短期內(nèi)可使土壤pH值明顯下降，增加了Cd的生物有效性，更重要的是NH4Cd形成絡(luò)合物而降低土壤對(duì)Cd的吸附。30（5）污染物間的復(fù)合作用多種污染物－復(fù)合污染，拮抗和促進(jìn)（6）植物激素植物體內(nèi)合成的，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生明顯調(diào)節(jié)作用的微量生理活性物質(zhì)。（植物激素類(lèi)除草劑）（7）生物因子菌根真菌－增加生長(zhǎng)，降低土壤中的重金屬含量等。

31（8）溫度溫度首先會(huì)影響水生植物的生長(zhǎng)，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、底泥對(duì)重金屬的吸附，進(jìn)而影響植物的吸收。（9）重金屬的種類(lèi)及其形態(tài)差異

植物對(duì)有些元素容易吸收而對(duì)另一些元素很難吸收，通過(guò)植物對(duì)Cr,Hg,As,Cd的吸收比較發(fā)現(xiàn)植物最容易吸收Cd和As，而對(duì)Cr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，如水稻對(duì)Cr3＋的吸收系數(shù)平均值為0.032，而對(duì)Cr6＋則為0.056，可見(jiàn)Cr6＋的吸收系數(shù)大于Cr3＋。325.4有機(jī)污染物的植物修復(fù)33直接吸收和降解酶的作用根際的生物降解5.4.1植物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)作用（3種機(jī)制）（1）直接吸收和降解植物根－中度憎水性有機(jī)物吸收好:0.5≤lgKow≤3.0Kow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)的分配極為相似，＞3.0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)入植物體苯系物，氯代溶劑，短鏈脂肪族化合物植物吸收后－木質(zhì)化作用新的組織中礦化－二氧化碳和水揮發(fā)34（2）酶的作用植物對(duì)有機(jī)污染物的吸收強(qiáng)度－比無(wú)機(jī)物低主要靠－根系分泌物對(duì)有機(jī)物的污染產(chǎn)生的配合和降解等作用；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35（3）根際的生物降解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36根分泌酶和有機(jī)酸微生物土壤界面促進(jìn)根區(qū)微生物的生長(zhǎng)和繁殖，以利于降解有毒化學(xué)物質(zhì)。根系分泌物：糖類(lèi)，醇類(lèi)，酸類(lèi)，細(xì)根的腐解－有機(jī)碳37

植物-微生物共生體(具有固氮菌的豆科植物)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)根系分泌物的釋放。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)化的有機(jī)污染物。5.4.2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(wú)毒物氧化，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)）（1）植物對(duì)農(nóng)藥的分解轉(zhuǎn)化作用耐藥性植物－分解殺蟲(chóng)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：氧化、還原、水解、異構(gòu)化、軛合反應(yīng)等。38（2）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、印染工業(yè)產(chǎn)生的廢物。3940水葫蘆水葫蘆（學(xué)名鳳眼蓮）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；能從污水中除去鎘、鉛、汞、鉈、銀、鈷、鍶等重金屬元素。龍葵能有效地降解PCBs（多氯聯(lián)苯），對(duì)Cd富集。龍葵41龍葵42苜蓿草和水稻已成功地用于土壤中PAHs（多環(huán)芳烴)的修復(fù),在6個(gè)月內(nèi)可以將PAHs總量降低57%；5.5.1重金屬對(duì)植物的傷害機(jī)制43脅迫〉忍耐限度→→傷害：生長(zhǎng)、繁殖受阻，至死亡重金屬對(duì)植物的影響：a.抑制植物種子萌發(fā)；b.抑制植物的生長(zhǎng)，表現(xiàn)為植株矮小，生長(zhǎng)緩慢，生物量減??；c.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(zhǎng)完全停止，甚至不開(kāi)花結(jié)果。5.5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)：①細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能受到破壞；②光合作用受到抑制；③呼吸作用發(fā)生紊亂；④糖類(lèi)和氮素代謝受到抑制；⑤細(xì)胞核核仁遭到破壞；⑥植物激素發(fā)生變化。44

此外，重金屬還通過(guò)影響根系微生態(tài)環(huán)境及產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)脅迫而對(duì)植物造成傷害。主要表現(xiàn)為：①對(duì)根際土壤微生物產(chǎn)生毒害作用；②全部或部分地抑制土壤生化反應(yīng)；③與礦物元素發(fā)生拮抗和協(xié)同作用。4546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）；B：X-射線(xiàn)放射自顯影照片（能看出金屬元素所在的部位）；C：計(jì)算機(jī)重構(gòu)的放射自顯影圖（能看出金屬元素所在的部位）。5.5.2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(guò)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(lái)削除或減輕這種傷害，以使植物還能夠生長(zhǎng)。主要途徑為：

（1）阻止重金屬進(jìn)入體內(nèi)

許多植物根部具有某種“避”的機(jī)制，可以使根系周?chē)罅恐亟饘匐x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，從而使植物免受傷害或減輕傷害。47

其避性機(jī)理一方面在于植物根分泌的有機(jī)酸等物質(zhì)，改變了根際圈pH值及氧化還原電位梯度，降低重金屬的生物可利用性。另一方面，可能在于菌根真菌對(duì)重金屬的屏障作用。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(guò)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。48（2）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(guò)某些機(jī)制被排出體外，從而達(dá)到解毒的目的。其排出體外的主要途徑是排放，也可以通過(guò)衰老的方式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。49（3）對(duì)重金屬的活性鈍化

植物還可以通過(guò)將積累在體內(nèi)的重金屬沉積在細(xì)胞壁等生理活性較弱區(qū)域，以此來(lái)阻止重金屬對(duì)細(xì)胞內(nèi)溶物的傷害。近年來(lái)的研究證實(shí)，許多植物將重金屬累積在液泡，這種區(qū)域化作用將重金屬與細(xì)胞內(nèi)其他物質(zhì)隔離開(kāi)來(lái)。50蜈蚣草的毛狀體對(duì)砷具有特殊的富集能力，羽片胞液是砷的主要儲(chǔ)存部位，對(duì)砷具有明顯的區(qū)域化作用，砷毒因此被“密封”在蜈蚣草體內(nèi)的安全部位，不會(huì)影響植物的整體生長(zhǎng)發(fā)育。（4）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)。其中酶性清除劑主要有超氧化物歧化酶，脫氫酶，過(guò)氧化氫酶，氧化物酶，抗壞血酸過(guò)氧化物酶，谷胱甘肽還原酶，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等。（5）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(zhǎng)的特別矮小或肥大。5152重金屬超積累植物提取作用揮發(fā)植物揮發(fā)作用固化植物固定/穩(wěn)定化作用5.5.3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)）

5.5.3.2重金屬的植物修復(fù)類(lèi)型（1）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)處理或微生物處理，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。53適應(yīng)重金屬脅迫的植物

a.重金屬排異性植物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，使其不向地上部分轉(zhuǎn)移；

b.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(zhǎng)。54超富集植物Brooks

1977參考值（Baker,2000）：

植物葉片或地上部干重中，

＞100mg/kg鎘

＞1000mg/kg砷、鈷、銅、鎳、鉛

＞10000mg/kg錳、鋅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1。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)。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，才能實(shí)施植物修復(fù)。由于可以達(dá)到“種植物,收金屬”的理想境界,重金屬超富集植物向來(lái)是人們研究的重點(diǎn)。56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)(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)400多種典型的超富集植物，其中超過(guò)六成是Ni超富集植物。已知超富集植物地上部分的金屬含量（mg/kg）金屬超累積植物含量鎘天藍(lán)遏藍(lán)菜（Thlaspicaerulescens）1800銅高山甘薯（Ipomoeaalpina）12300鈷Haumaniasturmrobetii10200鉛圓葉遏藍(lán)菜（T.rotundifolium）8200錳粗脈葉澳洲堅(jiān)果Macadamianeurophylla51800鎳九節(jié)木屬(P.douarrei)47500鋅天藍(lán)遏藍(lán)菜（T.caerulescens）51600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。地上部重金屬含量高于土壤重金屬含量(即富集系數(shù)BF>1、地上部重金屬含量高于根部重金屬含量(即轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)TF>1)2）具有較快的生長(zhǎng)速度和較大的生物量。蜈蚣草砷超富集植物野外條件下其生物量（鮮重）最高達(dá)到36t/hm2，并且植物體內(nèi)砷的濃度最高可達(dá)2.3%，國(guó)內(nèi)已有修復(fù)基地。鎳超富集植物大戟諸葛菜黃楊龍船花鋅超富集植物遏藍(lán)菜長(zhǎng)鄂堇菜Zn超量積累植物的分布較少，目前發(fā)現(xiàn)的約有18種，主要是十字花科遏藍(lán)菜屬植物。鉛超富集植物砷超富集植物玉米印度芥菜蜈蜙草商陸鎘超富集植物65超積累種鴨趾草中銅的濃度超過(guò)1000μg/g干重時(shí)，并未觀(guān)察到明顯的中毒癥狀。東南景天：產(chǎn)廣西、廣東、臺(tái)灣、福建、貴州、四川、湖北、湖南、江西、安徽、浙江至江蘇宜興。Zn/Cd共超積累及鉛富集植物鴨趾草超量積累植物資源：常規(guī)育種：篩選突變株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：通過(guò)引入金屬硫蛋白（metallothioneins）基因或引入編碼MerA（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。66目前，對(duì)植物富集后的生物量的處理還沒(méi)有比較妥善的解決辦法。有人提出將富集重金屬的生物量燃燒發(fā)電，也有人主張將其中的金屬提取出來(lái)。但目前的技術(shù)手段還很難實(shí)現(xiàn)，而且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(kù)中與尾礦渣一起貯存，等將來(lái)技術(shù)手段進(jìn)步了再進(jìn)行提煉。6768案例：美國(guó)Viridian環(huán)境公司對(duì)加拿大OntarioNi污染土壤的治理，每年可以從重金屬回收當(dāng)中獲得2500美元·hm-2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)自然的、僅消耗光能的過(guò)程，因此植物修復(fù)就是利用這一過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)而形成的一種綠色技術(shù)。應(yīng)用的制約：①只能積累某些元素，不能對(duì)所有關(guān)注元素都有積累②生長(zhǎng)緩慢，生物量低③農(nóng)藝性狀，病蟲(chóng)害，育種－了解少。69（2）植物揮發(fā)修復(fù)(Phytovolatilization)

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)。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，有可能帶來(lái)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。7071目前這方面研究最多的元素是汞和硒。汞是一種易揮發(fā)重金屬，主要以無(wú)機(jī)態(tài)汞和有機(jī)態(tài)汞存在。研究發(fā)現(xiàn)，某些細(xì)菌可以通過(guò)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。

案例：美國(guó)科學(xué)家已成功將去甲基汞毒性的兩種基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到煙草和植物擬南芥，這兩種基因分別是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)到大氣中去。7273紫云英可以從污染土壤中吸收硒，之后將其在體內(nèi)轉(zhuǎn)化，并以二甲基硒和二甲基二硒等形態(tài)揮發(fā)掉。以及一些農(nóng)作物如水稻、花椰菜、卷心菜、胡蘿卜、大麥和苜蓿等對(duì)硒都有較強(qiáng)的吸收和揮發(fā)能力。（3）植物固定/穩(wěn)定化修復(fù)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系地帶,降低其活動(dòng)性,阻止其向深層土壤或地下水中擴(kuò)散,但并不為植物利用,即根系對(duì)污染物起固定作用。74失去生物有效性A

根分泌物積累沉淀污染物質(zhì)減少毒害作用B

植物生長(zhǎng)減少風(fēng)蝕、水蝕污染物質(zhì)擴(kuò)散、遷移防止防止污染周?chē)h(huán)境原理保護(hù)污染土壤不受侵蝕，減少土壤滲濾以防止污染物的淋溶;通過(guò)在根部累積和沉淀對(duì)污染物起到鈍化或穩(wěn)定化作用。應(yīng)用可用于采礦、冶煉廠(chǎng)、污泥等污染土壤的修復(fù)。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(yíng)養(yǎng)化物的植物修復(fù)

76桉樹(shù)：Cs、Sr水體富營(yíng)養(yǎng)

（N、P)5.7污染土壤植物修復(fù)時(shí)間的估算5.7.1重金屬污染土壤植物修復(fù)計(jì)算污染物吸收速率與修復(fù)時(shí)間可用下式進(jìn)行估算：M=M0e-ktk=U/M0t=-(lnM/M0)/k式中，U為污染物吸收速率(kg/a)；M0為污染物的初始質(zhì)量(kg)；

k為植物一級(jí)吸收速率常數(shù)(a-1)；

M為任一時(shí)間殘留的污染物質(zhì)量(kg)；

t為將某一污染場(chǎng)地清潔到一定標(biāo)準(zhǔn)后所需的時(shí)間(a)。U值的確定：田間試驗(yàn)，文獻(xiàn)查閱。例題：某場(chǎng)地遭受輕度鉛污染，30.48cm土壤深度范圍內(nèi)鉛的濃度為600mg/kg，清潔達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為400mg/kg。場(chǎng)地每年種植印度芥菜并進(jìn)行相應(yīng)的施肥和收割以達(dá)到植物萃取金屬的目的。（