污染土壤的植物修复技术介绍
污染环境的植物修复原理知识讲解
①经过根吸收后，再经叶片或茎等地上器官排出 去(如汞、硒等）。 ②叶片吸收后，根排泄。 ③ 去旧生新
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（3）植物积累
• 进入植物体内的污染物质虽可经生物转化过程 成为代谢产物经排泄途径排出体外，但大部分 污染物质与蛋白质或多肽等物质具有较高的亲 和性而长期存留在植物的组织或器官中，在一 定的时期内不断积累增多而形成富集现象，还 可在某些植物体内形成超富集。
第五章 污染环境的植物修复原理
目录
• 5.1 概述 • 5.2 植物对污染物的修复作用 • 5.3 影响植物修复的环境因子 • 5.4 有机污染物的植物修复 • 5.5 重金属的植物修复 • 5.6 放射性核素及富营养化物的植物修复
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5.1概述
5.1.1植物修复的概念和类型
植物修复技术：是以植物忍耐和超量积累某种或某 些污染物的理论为基础，利用植物及其根际圈微生 物体系的吸收、挥发、降解和转化作用来消除环境 中污染物的一门环境污染治理技术。
具体地说植物修复就是利用植物本身特有的利 用、分解和转化污染物的作用，利用植物根系特殊 的生态条件加速根际圈的微生态环境中微生物的生 长繁殖，以及利用某些植物的特殊积累与固定能力， 提高对环境中某些无机和有机污染物的脱毒和分解 能力。
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• 广义的植物修复包括利用植物修复重金属污染 的土壤、利用植物净化空气和水体、利用植物 清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共 存体系净化土壤中的有机污染物。
响水体重金属离子的活性，以及水体悬浮泥沙、 底泥对重金属的吸附，进而影响植物的吸收。 （9）重金属的种类及其形态差异 • 植物对有些元素容易吸收而对另一些元素很难 吸收，通过植物对Cr,Hg,As,Cd的吸收比较发现植 物最容易吸收Cd和As，而对Cr的吸附量就很少。 同一元素的不同价态吸收系数差别很大，如水稻 对Cr3＋的吸收系数平均值为0.032，而对Cr6＋则为 0.056，可见Cr6＋的吸收系数大于Cr3＋。
土壤修复技术介绍-植物萃取技术
土壤修复技术介绍——植物萃取技术1、技术原理：植物萃取技术是一种以植物忍耐、分解或超量积累某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术。
根据其作用过程和机理，植物萃取技术可分为植物稳定、植物提取、植物挥发和根系过滤四种类型。
该技术具有修复成本低、过程简单，且环境友好的优点，但修复周期普遍较长。
植物可以吸取容易挥发的六价铬等重金属（汞、硒等）、农药、石油、持久性有机物、炸药以及放射性核素等。
同时，在土壤中添加EDTA、有机酸等螯合剂可以促进植物对于六价铬等重金属的吸收。
六价铬等重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究，已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等六价铬等重金属以及多环芳烃复合污染土壤的修复，并发展出包括络合诱导强化修复、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术。
2、技术特点：植物萃取技术与物理和化学修复技术相比具有成本低、效率高、无二次污染、不破坏植物生长所需的土壤环境等特点，非常易于就地处理污染物，操作方便。
修复植物对环境的选择性强，很难在特定的环境中利用特定的植物种；气候或是季节条件会影响植物生长，减缓修复效果，延长修复期；修复技术的应用需要大的表面区域；一些有毒物质对植物生长有抑制作用，因此植物修复多只用于低污染水平的区域。
有毒或有害化合物可能会通过植物进入食物链，所以要控制修复后植物的利用。
污染深度不能超过植物根之所及。
这种技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物，摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。
近年来，中国在六价铬等重金属污染农田土壤的植物吸取修复技术应用方面，在一定程度上开始引领国际前沿研究方向。
但是，虽然开展了利用苜蓿、黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的研究工作，有机污染土壤的植物修复技术的田间研究还很少，对炸药、放射性核素污染土壤的植物修复研究则更少。
植物修复技术不仅应用于农田土壤中污染物的去除，而且同时应用于人工湿地建设、填埋场表层覆盖与生态恢复、生物栖身地重建等。
土壤污染治理中的植物修复技术
土壤污染治理中的植物修复技术
土壤污染是当前环境问题中的一个重要课题，对于土壤污染的治理，除了传统的物理、化学方法之外，植物修复技术也越来越受到关注。
植物修复技术利用植物的生长特性和生
理代谢过程，通过植物的根系、茎叶等部位对土壤中的有毒有害物质进行吸收、吸附、转
化和降解，从而达到净化土壤的目的。
植物修复技术的本质是利用植物的生物吸附、生物转化和生物降解等功能，将有毒有
害物质吸收到植物体内，并通过植物的生物代谢过程将其转化为无毒或低毒的物质。
植物
修复技术有很多种，下面将介绍几种常见的植物修复技术。
首先是植物吸附技术，通过植物的根系、茎叶等部位对土壤中的有毒有害物质进行吸附。
一些植物如铜毛杨、柳树等对重金属离子具有较高的亲和力，能够将土壤中的重金属
吸收到体内，从而减少其在土壤中的残余和迁移。
其次是植物菌根技术，植物菌根与菌根真菌共生关系密切，菌根真菌与植物根系形成
一个菌根网状结构，能够在土壤中扩大植物根系的吸收面积，并能够通过菌根真菌的生物
降解功能将土壤中的有机物质降解为无毒或低毒的物质。
还有植物生物转化技术，通过植物的生物代谢过程将有毒有害物质转化为无毒或低毒
的物质。
一些植物如紫花苜蓿、大豆等能够通过菌根菌株和自身的生物代谢功能将土壤中
的苯乙烯等有机污染物质转化为二氧化碳和水。
植物修复技术是一种环保、经济、可持续的土壤污染治理方法，可以减轻人工处理的
压力，并且对于保护生态环境具有重要意义。
植物修复技术的应用还面临一些挑战，如不
同类型土壤对植物修复的适应性差异、修复效果的不稳定性等问题，需要进一步研究和改进。
环境修复工程第5章 污染土壤的植物修复工程
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环境修复工程
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第5章 污染土壤的植物修复工程
5.2 植物对污染物的修复原理
植物修复作用原理如图 5-2所示，主要是通过植物 自身的光合（ Photosynthesis）、呼吸（ Respiration）、蒸腾 (Transpiration)和分泌 (Secretor分解、挥发、 固定等过程使污染物达到 净化和脱毒的修复效果。
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第5章 污染土壤的植物修复工程
鉴于植物修复的一些特性，其又存在以下两方面的问题：
（1）具有不确定性和多学科交叉性
修复植物的正常生长需要光、温、水、气、热等适宜的环境因素，同时也会受到病、虫、 草害的影响，这就决定植物修复的影响因素很多，具有极大的不确定性；植物以及微生物的生 命活动十分复杂，要使植物修复达到比较理想的效果，就要运用植物学、微生物学、植物生理 学、植物病理学、植物毒理学、作物栽培学与耕作学、作物育种学、植物保护学、基因工程和
一方面，通过耐性植物根系分泌物质来积累和沉淀根际圈附近的污染物质，使之失去生 物有效性，以减少其毒害作用。另一方面，利用耐性植物在污染土壤上的生长来减少污染土 壤的风蚀和水蚀，防止污染物质向下迁移或向四周扩散污染地下水和周围环境。能起到上述 两种作用或两种作用之一的植物通常称为固化植物，这一类植物尽管对污染物质吸收积累量 并不是很高，但它们可以在污染物质含量很高的土壤上正常生长。这方面的研究也是偏重于 重金属污染土壤的固定/稳定化修复，如废弃矿山的复垦工程，铅、锌尾矿库的植被重建等。
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第5章 污染土壤的植物修复工程
2.植物排泄(Plant excretion)
土壤污染治理中的植物修复技术
土壤污染治理中的植物修复技术土壤污染是指土壤中富集了各种化学物质或有害物质，导致土壤失去原有的功能和生产力，使其无法满足农业生产、生态恢复和城市绿化的需求。
土壤污染对人类健康和生态环境都会造成严重的危害，因此如何有效地治理土壤污染成为了现代社会亟待解决的问题之一。
植物修复技术是目前被广泛应用于土壤污染治理的一种有效方法。
植物修复技术依靠植物对土壤中有害物质的吸收、转运、积累、降解和稳定化作用，通过植物的生理生态功能修复受污染的土壤，恢复土壤生态系统的功能和健康。
与传统的土壤修复技术相比，植物修复技术具有成本低、操作简便、对土壤生态环境的保护性强等优势，因此备受研究者和决策者的青睐。
1. 植物对土壤中有害物质的吸收和积累植物修复技术的关键在于选择对有害物质敏感且能够富集有害物质的植物种类，使其通过根系吸收土壤中的有害物质，然后通过植物的代谢作用将有害物质转化为无害物质，并进一步转运到植物的地上部分。
通过选择耐污染的植物种类，将其种植在受污染的土壤中，可以有效地减少土壤中有害物质的浓度，从而实现土壤的修复与改良。
一些植物有着较强的化学降解能力，它们可以利用根系分泌物促进土壤中有机物的降解和分解，同时也可以抑制土壤中有害物质的转化和释放，从而减少土壤污染物的毒害作用。
这种方法对于一些有机污染物，如石油类和农药类的土壤污染有着较好的修复效果。
利用植物的根系可以促进土壤中有害物质的稳定化，阻止其进一步的迁移和传播，从而减少有害物质对土壤和环境的毒害作用。
这种方法对于重金属等无机污染物的修复效果较为显著。
植物修复技术的优势和不足优势：1. 成本低廉。
相比传统的土壤修复技术，植物修复技术的成本更为低廉，而且不需要额外的耗材和能源。
2. 对土壤生态环境的保护性强。
植物修复技术不会破坏土壤的生态环境，相反，它还可以促进土壤的生态恢复和健康。
3. 操作简便。
植物修复技术的操作过程较为简便，不需要过于复杂的设备和技术。
土壤污染的植物修复
（四）将土壤-植物系统重金属污染研究 与基因工程、现代分子生物技术相结合
近年来许多研究者通过大量试验研究发现， 外源基因在植物体内的高效表达可以提高 植物吸收、运输、降解污染物的能力和修 复的效率。因此，要利用基因重组培育出 具有极强吸收富集重金属的作物品种，从 超积累植物中分离重金属的载体和耐性基 因，并克隆到生物量更高的植物体内。同 时，还要致力于土壤-植物系统重金属元素 的复合污染及元素间的交互作用和拮抗关 系的研究，以及土壤重金属污染治理的生 态工程原理的研究。
地上部
超积累植 物的界定
植物地上部富集的重金 属应达到一定的量
根部
植物根部的重金属含量 应低于植物地上部
超积累植物
一些具有很强 的吸收重金属 并运输到地上 部积累能力的 植物 一些本来不具 有超积累特性 但通过一些过 程可以诱导出 超积累能力的 植物
用超积累植物在其整 个生命周期能够来吸 收土壤重金属并降低 其含量的方法称为持 续植物提取
植物释放分泌物和酶去除环境中 有机污染物
植物可释放一些物质到土壤中，以利于降解有毒化学 物质，并可刺激根际微生物的活性。这些物质包括酶及 一些有机酸，它们与脱落的根冠细胞一起为根际微生物 提供重要的营养物质，促进根际微生物的生长和繁殖。 并且，其中的有些分泌物也是微生物共代谢的基质。
（二）植物刺激
六、展望
植物修复技术以其安全、廉价的特点正成 为全世界研究和开发的热点。它以太阳能 为驱动能源，适用于中、低浓度污染土壤 的治理，具有良好的生态效益，更适合发 展中国家的需要，具有广阔的应用前景。 但该技术研究和应用时间较短，在理论体、 修复机理及技术工艺上仍须进一步完善， 以下几个方面的研究仍有待加强。
植物根际的植物与微生物的联合作用。 它包括以下几个方面： 1.微生物好氧代谢功能 2.微生物厌氧代谢功能 3.腐殖化作用过程
污染土壤的修复技术简介分解ppt课件
预处理
解吸
固相后处理
气体后处理
适用的污染物：挥发和半挥发有机污染物、卤化或非 卤化有机污染物、多环芳烃、重金属、氰化物、炸药等；
不适用于：多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、 石棉、非金属、腐蚀性物质。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
典型的土壤清洗系统包括如下几个步骤：
用水将土壤分散 并制成浆状
高压水龙头 冲洗土壤
用过筛或沉降的方法将 不同粒径的颗粒分离
利用过滤或絮凝的方法 使土壤颗粒脱水
利用不同的性质差异 进一步将污染物浓缩
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
一、有机物污染土壤的微生物修复
用微生物方法修复有机污染土壤必须具备两个条件： 一、在土壤中存在能够降解或转化污染物的微生物
二、有机化合物大部分具有可生物降解性
土著微生物
微生物的来源
外源微生物 基因工程菌
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
生物通气系统通常用于那些蒸汽挥发速度低于蒸汽提 取系统要求的污染物。
最适合于：中等分子质量的石油污染物，如柴油和喷 气燃料。分子质量小的如汽油，分子质量更大的如润滑油 都不适用。
例子：美国犹他州的一个空军基地曾采用生物通气法 处理被喷气燃料污染的5000 m3，处理历时2年，处理后土 壤石油烃的含量降低到6 mg/kg，总费用约60万美元。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
植物修复技术在环境污染治理中的应用
植物修复技术在环境污染治理中的应用随着工业化和城市化的快速发展，环境污染成为了人类面临的头号问题之一。
大气污染、水污染、土壤污染等各种环境问题给人类的健康和生存带来了巨大的威胁。
为了解决这些问题，科学家们提出了许多环境治理的方法，其中植物修复技术因其绿色环保、经济高效的特点，受到了越来越多的关注和应用。
植物修复技术（phytoremediation）是指利用植物来修复和净化受到污染的土壤、水体和大气的技术。
通过植物自身的生长代谢过程吸收、转移、转化或者分解有害物质，达到净化环境的目的。
植物修复技术可以分为植物吸附、植物转运、植物挥发和植物降解几种形式，能够有效地去除有机物、重金属等多种环境污染物质。
在环境污染治理中，植物修复技术具有显著的优势，下面将从大气污染、水污染、土壤污染几个方面来介绍植物修复技术的应用。
大气污染是当前城市化进程中的一大问题，尤其是工业排放的废气以及机动车尾气导致的大气污染越来越严重。
针对大气污染问题，植物修复技术能够通过植物吸附和植物挥发等机制来净化空气。
植物通过气孔吸收废气中的有害气体，例如二氧化硫、氮氧化物等，然后将这些有害物质转化为无害的物质，并释放出氧气。
植物中的挥发性有机物质可以通过植物的气体交换过程，将大气中的有机污染物吸收并降解，从而起到净化大气的作用。
研究表明，城市中的绿化植物可以显著降低大气中的有害气体浓度，改善城市空气品质，植物修复技术在大气污染治理中发挥着重要作用。
水污染是目前环境治理中的一个严重问题，特别是河流、湖泊和地下水的污染情况严重影响了人类的生活和健康。
针对水污染问题，植物修复技术能够通过植物吸附和植物转运等机制来净化水体。
植物的根系系统可以吸附水中的重金属、有机物等污染物质，然后将这些物质储存在植物的根茎和叶片中，从而达到净化水体的效果。
与传统的水处理方法相比，植物修复技术具有成本低、效果好、操作简便的特点，因此在治理水污染方面具有巨大的潜力。
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变废为宝
如美国Viridian环境公司用植物修复技 术净化镍污染土壤，每年可以从金属镍 的回收中获取2500美元/公顷的收益。
植物稳定（phytostabilization）
植物稳定：利用耐污染物植物 降低土壤中有毒污染物的移动 性，从而减少污染物被淋滤到 地下水或通过空气扩散进一步 污染环境的可能性。 如Cunningham等等研究了植物 对环境中土壤Pb的固定，发现 一些植物可降低Pb的生物可利 用性，缓解Pb对环境中生物的 毒害作用。
有机污染物
放射性元素（Sr、Ur、Cs）
硝酸盐，铵盐，磷酸盐
植物修复地位、分类
微生物转化作用 微生物修复 微生物降解作用 生物修复 净化空气 净化水体
植物净化
植物萃取 植物挥发 植物降解
植物去除作用
根际圈生物降解 植物修复 植物稳定作用
狭义
植物降解
植物固定
大气环境
排泄
大气环境
吸收
吸收
植物修复术，萃取累金属
主提 要到 是植 植物 物修 萃复 取技 技术 术， 。指 的
“植物萃取技术”
• 其本质是通过植物的 光合作用，将分散在 土壤中的污染物泵吸 出来，转移到植物地 上茎叶部位，最后通 过收获植物地上器官 并处理这些器官达到 环境治理、变废为宝 的目的。
植物提取的实验验证
• 吸收重金属以后的植 物：A：采集后压制植 物的一般照片（有黄 斑）；B：X-射线放射 自显影照片（能看出 金属元素所在的部 位）；C：计算机重构 的放射自显影图（能 看出金属元素所在的 部位）。
生物浓缩放大，化学定时炸弹
污染物会被生 物浓缩放大， 污染物暂时没 显示危害，是 化学定时炸弹 还没有爆 炸 ——治理 迫在眉睫
植物修复（Phytoremediation）
是指利用绿色植物移除环境中的污染物或使这些污染物变 为无害。近年来，一系列的研究发现以及各学科的交叉研 究使得植物修复这一研究领域发展成为一种潜在的、低费 用和无污染的治理环境污染的新途径 植物修复能够治理包括土壤、水体、大气中的有机和无机
•ห้องสมุดไป่ตู้
植物降解（Phytodegradation）
利用植物或植物和微 生物共同作用降解土 壤有机污染物
根际滤除（Rhizofiltration）
利用植物根系吸收、吸 附污染水体中的重金属）
Thlaspi caerulescens
蜈蚣草
印度芥菜
龙葵
成套技术用，具有可行性
植物修复实例
(Alyssumberbolonii)干物质中含Ni量达1%,而灰分中达 10%。 早期的探矿者曾利用寻找指示植物的方法比地质学家更 早发现特定的矿床所在。而植物指示法在美国和俄罗斯 发现铀矿中曾起着重要作用。
植物修复的对象
植物修复主要针对土壤或水体中的无机和有机污染 物，这些污染物包括
重金属（Cd、Cr(Ⅵ)、Pb、Co、Cu、Ni、Zn、As）
植物修复的优势与特点
利用植物提取、挥发、降解作用可以永久性地解决土壤污染问题 修复植物的稳定作用可以绿化污染土壤，使地表稳定，防止污染土壤因风蚀
或水土流失而带来的污染扩散问题
修复植物的蒸腾作用可以防止污染物质对地下水的二次污染
可以尽可能少的减少由于土壤清洁造成的土壤破坏，对环境扰动少，减少来
植物挥发（phytovolatilization）
• 利用植物去除环境中的一些挥发性 污染物，即植物将污染物吸收、积 累到体内后又将其转化为气态物质， 释放到大气中。 有人研究了利用植物挥发去除土壤 环境中的Hg，即将细菌体内的汞还 原酶基因转入模式植物拟南芥 （Arabidopsis）中，这一基因在 该植物体内表达后，将植物从土壤 环境中吸收的汞（Hg2+）还原为Hg0， 使其成为气体而挥发。另有研究表 明利用植物也可将环境中的Se转化 为气态形式（二甲基硒和二甲基二 硒）
植物的生长需要适宜的环境，多数植物具有光周期反应或对
生长环境有特殊要求，在世界范围内引种修复植物比较困难
修复植物的生长周期一般较长，难以满足快速修复污染土壤
的需求 修复植物多数为野生植物，种子小、采集难 缺乏行之有效的筛选植物的方法
污染物。主要分为：植物提取、植物稳定、植物挥发、植
物降解、根际滤除
植物修复的概念发展
土壤重金属超富集植物的研究可以追溯到19世纪。 Baumann早在1885年就报道了遏蓝菜属 (Thlaspicalaminare)植物茎叶灰分中的ZnO含量达17%。
Minguzzi和Vergnano在1948年报道,一种庭荠属植物
自公众的关注和担心
经植物修复的土壤，其有机质含量和土壤肥力都会增加，一般适于农作物种
植，符合可持续发展战略
重金属超积累植物所积累的重金属在技术成熟时可进行回 收，从而也能创造一些经济效益
植物修复的过程也是绿化环境的过程，易于被社会所接受
植物修复成本低，可以在大面积污染土壤上使用
从技术应用过程来看，植物修复是可靠的、环境相对安全
吸收
修复植物
分泌 排泄
挥发
根圈
游离离子
水溶性螯合物
交换态污染物
难吸收态污染物
植物对根际圈污染物吸收、排泄与积累的关系
植物萃取（phytoextraction）
利用能耐受并能积累污染 物的植物吸收土壤环境中
的污染物，将它们输送并
贮存在植物体的地上部分。 是目前研究最多并且最有 发展前景的植物修复技术。
的技术 植物修复过程依靠修复植物的新陈代谢活动来治理污染土 壤，技术操作比较简单，容易在大范围实施。
植物修复的局限性
修复植物对污染物质的耐性是有限的，超过其忍耐限度的污
染土壤并不适合植物修复
污染土壤往往是有机、无机污染物共同作用的复合污染，一 种或几种修复植物往往难以满足修复要求 虽然有的植物根系最深处可达地面以下几米，但是大多数植 物根系的大部分集中在土壤表层，对于超过修复植物根系作 用范围的污染土壤或不利于修复植物生长的土层，修复难以 奏效
污染土壤的植物修复
植物对土壤退化污染的修复作 用
我国土壤污染的现状
造成土壤污染的原因很多，如工业污泥、垃圾农 用、污水灌溉、大气中污染物沉降，大量使用含 重金属的矿质化肥和农药等等
污染的严重危害
灌溉水源中的镉、 汞、铜、锌等重金 属一旦进入土壤， 就会被农作物吸收， 从而残留在农产品 中。受污染的水源 和农作物还会危及 畜禽健康，使畜禽 产品受到污染