植物修复技术ppt课件下载

这是一个关于植物修复技术ppt课件，包括了植物修复产生背景，生物修复技术概述，植物修复重金属污染的过程，植物修复有机污染物的过程等内容，植物修复技术小组成员：汪超、田玉宝、 马勇、张岩植物修复产生背景 随着工农业生产的迅速发展和人口的扩增，各种化学的、物理的和生物的因素正在加剧环境中污染物的积累。污水农灌、含重金属矿质化肥和农药长期施用于农田、大气中的污染物沉降、含放射性或重金属固体废物的堆积污染等等，使自然生态系统出现了逆向演替，生态系统受损严重。 重金属的危害 生物修复技术一： 概 述 植物修复的方式： 植物修复的优点： ①成本低廉 ②对环境基本没有破坏 ③不需要废弃物处置场所 ④具有很高的公共接受性 ⑤避免了挖掘与运输 ⑥具有同时处理多种不同类型有害废弃物的能力植物修复的缺点（补充）二：植物修复重金属污染的过程和机理 (1)植物提取植物修复技术具有巨大的市场潜力,据美国D.Glass公司估测,到2005年美国植物修复技术市场可达3.7亿美元. 超积累植物应具有以下特点：超积累植物: 然而在我国开展这方面的工作较晚．到日前为止，中国的科技工作者陆续发现了Ａｓ的超富集植物蜈蚣草和大叶井口边草、Ｃｄ的超富集植物宝山堇菜、Ｍｎ的超富集植物商陆、Ｚｎ的超富集植物东南景天以及Ｃｕ的超富集植物海州香薷和鸭跖草 金松岩通过对２个中国典型的砷矿区土壤与植物的系统调查与采样分析．发现若干种植物对砷具有极强的耐性和不同程度的富集能力。砷在蜈蚣草、剑叶凤尾蕨、酸模、苎麻和蟋蟀草的含量都比较高，欢迎点击下载植物修复技术ppt课件。

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植物修复技术小组成员：汪超、田玉宝、 马勇、张岩植物修复产生背景 随着工农业生产的迅速发展和人口的扩增，各种化学的、物理的和生物的因素正在加剧环境中污染物的积累。污水农灌、含重金属矿质化肥和农药长期施用于农田、大气中的污染物沉降、含放射性或重金属固体废物的堆积污染等等，使自然生态系统出现了逆向演替，生态系统受损严重。 重金属的危害 生物修复技术一： 概 述 植物修复的方式： 植物修复的优点： ①成本低廉 ②对环境基本没有破坏 ③不需要废弃物处置场所 ④具有很高的公共接受性 ⑤避免了挖掘与运输 ⑥具有同时处理多种不同类型有害废弃物的能力植物修复的缺点（补充）二：植物修复重金属污染的过程和机理 (1)植物提取植物修复技术具有巨大的市场潜力，据美国D.Glass公司估测，到2005年美国植物修复技术市场可达3.7亿美元. 超积累植物应具有以下特点：超积累植物: 然而在我国开展这方面的工作较晚．到日前为止，中国的科技工作者陆续发现了Ａｓ的超富集植物蜈蚣草和大叶井口边草、Ｃｄ的超富集植物宝山堇菜、Ｍｎ的超富集植物商陆、Ｚｎ的超富集植物东南景天以及Ｃｕ的超富集植物海州香薷和鸭跖草 金松岩通过对２个中国典型的砷矿区土壤与植物的系统调查与采样分析．发现若干种植物对砷具有极强的耐性和不同程度的富集能力。砷在蜈蚣草、剑叶凤尾蕨、酸模、苎麻和蟋蟀草的含量都比较高。不同采样点芒草地上部含砷量为１３～７６０ｎｌｓ／ｋｓ．平均为1６０ｍｓ／ｋｓ。这几种植物对于砷污染土壤的植物修复研究与应用具有重要的价值 植物提取可分为两种方式： 连续植物提取和螯合剂辅助的植物提取（或称为诱导性植物提取）超积累植物的缺陷：科学家提出的策略：基因技术在植物修复中的应用螯合剂辅助的植物提取案例:湖南郴州邓家塘砷污染土壤修复示范工程 蜈蚣草生物量大，富集砷能力强，每年去除土壤砷的效率为10%左右。收割的蜈蚣草通过砷的固定剂安全焚烧。 备注：2000年1月8日，郴州市苏仙区邓家塘乡发生一起严重砷污染事故，导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突。 （2）植物稳定植物稳定中植物的两种功能植物稳定技术的特点案例（3）植物挥发植物挥发的缺点三：植物修复有机污染物的过程和机理 传统的有机污染物的生物修复是用微生物来完成的，有人认为研究植物去除有机物比较困难，因为有机物在植物体内的形态较难分析，形成的中间代谢物也较复杂，很难观察其在植物体内的转化，但是与微生物修复相比，植物修复更适合用于现场修复。 植物主要通过3 种机制降解、去除有机污染物，即植物直接吸收有机污染物；植物释放分泌物和酶，刺激根际微生物的活性和生物转化作用；植物增强根际的矿化作用。 1、植物对有机污染物的直接吸收作用 植物从土壤中直接吸收有机物，然后将没有毒性的代谢中间体储存在植物组织中，这是植物去除环境中中等亲水性有机污染物（辛醇－水分配系数为logKow=0.5～3）的一个重要机制。疏水有机化合物（logKow>3.0）易于被根表强烈吸附而难以运输到植物体内，而比较容易溶于水的（logKow<0.5）有机物不易被根表吸附而易被运输到植物体内。 植物对有机污染物的直接吸收作用化合物被吸收到植物体后，植物根对有机物的吸收直接与有机物的相对亲脂性有关。这些化合物一旦被吸收后，会有多种去向：植物可将其分解，并通过木质化作用使其成为植物体的组成部分，也可通过挥发、代谢或矿化作用使其转化成CO2 和H2O，或转化成为无毒性的中间代谢物如木质素，储存在植物细胞中，达到去除环境中有机污染物的目的。Jones（1991）指出环境中大多数苯系物(BTEX) 化合物、有机氯化剂和短链脂肪族化合物都是通过植物直接吸收途径去除的许多化合物实际上是以一种很少能被生物利用的形式被束缚在植物组织中，普通的化学提取方法无法将它们提取出来。在有机质很少的砂质土壤中，利用根吸收和收获进行植物修复证明是可行的， 如Cunningham（1996）利用胡萝卜( Daucuscarota）吸收二氯二苯基-三氯乙烷，然后收获胡萝卜，晒干，完全燃烧以破坏污染物。在这个过程中，亲脂性污染物离开土壤基质进入脂含量高的胡萝卜根中。另一个运用植物从土壤中直接提取有机污染物的方法是根累积后经木质部转运，随后从叶表挥发。 植物对有机污染物的直接吸收作用 有机污染物直接被植物吸收取决于植物的吸收效率、蒸腾速率以及污染物在土壤中的浓度。而吸收率反过来取决于污染物的物理化学特征、污染物的形态以及植物本身特性。蒸腾率是决定污染物吸收的关键因素，其又决定于植物的种类、叶片面积、营养状况、土壤水分、环境中风速和相对湿度等（Jerald等 1995 ， 张锡辉等 2001）。 2、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。Nichols（1997）研究表明：植物根际微生物明显比空白土壤中多，这些增加的微生物能增加环境中的有机物质的降解。Reilley等（1996）等研究了多环芳烃的降解，发现植物使根际微生物密度增加，多环芳烃的降解增加。Jordahl等（1997）报道杨树根际的微生物数量增加，但没有选择性，即降解污染物的微生物没有选择性的增加，表明微生物的增加是由于根际的影响，而非污染物的影响。Siciliano 等（1997）通过研究也发现草原地区微生物对2-氯苯甲酸的降解率升高11％～63％。植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物 植物释放到根际土壤中的酶系统可直接降解有关化合物，这已被一些研究所证实。Schnoor等（1995）指出硝酸盐还原酶和漆酶可降解军火废物如TNT（2，4，6-三硝基甲苯），使之成为无毒的成分，脱卤酶可降解含氯的溶剂如TCE（四氯乙烯），生成Cl-、H2O 和CO2。通过根际的酶来筛选可用于降解某类化合物的酶，这可能是一种能快速找到用于降解某类化合物的植物的方法。 根际的矿化作用去除有机污染物 Hiltner（1904）提出根际(rhizosphere)的概念。根际是受植物根系影响的根－土界面的一个微区，也是植物－土壤－微生物与其环境条件相互作用的场所，这个区与无根系土体的区别即是根系的影响。Bolton等（2001）指出根际微生物的群落组成依赖于植物根的类型（直根、丛根）、植物种类、植物年龄、土壤类型以及植物根系接触有毒物质的时间。 根际区的CO2浓度一般要高于无植被区的土壤，根际土壤的pH值与无植被的土壤相比较要高1～2 个单位。氧浓度、渗透和氧化还原势以及土壤湿度也是植物影响的参数，这些参数与植物种和根系的性质有关。根际的矿化作用去除有机污染物 植物和微生物的相互作用是复杂的，互惠的。植物根表皮细胞和根细胞的脱落，为根际的微生物提供了营养和能源，如碳水化合物和氨基酸，而且根细胞分泌粘液（根生长穿透土壤时的润滑剂）和其它细胞的分泌液构成了植物的渗出物，这些都可以成为微生物重要的营养源。 根际的矿化作用去除有机污染物 植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用，已被很多研究所证实。植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。植物根际分泌物刺激了细菌的转化作用，在根区形成了有机碳，根细胞的死亡也增加了土壤有机碳，这些有机碳的增加可阻止有机化合物向地下水转移，也可增加微生物对污染物的矿化作用（Chaineau 等2000， 吴畏 等2001）。董春香等（2001）在研究除草剂阿特拉津的生物降解时，发现微生物对阿特拉津的矿化作用与土壤有机碳成分直接相关。 影响植物修复的因素 环境条件 包括土壤水分、pH、有机质含量、孔隙度等，这些因素会间接决定土壤微生物的数量、种类和生物活性。Brown 等（1994）指出pH 的变化显著影响耐重金属植物对重金属的吸收，在不同pH 值处理的被Zn、Cr 污染的土壤盆栽试验中，天蓝遏蓝菜（T· careulescens）吸收的Zn、Cr 量大小值随土壤pH 值下降而增加 。 污染物性质 在低pH 值下重金属呈吸附态进入土壤溶液，会增加植物对重金属的生物获取量。有机化合物的亲水性大小是影响它能否被植物吸收的因素之一，亲水性越大，进入土壤溶液的机会越小，被植物吸收量越少。通常多环芳烃（PAHs） 环的数目越多越难被植物降解。吴龙华等（2001）指出在土壤中加入EDTA 会增加金属的活性和可溶性，但EDTA 活化土壤重金属存在污染地下水的风险 ，这一点必须加以考虑。 植物种类 Paterson 等（1990）发现有88 种植物能有效吸收和富集70 余种有机污染物;Bellin 和O′Connor（1990）发现有些植物对重金属的耐受性特别高，其体内重金属含量是同类土壤上其他植物的100 倍或1000倍。如果能找到或驯化出这种植物(超富集植物)，植物修复效率将大幅提高。遏蓝菜属植物Thlaspirotundifolium spp. cepaeifolium是已知的唯一能富集Pb 的植物。 不同植物甚至同一种植物的亚种或变种所产生的分泌物和酶的种类、数量、功效是不同的，这对植物修复的功效产生一定的影响。经基因工程改造的植物能显著提高修复的功效。如改造的拟南芥菜和烟草在能杀死未改造种的Hg2+浓度下存活，并把有毒的Hg2+变为低度的单质Hg 挥发掉。 根系分布 许多植物根系分布很窄，穿透的深度受土壤条件和土壤结构的影响。Blaylock等（1997）用芥菜型油菜（Brassica juncea）提取土壤中的Pb 污染物时，其深度最多只能达到15 cm ，而Pb 的移动范围在15～45cm。但在有些情况下，根的深度可达110 cm ，并扩展到高浓度的污染物的土壤中。修复过程发生时植物根系必须和污染物接触，所以根系的分布深度直接影响着被修复土壤或地下水的深度。多数能富集重金属污染物的植物根系分布在土壤表层，这对植物修复的效果会产生影响。 污染物浓度和滞留时间 柳树(Salix nigra) 能降解除草剂Bentazon ，但当除草剂的浓度太高时，会对植物产生毒害，使植物无法生长或引起植物生长的衰退。Conger等（1997）指出浓度在1 000～2 000 mg·kg时，Bentazon 对6 种植物产生毒害。土壤中存留几年的污染物的生物获取量比新鲜污染物要少的多，降低植物的修复功效（Bruce 2001）。 利用现代生物技术培育出生长速度快、重金属富集浓度高的超积累植物，以促进植物修复的应用发展。寻找一种能同时富集吸收几种重金属的超积累植物也被认为是解决植物修复技术的关键。此外，通过将超积累植物与新型土壤改良剂结合，获得植物高产及提高植物对重金属的积累速率和水平是另一重要的应用研究思路。 谢谢欣赏！8oZ红软基地

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