這是一個關(guān)于植物修復(fù)技術(shù)ppt課件，包括了植物修復(fù)產(chǎn)生背景，生物修復(fù)技術(shù)概述，植物修復(fù)重金屬污染的過程，植物修復(fù)有機(jī)污染物的過程等內(nèi)容，植物修復(fù)技術(shù)小組成員：汪超、田玉寶、 馬勇、張巖植物修復(fù)產(chǎn)生背景 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人口的擴(kuò)增，各種化學(xué)的、物理的和生物的因素正在加劇環(huán)境中污染物的積累。污水農(nóng)灌、含重金屬礦質(zhì)化肥和農(nóng)藥長期施用于農(nóng)田、大氣中的污染物沉降、含放射性或重金屬固體廢物的堆積污染等等，使自然生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了逆向演替，生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重。 重金屬的危害 生物修復(fù)技術(shù)一： 概 述 植物修復(fù)的方式： 植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)： ①成本低廉 ②對環(huán)境基本沒有破壞 ③不需要廢棄物處置場所 ④具有很高的公共接受性 ⑤避免了挖掘與運(yùn)輸 ⑥具有同時(shí)處理多種不同類型有害廢棄物的能力植物修復(fù)的缺點(diǎn)（補(bǔ)充）二：植物修復(fù)重金屬污染的過程和機(jī)理 (1)植物提取植物修復(fù)技術(shù)具有巨大的市場潛力,據(jù)美國D.Glass公司估測,到2005年美國植物修復(fù)技術(shù)市場可達(dá)3.7億美元. 超積累植物應(yīng)具有以下特點(diǎn)：超積累植物: 然而在我國開展這方面的工作較晚．到日前為止，中國的科技工作者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了Ａｓ的超富集植物蜈蚣草和大葉井口邊草、Ｃｄ的超富集植物寶山堇菜、Ｍｎ的超富集植物商陸、Ｚｎ的超富集植物東南景天以及Ｃｕ的超富集植物海州香薷和鴨跖草 金松巖通過對２個中國典型的砷礦區(qū)土壤與植物的系統(tǒng)調(diào)查與采樣分析．發(fā)現(xiàn)若干種植物對砷具有極強(qiáng)的耐性和不同程度的富集能力。砷在蜈蚣草、劍葉鳳尾蕨、酸模、苧麻和蟋蟀草的含量都比較高，歡迎點(diǎn)擊下載植物修復(fù)技術(shù)ppt課件。

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植物修復(fù)技術(shù)小組成員：汪超、田玉寶、 馬勇、張巖植物修復(fù)產(chǎn)生背景 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人口的擴(kuò)增，各種化學(xué)的、物理的和生物的因素正在加劇環(huán)境中污染物的積累。污水農(nóng)灌、含重金屬礦質(zhì)化肥和農(nóng)藥長期施用于農(nóng)田、大氣中的污染物沉降、含放射性或重金屬固體廢物的堆積污染等等，使自然生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)了逆向演替，生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重。 重金屬的危害 生物修復(fù)技術(shù)一： 概 述 植物修復(fù)的方式： 植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)： ①成本低廉 ②對環(huán)境基本沒有破壞 ③不需要廢棄物處置場所 ④具有很高的公共接受性 ⑤避免了挖掘與運(yùn)輸 ⑥具有同時(shí)處理多種不同類型有害廢棄物的能力植物修復(fù)的缺點(diǎn)（補(bǔ)充）二：植物修復(fù)重金屬污染的過程和機(jī)理 (1)植物提取植物修復(fù)技術(shù)具有巨大的市場潛力，據(jù)美國D.Glass公司估測，到2005年美國植物修復(fù)技術(shù)市場可達(dá)3.7億美元. 超積累植物應(yīng)具有以下特點(diǎn)：超積累植物: 然而在我國開展這方面的工作較晚．到日前為止，中國的科技工作者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了Ａｓ的超富集植物蜈蚣草和大葉井口邊草、Ｃｄ的超富集植物寶山堇菜、Ｍｎ的超富集植物商陸、Ｚｎ的超富集植物東南景天以及Ｃｕ的超富集植物海州香薷和鴨跖草 金松巖通過對２個中國典型的砷礦區(qū)土壤與植物的系統(tǒng)調(diào)查與采樣分析．發(fā)現(xiàn)若干種植物對砷具有極強(qiáng)的耐性和不同程度的富集能力。砷在蜈蚣草、劍葉鳳尾蕨、酸模、苧麻和蟋蟀草的含量都比較高。不同采樣點(diǎn)芒草地上部含砷量為１３～７６０ｎｌｓ／ｋｓ．平均為1６０ｍｓ／ｋｓ。這幾種植物對于砷污染土壤的植物修復(fù)研究與應(yīng)用具有重要的價(jià)值 植物提取可分為兩種方式： 連續(xù)植物提取和螯合劑輔助的植物提�。ɑ蚍Q為誘導(dǎo)性植物提取）超積累植物的缺陷：科學(xué)家提出的策略：基因技術(shù)在植物修復(fù)中的應(yīng)用螯合劑輔助的植物提取案例:湖南郴州鄧家塘砷污染土壤修復(fù)示范工程 蜈蚣草生物量大，富集砷能力強(qiáng)，每年去除土壤砷的效率為10%左右。收割的蜈蚣草通過砷的固定劑安全焚燒。 備注：2000年1月8日，郴州市蘇仙區(qū)鄧家塘鄉(xiāng)發(fā)生一起嚴(yán)重砷污染事故，導(dǎo)致600多畝稻田棄耕、2人死亡、400多人集體住院，誘發(fā)嚴(yán)重糾紛和暴力沖突。 （2）植物穩(wěn)定植物穩(wěn)定中植物的兩種功能植物穩(wěn)定技術(shù)的特點(diǎn)案例（3）植物揮發(fā)植物揮發(fā)的缺點(diǎn)三：植物修復(fù)有機(jī)污染物的過程和機(jī)理 傳統(tǒng)的有機(jī)污染物的生物修復(fù)是用微生物來完成的，有人認(rèn)為研究植物去除有機(jī)物比較困難，因?yàn)橛袡C(jī)物在植物體內(nèi)的形態(tài)較難分析，形成的中間代謝物也較復(fù)雜，很難觀察其在植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化，但是與微生物修復(fù)相比，植物修復(fù)更適合用于現(xiàn)場修復(fù)。 植物主要通過3 種機(jī)制降解、去除有機(jī)污染物，即植物直接吸收有機(jī)污染物；植物釋放分泌物和酶，刺激根際微生物的活性和生物轉(zhuǎn)化作用；植物增強(qiáng)根際的礦化作用。 1、植物對有機(jī)污染物的直接吸收作用 植物從土壤中直接吸收有機(jī)物，然后將沒有毒性的代謝中間體儲存在植物組織中，這是植物去除環(huán)境中中等親水性有機(jī)污染物（辛醇－水分配系數(shù)為logKow=0.5～3）的一個重要機(jī)制。疏水有機(jī)化合物（logKow>3.0）易于被根表強(qiáng)烈吸附而難以運(yùn)輸?shù)街参矬w內(nèi)，而比較容易溶于水的（logKow<0.5）有機(jī)物不易被根表吸附而易被運(yùn)輸?shù)街参矬w內(nèi)。 植物對有機(jī)污染物的直接吸收作用化合物被吸收到植物體后，植物根對有機(jī)物的吸收直接與有機(jī)物的相對親脂性有關(guān)。這些化合物一旦被吸收后，會有多種去向：植物可將其分解，并通過木質(zhì)化作用使其成為植物體的組成部分，也可通過揮發(fā)、代謝或礦化作用使其轉(zhuǎn)化成CO2 和H2O，或轉(zhuǎn)化成為無毒性的中間代謝物如木質(zhì)素，儲存在植物細(xì)胞中，達(dá)到去除環(huán)境中有機(jī)污染物的目的。Jones（1991）指出環(huán)境中大多數(shù)苯系物(BTEX) 化合物、有機(jī)氯化劑和短鏈脂肪族化合物都是通過植物直接吸收途徑去除的許多化合物實(shí)際上是以一種很少能被生物利用的形式被束縛在植物組織中，普通的化學(xué)提取方法無法將它們提取出來。在有機(jī)質(zhì)很少的砂質(zhì)土壤中，利用根吸收和收獲進(jìn)行植物修復(fù)證明是可行的， 如Cunningham（1996）利用胡蘿卜( Daucuscarota）吸收二氯二苯基-三氯乙烷，然后收獲胡蘿卜，曬干，完全燃燒以破壞污染物。在這個過程中，親脂性污染物離開土壤基質(zhì)進(jìn)入脂含量高的胡蘿卜根中。另一個運(yùn)用植物從土壤中直接提取有機(jī)污染物的方法是根累積后經(jīng)木質(zhì)部轉(zhuǎn)運(yùn)，隨后從葉表揮發(fā)。 植物對有機(jī)污染物的直接吸收作用 有機(jī)污染物直接被植物吸收取決于植物的吸收效率、蒸騰速率以及污染物在土壤中的濃度。而吸收率反過來取決于污染物的物理化學(xué)特征、污染物的形態(tài)以及植物本身特性。蒸騰率是決定污染物吸收的關(guān)鍵因素，其又決定于植物的種類、葉片面積、營養(yǎng)狀況、土壤水分、環(huán)境中風(fēng)速和相對濕度等（Jerald等 1995 ， 張錫輝等 2001）。 2、植物釋放分泌物和酶去除環(huán)境中有機(jī)污染物 植物可釋放一些物質(zhì)到土壤中，以利于降解有毒化學(xué)物質(zhì)，并可刺激根際微生物的活性。這些物質(zhì)包括酶及一些有機(jī)酸，它們與脫落的根冠細(xì)胞一起為根際微生物提供重要的營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)根際微生物的生長和繁殖。并且，其中的有些分泌物也是微生物共代謝的基質(zhì)。Nichols（1997）研究表明：植物根際微生物明顯比空白土壤中多，這些增加的微生物能增加環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)的降解。Reilley等（1996）等研究了多環(huán)芳烴的降解，發(fā)現(xiàn)植物使根際微生物密度增加，多環(huán)芳烴的降解增加。Jordahl等（1997）報(bào)道楊樹根際的微生物數(shù)量增加，但沒有選擇性，即降解污染物的微生物沒有選擇性的增加，表明微生物的增加是由于根際的影響，而非污染物的影響。Siciliano 等（1997）通過研究也發(fā)現(xiàn)草原地區(qū)微生物對2-氯苯甲酸的降解率升高11％～63％。植物釋放分泌物和酶去除環(huán)境中有機(jī)污染物 植物釋放到根際土壤中的酶系統(tǒng)可直接降解有關(guān)化合物，這已被一些研究所證實(shí)。Schnoor等（1995）指出硝酸鹽還原酶和漆酶可降解軍火廢物如TNT（2，4，6-三硝基甲苯），使之成為無毒的成分，脫鹵酶可降解含氯的溶劑如TCE（四氯乙烯），生成Cl-、H2O 和CO2。通過根際的酶來篩選可用于降解某類化合物的酶，這可能是一種能快速找到用于降解某類化合物的植物的方法。 根際的礦化作用去除有機(jī)污染物 Hiltner（1904）提出根際(rhizosphere)的概念。根際是受植物根系影響的根－土界面的一個微區(qū)，也是植物－土壤－微生物與其環(huán)境條件相互作用的場所，這個區(qū)與無根系土體的區(qū)別即是根系的影響。Bolton等（2001）指出根際微生物的群落組成依賴于植物根的類型（直根、叢根）、植物種類、植物年齡、土壤類型以及植物根系接觸有毒物質(zhì)的時(shí)間。 根際區(qū)的CO2濃度一般要高于無植被區(qū)的土壤，根際土壤的pH值與無植被的土壤相比較要高1～2 個單位。氧濃度、滲透和氧化還原勢以及土壤濕度也是植物影響的參數(shù)，這些參數(shù)與植物種和根系的性質(zhì)有關(guān)。根際的礦化作用去除有機(jī)污染物 植物和微生物的相互作用是復(fù)雜的，互惠的。植物根表皮細(xì)胞和根細(xì)胞的脫落，為根際的微生物提供了營養(yǎng)和能源，如碳水化合物和氨基酸，而且根細(xì)胞分泌粘液（根生長穿透土壤時(shí)的潤滑劑）和其它細(xì)胞的分泌液構(gòu)成了植物的滲出物，這些都可以成為微生物重要的營養(yǎng)源。 根際的礦化作用去除有機(jī)污染物 植物促進(jìn)根際微生物對有機(jī)污染物的轉(zhuǎn)化作用，已被很多研究所證實(shí)。植物根際的菌根真菌與植物形成共生作用，有其獨(dú)特的酶途徑，用以降解不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物。植物根際分泌物刺激了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化作用，在根區(qū)形成了有機(jī)碳，根細(xì)胞的死亡也增加了土壤有機(jī)碳，這些有機(jī)碳的增加可阻止有機(jī)化合物向地下水轉(zhuǎn)移，也可增加微生物對污染物的礦化作用（Chaineau 等2000， 吳畏 等2001）。董春香等（2001）在研究除草劑阿特拉津的生物降解時(shí)，發(fā)現(xiàn)微生物對阿特拉津的礦化作用與土壤有機(jī)碳成分直接相關(guān)。 影響植物修復(fù)的因素 環(huán)境條件 包括土壤水分、pH、有機(jī)質(zhì)含量、孔隙度等，這些因素會間接決定土壤微生物的數(shù)量、種類和生物活性。Brown 等（1994）指出pH 的變化顯著影響耐重金屬植物對重金屬的吸收，在不同pH 值處理的被Zn、Cr 污染的土壤盆栽試驗(yàn)中，天藍(lán)遏藍(lán)菜（T· careulescens）吸收的Zn、Cr 量大小值隨土壤pH 值下降而增加 。 污染物性質(zhì) 在低pH 值下重金屬呈吸附態(tài)進(jìn)入土壤溶液，會增加植物對重金屬的生物獲取量。有機(jī)化合物的親水性大小是影響它能否被植物吸收的因素之一，親水性越大，進(jìn)入土壤溶液的機(jī)會越小，被植物吸收量越少。通常多環(huán)芳烴（PAHs） 環(huán)的數(shù)目越多越難被植物降解。吳龍華等（2001）指出在土壤中加入EDTA 會增加金屬的活性和可溶性，但EDTA 活化土壤重金屬存在污染地下水的風(fēng)險(xiǎn) ，這一點(diǎn)必須加以考慮。 植物種類 Paterson 等（1990）發(fā)現(xiàn)有88 種植物能有效吸收和富集70 余種有機(jī)污染物;Bellin 和O′Connor（1990）發(fā)現(xiàn)有些植物對重金屬的耐受性特別高，其體內(nèi)重金屬含量是同類土壤上其他植物的100 倍或1000倍。如果能找到或馴化出這種植物(超富集植物)，植物修復(fù)效率將大幅提高。遏藍(lán)菜屬植物Thlaspirotundifolium spp. cepaeifolium是已知的唯一能富集Pb 的植物。 不同植物甚至同一種植物的亞種或變種所產(chǎn)生的分泌物和酶的種類、數(shù)量、功效是不同的，這對植物修復(fù)的功效產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)基因工程改造的植物能顯著提高修復(fù)的功效。如改造的擬南芥菜和煙草在能殺死未改造種的Hg2+濃度下存活，并把有毒的Hg2+變?yōu)榈投鹊膯钨|(zhì)Hg 揮發(fā)掉。 根系分布 許多植物根系分布很窄，穿透的深度受土壤條件和土壤結(jié)構(gòu)的影響。Blaylock等（1997）用芥菜型油菜（Brassica juncea）提取土壤中的Pb 污染物時(shí)，其深度最多只能達(dá)到15 cm ，而Pb 的移動范圍在15～45cm。但在有些情況下，根的深度可達(dá)110 cm ，并擴(kuò)展到高濃度的污染物的土壤中。修復(fù)過程發(fā)生時(shí)植物根系必須和污染物接觸，所以根系的分布深度直接影響著被修復(fù)土壤或地下水的深度。多數(shù)能富集重金屬污染物的植物根系分布在土壤表層，這對植物修復(fù)的效果會產(chǎn)生影響。 污染物濃度和滯留時(shí)間 柳樹(Salix nigra) 能降解除草劑Bentazon ，但當(dāng)除草劑的濃度太高時(shí)，會對植物產(chǎn)生毒害，使植物無法生長或引起植物生長的衰退。Conger等（1997）指出濃度在1 000～2 000 mg·kg時(shí)，Bentazon 對6 種植物產(chǎn)生毒害。土壤中存留幾年的污染物的生物獲取量比新鮮污染物要少的多，降低植物的修復(fù)功效（Bruce 2001）。 利用現(xiàn)代生物技術(shù)培育出生長速度快、重金屬富集濃度高的超積累植物，以促進(jìn)植物修復(fù)的應(yīng)用發(fā)展。尋找一種能同時(shí)富集吸收幾種重金屬的超積累植物也被認(rèn)為是解決植物修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵。此外，通過將超積累植物與新型土壤改良劑結(jié)合，獲得植物高產(chǎn)及提高植物對重金屬的積累速率和水平是另一重要的應(yīng)用研究思路。 謝謝欣賞！8oZ紅軟基地

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