植物修复及其在环境中的应用.ppt

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1、植物修复技术及其在植物修复技术及其在 环境治理中的应用环境治理中的应用 有毒有害固体废物有毒有害固体废物填埋过程中的泄露填埋过程中的泄露工业生产中有毒工业生产中有毒有害物质释放有害物质释放农业生产中大量化农业生产中大量化肥农药施用肥农药施用生活垃圾生活垃圾的堆放的堆放大气、土壤、大气、土壤、水的污染水的污染污染物污染物饮用水饮用水土壤土壤-植植物系统物系统食食物物链链进入人体进入人体合理的环境合理的环境治理技术治理技术环境治理环境治理技术技术化学修复化学修复技术技术物理修复物理修复技术技术生物修复生物修复技术技术微生物修微生物修复技术复技术植物修复植物修复技术技术生物修复技术的优点生物修复技术

2、的优点 污染物在污染物在原地原地被降解消除被降解消除 修复修复时间短时间短 就地处理就地处理,操作操作方便方便,对周围环境干扰对周围环境干扰小小 成本成本较低较低,仅是传统的物理和化学方仅是传统的物理和化学方法的法的30%-50%不产生不产生二次二次污染污染,遗留问题少遗留问题少植植物物修修复复内涵内涵水体污染水体污染治理中的治理中的应用应用土壤污染土壤污染治理中的治理中的应用应用发展前景发展前景植物修复技术植物修复技术以植物以植物忍耐忍耐和和超量积累超量积累某种或某些化学某种或某些化学元素的理论为基础元素的理论为基础,利用植物及其共存微利用植物及其共存微生物体系清除环境中的污染物的一门环生物

3、体系清除环境中的污染物的一门环境污染治理技术。境污染治理技术。植物修复技术植物修复技术多学科多学科交叉点上发展起来的新技术交叉点上发展起来的新技术,涉及的相关学科包括生物地球化学、涉及的相关学科包括生物地球化学、找矿学、地质学、植物分类学、植找矿学、地质学、植物分类学、植物生理学、植物营养学、土壤化学、物生理学、植物营养学、土壤化学、环境生态学、农业生物环境工程等。环境生态学、农业生物环境工程等。植物修复植物修复技术技术有机化合物、重金属、有机化合物、重金属、放射性物质放射性物质土壤、土壤、大气、大气、水体水体广义广义清洁污染清洁污染土壤中的土壤中的重金属重金属 狭狭义义目前基本成熟的植物修复

4、技术目前基本成熟的植物修复技术植物萃取技术植物萃取技术 根际过滤技术根际过滤技术 植物固定技术植物固定技术 植物激活技术植物激活技术 植物降解技术植物降解技术 植物挥发技术植物挥发技术 植物修复技术在环境治理中的应用植物修复技术在环境治理中的应用根际过滤根际过滤清除废水中的污清除废水中的污染物染物植物降解、转化、植物降解、转化、挥发和植物激活挥发和植物激活微生物降解行为微生物降解行为清除土壤污染中清除土壤污染中的的有机化合物有机化合物植物萃取、植物植物萃取、植物固定、植物挥发固定、植物挥发清除土壤污染中清除土壤污染中的的重金属重金属污染土壤中重金属的清除污染土壤中重金属的清除 植物萃取技术是目

5、前研究最多最有发植物萃取技术是目前研究最多最有发展前景的一种方法，利用可积累污染物展前景的一种方法，利用可积累污染物的植物将土壤中的金属富集于植物可收的植物将土壤中的金属富集于植物可收获的部分。获的部分。超积累植物、某些超积累植物、某些高产的农作物高产的农作物 污染土壤中重金属的清除污染土壤中重金属的清除 植物萃取技术是目前研究最多最有发植物萃取技术是目前研究最多最有发展前景的一种方法，利用可积累污染物展前景的一种方法，利用可积累污染物的植物将土壤中的金属富集于植物可收的植物将土壤中的金属富集于植物可收获的部分。获的部分。砷超积累植物砷超积累植物蜈蚣蜈蚣草（草（Pteris vittata S

6、）污染土壤中重金属的清除污染土壤中重金属的清除 植物萃取技术是目前研究最多最有发植物萃取技术是目前研究最多最有发展前景的一种方法，利用可积累污染物展前景的一种方法，利用可积累污染物的植物将土壤中的金属富集于植物可收的植物将土壤中的金属富集于植物可收获的部分。获的部分。富富集集土土壤壤中中的的重重金金属属，在在叶叶子子和和茎茎秆秆中中积积累累，所所积积累累的的金金属属量量是是普普通植物的通植物的50-100倍。倍。污染土壤中重金属的清除污染土壤中重金属的清除 植物萃取技术（改进植物吸收性能的方法）植物萃取技术（改进植物吸收性能的方法）土壤中植物土壤中植物吸收吸收Pb的能的能力很低力很低土壤中加土

7、壤中加入络合剂入络合剂（EDTA）增加植物增加植物根对根对Pb的的吸收能力吸收能力 植物通过根吸收、沉淀或还原作用可使植物通过根吸收、沉淀或还原作用可使金属惰性化，即植物金属惰性化，即植物固定固定。适用于固化。适用于固化污染土壤的理想植物能忍耐高含量污染污染土壤的理想植物能忍耐高含量污染物、根系发达。物、根系发达。土壤土壤PbPbPbPb植物植物根系根系惰性惰性Pb惰性惰性Pb土壤土壤污染土壤中重金属的清除污染土壤中重金属的清除 植物将污染物吸收到体内后又将其转化植物将污染物吸收到体内后又将其转化 为气态物质为气态物质,释放到大气中（植物挥发）释放到大气中（植物挥发）。污染土壤中重金属的清除污

8、染土壤中重金属的清除硒硒+植物植物 二甲基硒（气态）二甲基硒（气态）二甲基二硒二甲基二硒（气态）（气态）污染土壤中有机污染物的清除污染土壤中有机污染物的清除植物体植物体内分解内分解成为植物体的组成成分成为植物体的组成成分 转化成二氧化碳和水转化成二氧化碳和水 转化成为无毒性的中间转化成为无毒性的中间代谢物（木质素）储存代谢物（木质素）储存在植物细胞中在植物细胞中 有机污有机污染物染物木木质质化化作作用用挥发、代谢挥发、代谢矿化矿化 植物转化作用植物转化作用污染土壤中有机污染物的清除污染土壤中有机污染物的清除 根际分泌物激活微生物降解行为根际分泌物激活微生物降解行为根分泌酶和有机酸根分泌酶和有机

9、酸微生物微生物土壤界面土壤界面促进根区微生物的生促进根区微生物的生长和繁殖长和繁殖,以利于降解以利于降解有毒化学物质。有毒化学物质。污染土壤中有机污染物的清除污染土壤中有机污染物的清除 植物植物-微生物共生体微生物共生体(具有固氮菌的豆科具有固氮菌的豆科植物植物)中中,根分泌物养育了微生物，微生物根分泌物养育了微生物，微生物的活动也会促进根系分泌物的释放。植物的活动也会促进根系分泌物的释放。植物可转移氧气使根区的可转移氧气使根区的好氧好氧转化作用正常进转化作用正常进行，降解不能被固氮菌单独转化的有机污行，降解不能被固氮菌单独转化的有机污染物。染物。植物修复在水污染治理中的应用植物修复在水污染治

10、理中的应用根际过滤技术根际过滤技术利用植物根系利用植物根系吸附和吸收吸附和吸收水中或废水中污染物。水中或废水中污染物。适用于根际过滤的植物必须有适用于根际过滤的植物必须有较大的根系生物较大的根系生物量量,常用的有各种耐盐的野草常用的有各种耐盐的野草、向日葵、宽叶、向日葵、宽叶香蒲。香蒲。处理石油天然气生产过程中产生的废水、含处理石油天然气生产过程中产生的废水、含放放射性射性污染物质的废水、含污染物质的废水、含重金属重金属的各种废水以的各种废水以及富含其它污染物及富含其它污染物(如如氮、磷、钾氮、磷、钾)废水。废水。植物修复技术的局限性植物修复技术的局限性 目前植物修复技术主要应用在目前植物修复

11、技术主要应用在治理土壤中治理土壤中重金属重金属污染，在修污染，在修复复大气和水体大气和水体污染中应用的相污染中应用的相对较少。对较少。植物修复土壤中重金属污染存在的问题植物修复土壤中重金属污染存在的问题 受到待治理土壤地理条件的影响。受到待治理土壤地理条件的影响。对不同污染状况的土壤要选用不同的生态型植物。对不同污染状况的土壤要选用不同的生态型植物。一种植物往往只吸收一种或两种重金属元素，限一种植物往往只吸收一种或两种重金属元素，限制了其在多种重金属污染土壤中的治理。制了其在多种重金属污染土壤中的治理。超积累植物通常矮小、生物量低、生长缓慢、生超积累植物通常矮小、生物量低、生长缓慢、生长周期长

12、，因而修复效率低，不易于机械化作业。长周期长，因而修复效率低，不易于机械化作业。发展发展前景前景通过基因工程法，获取具有高修复能通过基因工程法，获取具有高修复能力的基因工程植物，是获得环境污染力的基因工程植物，是获得环境污染治理新突破的关键。治理新突破的关键。Hg2+(有毒）有毒）转入汞还原转入汞还原酶的植物酶的植物Hg（无毒）无毒）土壤结合态土壤结合态挥发态挥发态当前，植物修复技术有待研究的前沿问题为：当前，植物修复技术有待研究的前沿问题为：1)1)筛选更多适用筛选更多适用(富集能力强、生长快、适应性富集能力强、生长快、适应性 强强)的超积累植物；的超积累植物；2)2)利用生物技术手段对植物

13、进行定向改良利用生物技术手段对植物进行定向改良(提高提高 生物量或富集能力生物量或富集能力)；3)3)重金属耐性和富集的机理与调控；重金属耐性和富集的机理与调控；4)4)植物修复的工程试验与商业应用。植物修复的工程试验与商业应用。魏树和周星启等(2004)从20科54种杂草中筛选出镉(Cd)超积累植物-龙葵(Solanum nigrum)。城市生活垃圾生态填埋示范基地城市生活垃圾生态填埋示范基地 “生生物物除除污污”是是使使用用细细菌菌和和植植物物处处理理污污染染物物。例例如如，在在污污染染水水质质中中使使用用细细菌菌清清除除硝硝酸酸盐盐，使使用用植植物物清清除除污污染染土土质质中中的的砷砷，

14、这这就就是是植植物物修修复复法法。美美国国环环保保局局已已经经使使用用这这种种方方法法去去清清除除一一些些场场所所。通通常常，本本土土的的植植物物品品种种能能用用来来进进行行场场所所污污染染清清除除。这这种种方方法法的的好好处处就就是是在在大大多多数数的情况下不需要杀虫剂和水。的情况下不需要杀虫剂和水。近年来，政府对于胶州湾湿地改造越来越重视，各种利好政策相继近年来，政府对于胶州湾湿地改造越来越重视，各种利好政策相继出台，引入出台，引入2020种植物修复胶州湾湿地、城市种植物修复胶州湾湿地、城市“绿肺绿肺”工程，都将使工程，都将使项目所处地域的生态景观价值大大提升。项目所处地域的生态景观价值大大提升。