第9章 植物修复-3

第9章 植物修复-3,,,第六节 有机污染物的植物修复,第八节 应用例子,第七节 放射性污染的修复,第九节 排异植物的概念及其应用,http://www.china-,第六节 有机污染物的植物修复,有机污染物的毒性甚至超过无机物； 目标物：石油，TNT，农药，PAHs, 垃圾填埋场地的渗出物 过去采用的修复方法是易位燃烧和微生物降解 近几年，利用植物降解和根圈微生物降解可以有效修复有机物污染土壤1 有机污染物植物降解的途径,途径有两条： 1）吸收到体内降解； 植物根对中度憎水有机物有很高的去除效果 中度憎水有机物：BTEX，氯代溶剂，短链脂肪族化合物 在植物体内的去向：降解，矿化成CO2和水，残片进入木质结构苯并（）芘 Benzo()pyrene,,2）通过根分泌物中的一些物质直接或间接的在根部将其降解 作用包括：络合，降解土壤酶的直接降解作用 植物根可以产生各种用于分解有机物的酶类,修复举例,苯并（）芘 Benzo()pyrene,修复举例,Kruger等（1997）工作（利用Kochia吸收阿特拉津）； Gurrison等（2000）工作（利用水生植物伊乐藻和陆生植物野葛降解DDT）； Gao等（2000）工作(DDT, TNT)；,2 多环芳烃污染土壤的植物修复,植物降解PAHs的有效性： 许多试验均表明，在有植物的土壤中，PAHs的降解速率比没有植物的土壤显著提高。

植物显著促进PAHs挥发1）植物对PAHs的修复机理,（1） 羟基化作用 14C标记试验 苯并（）芘 Benzo()pyrene，,（1） 羟基化作用,（2）酶氧化降解,1）植物对PAHs的修复机理,,Cytochrome P450 is a family of the body's more powerful detox enzymes. Over 60 key forms are known, with hundreds of genetic variations possible, producing a wide variety of susceptibility to specific toxins.,细胞色素P450是一种多功能氧化还原酶，它可以使药物的烃基及芳香基羟化，使硝基及偶氮化合物还原成氨基，因它的一氧化碳结合物的吸收光谱高峰在450nm处，故叫P4502）影响PAHs降解率的因素,（1） 浓度 表4-11 苜蓿草对土壤中PAHs及矿物油的降解率,PAHs降解率随浓度增加而增加； PAHs降解率随矿物油的加入而减少,,,,,,,2）影响PAHs降解率的因素,无肥时，PAHs降解率随浓度增加而减少； 有机肥显著提高PAHs降解率，且以高污染水平为大。

无作物,（2）有机肥,,无肥时，PAHs降解率随浓度增加而减少； 有机肥显著提高PAHs降解率，且以高污染水平为大； 作物显著促进PAHs的降解有作物,（3）特性菌 表4-12 专性真菌对土壤中PAHs及矿物油降解率的影响,2）影响PAHs降解率的因素,投加特性真菌增加PAHs和矿物油降解率； 作物提高PAHs降解率，但以中低污染水平为明显投加专性细菌对PAHs和矿物油降解率作用不明显； 作物提高PAHs降解率表4-13 专性细菌对土壤中PAHs 及矿物油降解率的影响,2）影响PAHs降解率的因素,（4）与PAHs单一污染水平的关系 注:NAP表示萘;AC/FU表示苊烯/芴;PHE表示菲;AN表示蒽;FLA表示萤蒽;PY表示芘; B〔a〕A/CHY 表示苯〔a〕蒽/,不同PAHs、不同污染水平的降解性不一样,3）重污染土壤PAHs的降解调控,4）修复过程中PAHs次生污染现象,表16 不同有机肥量对苜蓿草和水稻种植土壤中矿物油降解率影响,旱地苜蓿和水稻对矿物油降解率逐年增加； 降解率随污染水平增加而增加第一年,旱地苜蓿和水稻对PAHs降解率第二年出现负降解； 水田负增加更明显表4-17 不同有机肥量对苜蓿草和水稻种植土壤中PAHs降解率影响,,第二年,,,,第七节 放射性污染的植物修复,切尔诺贝利核电站,切尔诺贝利核电站 核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍 直接损失 死亡人数：9.3万人 致癌人数：27万人 经济损失：5千亿美元 实际 最后150万人死亡 100万平方公里被严重污染 300万平方公里被污染 900万人受害,,核电站对环境影响较大的核素,氚: 半衰期为12.43a 氪-85半衰期是10.76a 氙-133 半衰期5.29d 锶-90半衰期为27.7a，主要产物6% 铯-137（半衰期30a），主要产物5% 碘-131 半衰期8.3d 钴-60 半衰期5.27 a,放射性污染植物修复,,核试验、核电站及同位素应用等造成大量放射性污染点。

放射性累积植物： Entry et al(1989)发现桉树一个月可以去除土壤中31%的137Cs和11.3%的90Sr Whicher et al(1960)发现水生植物天胡荽(Hydrocotyle spp.)积累137Cs和90Sr的能力较强荽sui,天胡荽,别名 满天星、破铜钱、落得打放射性污染修复方法,放射性污染治理技术应根据各种放射性核素的环境化学特性、沉积特性以及放射性衰变速率等进行选择 对于表层土壤“通常的处理方法是集中挖掘后运送至偏远废物处理场填埋 地表水或地下水污染处理产生的放射性淤泥&沉积物亦如此处理 其他的物理化学方法还有土壤清洗、离子交换、螯合剂浸取、絮凝技术及反渗透超滤技术等 然而“大面积低剂量的污染”上述技术均不大适用 近年来植物修复技术迅猛发展“使大面积低剂量放射性污染治理有了一种新的选择铀土壤污染修复的研究进展,朱永官1，陈保冬1，Iver Jakobsen2 1-中科院生态环境研究中心 2-丹麦Risoe国家实验室,铀(Uranium)污染土壤的修复,化学修复：主要通过添加化学物质钝化或活化土壤中的铀，从而达到修复； 物理修复：挖掘、搬运和填埋（费力和昂贵）； 植物修复：通过种植绿色植物来去除土壤的铀-环境友好，但比较耗时； 植物固定：通过种植绿色植物来降低土壤中铀向其他介质的传递；,植物对铀的吸收,植物生长介质中磷可能会抑制植物对铀的吸收积累,Ebbs et al., 1998,植物对铀的吸收,植物生长介质pH会影响植物对铀的吸收积累及其 在体内的传输,Ebbs et al., 1998,植物对铀的吸收,不同植物对铀的吸收积累存在显著差异,植物对铀的吸收,土壤中添加有机酸可以显著提高植物对铀的吸收积累,羟乙基乙烯 二胺三醋酸(HEDTA),但是在铀污染土壤修复研究中对植物根际 的研究还相当缺乏 特别是对最为广泛存在的菌根共生关系对植物吸收积累铀的影响几乎没有研究,,,丛枝菌根减轻宿主植物重金属毒害的机制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,改善植物矿质营养促进植物生长,菌根结构直接吸附固定重金属,限制重金属自根系向地上部运输,,改变菌根际理化性状降低重金属活性,Rufyikiri G, Thiry Y, Declerck S. 2003. New Phytologist 158: 391-399.,,,中室（主根室）,外室,,,,U,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,对照 外根室 菌丝室 菌根室,,,,,U 放射性活度浓度 (Bq g-1 f.wt),,菌丝室,菌根室,菌丝体,外室中根系,中室中根系,276A,-,9.8A,265A,49A,10.9A,丛枝菌根根外菌丝能够吸收U并将U运转至离体培养根器官,丛枝菌根真菌在植物吸收和累积铀过程中的作用,分室培养系统,宿主植物：苜蓿（Medicago trunctula L. cv Jemalong),菌根真菌：Glomus intraradices (BEG87),研究目的： 活体条件下考察 （1）菌根真菌对植物 吸收和累积铀的影响（菌根效应）； （2）根系、菌根和根外菌丝吸收铀的比较； （3）施用磷肥对根系或真菌吸收铀的影响（P-U交互作用）。

分室培养系统的建立过程（三个试验因素：接种处理、分室方式及施磷处理）,2003-04-03,0,200,400,600,800,0,5,10,15,20,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0,50,100,150,200,250,238U Concentration (ng g-1),0,50,200,P addition levels in compartment B (mg kg-1),Coarse mesh-M,Coarse mesh+M,Fine mesh-M,Fine mesh+M,,,,,238U concentration in shoots (A), roots in compartment A (B) and compartment B (C) of medic plants under different compartmentation and P application treatments. By analysis of variance, inoculation, mesh type and the interaction of mesh type with P addition were highly significant for both shoot and root in compartment A (P0.01). Inoculation and P addition showed highly significant interaction (P0.001) for root in compartment B.,(A),(B),(C),roots in compartment A,238U concentration in shoots,roots in compartment B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.00,0.05,0.10,0.15,0.20,0,50,200,Shoot to root ratio of total U uptake,,Coarse mesh-M,Coarse mesh+M,Fine mesh-M,Fine mesh+M,Shoot to root (from compartment A) ratio of total uranium uptake by medic plants as influenced by different compartmentation and P addition treatments. By analysis of variance, inoculation and mesh size (P0.001), and the interactions among inoculation, mesh size and P addition (P0.01) were highly significant.,,,,P addition levels in compartment B (mg kg-1),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,菌根效应及其机制,磷矿粉铀污染控制,复合污染土壤治理,强化尾矿植物固定,三个施磷处理: 不施磷(P0), 施2%磷矿粉(PR)或 50 mg KH2PO4-P kg-1(P50),野生型 (WT)和无根毛突变体 (Brb) 大麦(Hordeum。