环境污染修复

环境污染修复环境污染修复土壤污染及修复 二、土壤污染修复 （一）我国土壤污染修复的形势 我国于2006年开展了全国首次土壤污染状况调查，以全面、系统、准确掌握我国土壤污染的真实情况，有效防治土壤污染，确保百姓身体健康。土壤污染及修复 二、土壤污染修复 （一）我国土壤污染修复的形势 调查的主要任务有：1.开展全国土壤环境质量状况调查与评价。2.开展重点区域土壤污染风险评估与安全等级划分。3.开展全国土壤背景点环境质量调查与对比分析。4.开展污染土壤修复与综合修复试点。5.建设土壤环境质量监督管理体系。土壤重金属污染修复技术 由由于于土土壤壤重重金金属属污污染染具具有有以以上上特特点点，且且可可经经由由水水环环境境直直接接毒毒害害植植物物体体，并并可可最最终终通通过过食食物物链链危危害害人人类类健健康康。因因此此，其其治治理理和和恢复的难度大，但又显得极为迫切。恢复的难度大，但又显得极为迫切。土壤重金属污染特点土壤重金属污染特点表聚性表聚性长期性长期性不可逆性不可逆性 隐蔽性隐蔽性综合国内外各种研究，修复措施主要有四种：综合国内外各种研究，修复措施主要有四种：工程措施工程措施物理化学修复物理化学修复生物修复生物修复农业生态修复农业生态修复工程措施工程措施 主要包括主要包括客土客土、换土换土和和深耕翻土深耕翻土等措施。等措施。深耕翻土用于深耕翻土用于轻度轻度污染的土壤，而客土和换土污染的土壤，而客土和换土则是用于则是用于重重污染区的常见方法。工程措施是比污染区的常见方法。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。还要对换出的污土进行堆放或处理。物理化学修复电动修复电动修复 污染土壤污染土壤通电流通电流金属离子等向电极运输金属离子等向电极运输集中收集处理集中收集处理达到治污目的达到治污目的 电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，电动修复是一种原位修复技术，不搅动土层，并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。并可以缩短修复时间，是一种经济可行的修复技术。电热修复电热修复 污染土壤污染土壤高频电压产生电磁波高频电压产生电磁波热能热能对土壤加热对土壤加热污染物从土中解吸污染物从土中解吸挥发性重金属分离挥发性重金属分离达到修复目的达到修复目的熔化土壤熔化土壤冷却后形成玻璃态物质冷却后形成玻璃态物质土壤淋洗土壤淋洗 污染土壤污染土壤淋洗液淋洗淋洗液淋洗土壤固相中重金属土壤固相中重金属土壤液相中土壤液相中将液相回收处理将液相回收处理达到修复目的达到修复目的化学修复化学修复 污染土壤污染土壤加入改良剂加入改良剂降低重金属生物有效性降低重金属生物有效性达到修复目的达到修复目的有机污染土壤修复技术体系按修复场地分类按修复场地分类（1 1）原位（原位（原位（原位（in situin situ）修复：修复：修复：修复：污染土壤气体提取法污染土壤气体提取法(SVE)SVE)；井中汽提法（井中汽提法（In-well Vapor StrippingIn-well Vapor Stripping）；）；生物通气；生物通气；空气搅动法（空气搅动法（Air SpargingAir Sparging）原位冲洗、淋洗；原位冲洗、淋洗；加热方法；加热方法；处理墙方法；处理墙方法；原位稳定原位稳定固化方法；固化方法；电动力学方法；电动力学方法；原位微生物修复方法；原位微生物修复方法；植物微生物联合修复方法等。植物微生物联合修复方法等。有机污染土壤修复技术体系按修复场地分类按修复场地分类异位（异位（异位（异位（ex situex situ）修复：修复：修复：修复：气提法；气提法；气提法；气提法；泥浆反应器修复；泥浆反应器修复；泥浆反应器修复；泥浆反应器修复；土壤耕作法；土壤耕作法；土壤耕作法；土壤耕作法；土壤堆腐；土壤堆腐；土壤堆腐；土壤堆腐；焚烧法；焚烧法；焚烧法；焚烧法；客土法；客土法；客土法；客土法；预制床；预制床；预制床；预制床；淋洗淋洗淋洗淋洗/萃取；萃取；萃取；萃取；淋洗生物反应器联合修复；淋洗生物反应器联合修复；淋洗生物反应器联合修复；淋洗生物反应器联合修复；有机污染土壤修复技术体系按照技术类别分类按照技术类别分类（1 1）物理化学修复）物理化学修复）物理化学修复）物理化学修复：加热方法；稳定固化法；淋洗；萃取；电动力学等加热方法；稳定固化法；淋洗；萃取；电动力学等加热方法；稳定固化法；淋洗；萃取；电动力学等加热方法；稳定固化法；淋洗；萃取；电动力学等（2 2）生物修复：）生物修复：）生物修复：）生物修复：微生物修复；生物通气、泥浆反应器、预制床等微生物修复；生物通气、泥浆反应器、预制床等微生物修复；生物通气、泥浆反应器、预制床等微生物修复；生物通气、泥浆反应器、预制床等 植物修复；湿地修复；菌根修复等；植物修复；湿地修复；菌根修复等；植物修复；湿地修复；菌根修复等；植物修复；湿地修复；菌根修复等；植物微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等；植物微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等；植物微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等；植物微生物联合修复；菌根菌剂联合修复等；（3 3）物理化学生物联合修复：）物理化学生物联合修复：）物理化学生物联合修复：）物理化学生物联合修复：淋洗反应器联合修复等。淋洗反应器联合修复等。淋洗反应器联合修复等。淋洗反应器联合修复等。污染土壤修复工作流程污染土壤修复工作流程可处理计划系统分析应急对策长期对策净化处理稳定处理原位修复异位修复原位分解原位提取分离分解净化原位稳定异位稳定有机污染修复技术的流程及原理有机污染修复技术的流程及原理原位修复技术原位修复技术（1 1）原位生物修复一般流程）原位生物修复一般流程）原位生物修复一般流程）原位生物修复一般流程：生物修复原位处理方式示意图有机污染修复技术的流程及原理原位修复技术原位修复技术（2 2）生物通风技术一般流程）生物通风技术一般流程）生物通风技术一般流程）生物通风技术一般流程：生物通风原位处理方式示意图有机污染修复技术的流程及原理异位修复技术异位修复技术（1 1）泥浆反应器技术一般流程）泥浆反应器技术一般流程）泥浆反应器技术一般流程）泥浆反应器技术一般流程：反应器系统示意图有机污染修复技术的流程及原理异位修复技术异位修复技术（1 1）泥浆反应器技术一般流程）泥浆反应器技术一般流程）泥浆反应器技术一般流程）泥浆反应器技术一般流程：生物反应器修复系统示意图有机污染修复技术的流程及原理异位修复技术异位修复技术（2 2）挖掘堆置法）挖掘堆置法）挖掘堆置法）挖掘堆置法：挖掘堆置法系统示意图桶箱空气过滤器和泵砾石层污染土壤（3 3）土壤耕作法）土壤耕作法）土壤耕作法）土壤耕作法：土壤淋洗法土壤淋洗法対象：対象：重金属、重金属、农药、农药、油等油等车载式固定式淋洗机械分离装置30m3/h处理能力淋洗修复工程热处理：热处理：直接加入使污染物挥发或分解，间接加热使污染物挥发；针对高浓度土壤污染。対象：VOCs、水银、农药、油等；优点：可使VOCs完全实现无害化；日处理能力可达200t。实际工程污染土壤外热装置修复土壤焚烧装置烟囱热交换填埋热解气体化学试剂热处理典型流程：热处理典型流程：电渗析：电渗析：电渗析：电渗析：土壤处理槽电极槽点源絮凝沉淀回收给水给水泵给水塔抽水泵处理墙：处理墙：土地耕作土地耕作Composting生物通风生物通风强化堆置强化堆置一般混合处理油污染土壤高浓度污染土壤低浓度污染土壤无污染土壤回填清洁土壤土壤淋洗表面活性剂污染土壤洗净土壤洗净水油水分离油层吸附处理或回收材料废弃材料水层排水处理排水处理处理水达标排放原位或异位生物修复营养盐加热系统污染土壤Air石油污染修复一般流程有机污染修复技术的流程及原理石油污染土壤修复石油污染土壤修复生物修复生物修复 生物修复是利用生物技术治理污染土壤的一种新方法。利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性。主要包含植物修复技术与微生物修复技术两种方法。u植物修复植物修复(phytoremediation):利用植物及利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解等作用来清除污染环境中的污染物质。降解等作用来清除污染环境中的污染物质。生物修复基本概念和修复机理生物修复基本概念和修复机理p植物修复发展历程n无意识地利用植物处理排泄物n20世纪初，有意识地利用植物生态系统处理废弃物和污水无害化n1970s后，发展污水的土地处理系统，成为城市生活废水的处理技术；废弃矿山的复垦，污泥的处理和农业应用，植物耐性机理的研究n1980s,Chaney 提出利用超积累植物清除土壤重金属污染，形成植物修复概念。植物对污染物的修复机理植物对污染物的修复机理-有机物的吸收积累和代谢有机物的吸收积累和代谢l某些植物能在体内代谢或矿化有机物，使某些植物能在体内代谢或矿化有机物，使其失活；其失活；l但多数但多数研究只证明了植物仅能通过酶催化研究只证明了植物仅能通过酶催化氧化降解有机物；氧化降解有机物；l降解产物的进一步降解产物的进一步深度氧化过程深度氧化过程研究还很研究还很缺乏；缺乏；l为提高植物修复效率，可利用为提高植物修复效率，可利用基因工程基因工程技技术增强植物的降解能力术增强植物的降解能力植物对有机污染物的吸收途径植物对有机污染物的吸收途径对气态污染物的粘附和吸收对气态污染物的粘附和吸收对水溶态污染物的吸收对水溶态污染物的吸收p植物粘附污染物的数量植物粘附污染物的数量,主要决定于植物表主要决定于植物表面积的大小和粗糙程度面积的大小和粗糙程度,某些植物还可分泌某些植物还可分泌油脂、黏液油脂、黏液,如去杉、油松等如去杉、油松等;p气孔是叶片吸收污染物的主要部位气孔是叶片吸收污染物的主要部位,但高浓但高浓度污染物可对叶片造成损害度污染物可对叶片造成损害,如二氧化硫可如二氧化硫可导致植物气孔张开和关闭的机能瘫痪导致植物气孔张开和关闭的机能瘫痪,臭氧臭氧可损害叶片的栅栏组织可损害叶片的栅栏组织.气态污染物气态污染物水溶态污染物水溶态污染物主要通过根吸收主要通过根吸收叶片也能吸收水溶态物质叶片也能吸收水溶态物质F水溶态的污染物到达根表面，主要有两水溶态的污染物到达根表面，主要有两条途径：条途径：一条是质体流途径一条是质体流途径(massflow)，即污染，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部；一起到达植物根部；另一条是扩散途径另一条是扩散途径(diffusion)，即通过，即通过扩散到达根表面。扩散到达根表面。F叶片对农药通过气孔吸收与角质层吸收。叶片对农药通过气孔吸收与角质层吸收。附着性能是影响药效的重要因素。表面活性附着性能是影响药效的重要因素。表面活性剂能显著降低表面张力，改善药液在叶面的剂能显著降低表面张力，改善药液在叶面的附着性附着性,从而提高吸收。从而提高吸收。如如:刘支前等发现不加任何表面活性剂时，刘支前等发现不加任何表面活性剂时，草甘膦药液不能直接经蚕豆叶面气孔吸收；草甘膦药液不能直接经蚕豆叶面气孔吸收；添加添加0.5的有机硅表面活性剂后，气孔吸的有机硅表面活性剂后，气孔吸收率可达收率可达85.4。自然来源：自然来源：工业矿床和岩石风化而工业矿床和岩石风化而成的地表土壤成的地表土壤重重金金属属来来源源人为来源人为来源生产活动生产活动农药肥料农药肥料交通运输交通运输废弃物废弃物废水废气废水废气植物对重金属吸收积累植物对重金属吸收积累土壤中重金属土壤中重金属本身所存在的形态本身所存在的形态可分为：水可分为：水溶态、有机质结合态、碳酸盐结合态、溶态、有机质结合态、碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态以及包含于矿物晶格中的残氧化物结合态以及包含于矿物晶格中的残渣态。渣态。从植物的从植物的可利用性可利用性可分为可吸收态、交换态、可分为可吸收态、交换态、难吸收态。难吸收态。重金属的游离离子及螯合离子易被植物所吸重金属的游离离子及螯合离子易被植物所吸收，残渣态的难被植物吸收，收，残渣态的难被植物吸收，介于两者介于两者之间之间的则为交换态。的则为交换态。植物修复的优点植物修复的优点适用污染因子适用污染因子广泛广泛，不仅适合重金属，同，不仅适合重金属，同时可治理有机物污染。时可治理有机物污染。从生态学角度看，有利于污染地生态恢复，从生态学角度看，有利于污染地生态恢复，美化环境。美化环境。以以太阳能太阳能为动力，成本低，适合大面积修为动力，成本低，适合大面积修复推广。复推广。修复费用约为修复费用约为540美元吨，而填埋美元吨，而填埋的费用为的费用为100500美元吨。尤其适于低浓度美元吨。尤其适于低浓度条件。条件。不会引起二次污染不会引起二次污染，特别是不会对地下水，特别是不会对地下水构成污染。构成污染。修修复复模模式式植物提取植物提取(phytoextraction)植物挥发植物挥发(phytovolatilization)植物稳定植物稳定(phytostabilization)植物降解植物降解(phytodegradation)第二节第二节 污染土壤修复模式污染土壤修复模式p植物提取植物提取:利用植物根系吸收重金属元素，利用植物根系吸收重金属元素，并经过植物体内一系列复杂的生理生化过并经过植物体内一系列复杂的生理生化过程，将重金属元素程，将重金属元素从从根部转运至植物地上根部转运至植物地上部分部分，再进行收割处理。，再进行收割处理。p根据实施的策略不同，植物提取技术可分根据实施的策略不同，植物提取技术可分为为连续植物提取连续植物提取和和诱导植物诱导植物提取。提取。植物提取植物提取第一种情况第一种情况（连续植物提取）：植物在整个生命（连续植物提取）：植物在整个生命周期中都能吸收、转运、积累和忍耐高含量的重金周期中都能吸收、转运、积累和忍耐高含量的重金属属第二种情况第二种情况：某些植物只能在某些植物只能在一段时期一段时期内吸收重内吸收重金属，或整个生命期中都吸收但吸收量很低金属，或整个生命期中都吸收但吸收量很低第二种情况下，人们辅以络合剂等理化措施诱导植第二种情况下，人们辅以络合剂等理化措施诱导植物积累更多金属元素，这就是诱导植物提取。物积累更多金属元素，这就是诱导植物提取。诱导植物提取举例：在芥菜营养生长旺盛期施用诱导植物提取举例：在芥菜营养生长旺盛期施用络合剂可显著提高土壤中植物有效态络合剂可显著提高土壤中植物有效态Cu，使，使土壤水浸提态土壤水浸提态Cu和交换态和交换态Cu显著上升，从而芥菜显著上升，从而芥菜中中Cu的含量明显增加的含量明显增加植物提取技术与其他修复模式的植物提取技术与其他修复模式的区别之处区别之处在于重金属地上部分含量的不同。在于重金属地上部分含量的不同。因而植物提取技术要求植物能从根部吸收因而植物提取技术要求植物能从根部吸收重金属离子，还能有较高的重金属离子，还能有较高的地上部分转运地上部分转运能力能力。金属离子首先进入根部细胞，通过共质体金属离子首先进入根部细胞，通过共质体的运输穿越根内皮层中的凯氏带，进入中的运输穿越根内皮层中的凯氏带，进入中柱送达木质部，再与木质部中大量存在的柱送达木质部，再与木质部中大量存在的有机酸和氨基酸结合运往地上部分有机酸和氨基酸结合运往地上部分印度芥菜在高浓度可溶性印度芥菜在高浓度可溶性Pb营养液中培养营养液中培养一段时间后一段时间后,茎中茎中Pb含量达到含量达到1.5；印度芥菜还能吸收积累印度芥菜还能吸收积累Cr、Cu、Zn、Cd、Ni等重金属等重金属植物提取植物提取/例子例子 为植物修复的核心部分，最早的概念于为植物修复的核心部分，最早的概念于1977年年Brooks提出，现在接近成熟提出，现在接近成熟重金属超积累植物重金属超积累植物东南景天东南景天(Sedum alfredii H)由由杨肖娥等发现的杨肖娥等发现的第一种第一种Zn 超富集超富集植物。地上部的植物。地上部的Zn含量达含量达5000ppm.富集系富集系数达数达1.9以上。以上。蜈蚣草（蜈蚣草（Pteris vittata Linn.）第一种在第一种在我国发现的我国发现的As超富集植物，由陈同斌等发现超富集植物，由陈同斌等发现图图1 1 重金属重金属zn/cdzn/cd超积累植物十字花科的天蓝遏超积累植物十字花科的天蓝遏蓝菜（蓝菜（thlaspi caerulescens）。图2 铜草 （海洲香薷）吸收吸收Pb，ZnCd商陆(Mn)*超积累植物地上部分的重金属含量是同等生超积累植物地上部分的重金属含量是同等生境条件下其他普通植物含量的境条件下其他普通植物含量的100倍倍以上；以上；*在污染地生长旺盛，生物量大，能在污染地生长旺盛，生物量大，能正常正常完成完成生活史；生活史；*富集系数富集系数(BCF)和转运系数和转运系数(TF)都都大于大于l。一。一般而言，植物体内重金属临界含量为般而言，植物体内重金属临界含量为Zn:l0000mgkg,Cd:l00mgkg,Au:lmgkg,Pb、Cu、Ni、Co均为均为1000mgkg.超积累植物特征超积累植物特征富集系数富集系数地上部器官中重金属含量地上部器官中重金属含量土壤中重金属含量土壤中重金属含量转运系数转运系数茎叶中重金属含量茎叶中重金属含量根部重金属含量根部重金属含量过渡类型过渡类型有一些植物虽然达不到上述各项指标，有一些植物虽然达不到上述各项指标，但比起一般的植物能忍耐一定程度的但比起一般的植物能忍耐一定程度的重金重金 属，文献资料上多称为属，文献资料上多称为富集植物富集植物p长期生长于污染土壤中的植物对环境胁迫往往形长期生长于污染土壤中的植物对环境胁迫往往形成了三类适应模式，各自特点为成了三类适应模式，各自特点为:F抵御：抵御：与根际周围的各类真、细菌组成菌根，形与根际周围的各类真、细菌组成菌根，形成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。成防御体系共同抵制外界污染物质的侵害。F忍耐：忍耐：无法构建防御体系，但可形成一定的忍耐无法构建防御体系，但可形成一定的忍耐特性，体内重金属含量高于普通植物，即使脱离特性，体内重金属含量高于普通植物，即使脱离重金属污染土壤仍能自然成活，称为富集植物。重金属污染土壤仍能自然成活，称为富集植物。F利用：利用：因为自身生理的需要，土壤中污染物质含因为自身生理的需要，土壤中污染物质含量要达到一定数值才能成活，称为超积累植物。量要达到一定数值才能成活，称为超积累植物。如比苏草在如比苏草在Cu含量小于含量小于100gkg的土壤中不的土壤中不能正常生长。根据其这一特性，某种重金属的超能正常生长。根据其这一特性，某种重金属的超积累植物往往还能成为金属矿藏的指示植物。积累植物往往还能成为金属矿藏的指示植物。植物对污染环境的适应模式植物对污染环境的适应模式地域来看地域来看，多分布于富含重金属的矿区；多分布于富含重金属的矿区；植物分类植物分类来看，多位于几个类别之内，如来看，多位于几个类别之内，如Ni主要颁布于主要颁布于“五科五科”、“十属十属”；农田杂草也可能是超积累植物的一个重要来农田杂草也可能是超积累植物的一个重要来源库。如魏树和等发现了源库。如魏树和等发现了8种对种对Cd具有超积具有超积累性的杂草累性的杂草超积累植物分布超积累植物分布首先，首先，大部分植物植株矮小，生长缓慢，且不易机大部分植物植株矮小，生长缓慢，且不易机械化作业；械化作业；其次，其次，多为野生型植物，对生物气候条件的要求也多为野生型植物，对生物气候条件的要求也比较严格，区域性分布较强，引种受到严重限制；比较严格，区域性分布较强，引种受到严重限制；再次，再次，专一性强，只作用于一种或两种特定的重金专一性强，只作用于一种或两种特定的重金属元素，对土壤中其他含量较高的重金属表现出中属元素，对土壤中其他含量较高的重金属表现出中毒症状；毒症状；最后，最后，植物器官往往会腐烂、落叶，最终重金属重植物器官往往会腐烂、落叶，最终重金属重返土壤。返土壤。超积累植物的局限性超积累植物的局限性p植物吸收重金属植物吸收重金属本质上本质上是否为植物在特定是否为植物在特定环境下的特定生理生化反应环境下的特定生理生化反应p植物耐重金属毒害的植物耐重金属毒害的机制机制包括：细胞区域包括：细胞区域化作用；主动外排；螯合作用目前诱导化作用；主动外排；螯合作用目前诱导植物生成配位体是其研究热点植物生成配位体是其研究热点p另外还可通过另外还可通过基因手段基因手段，促进植物基因改，促进植物基因改良，提高积累量良，提高积累量植物积累重金属的分子生物学研究植物积累重金属的分子生物学研究I.寻找更多超积累植物，尤其能同时富集不同重金寻找更多超积累植物，尤其能同时富集不同重金属元素的植物的寻找，加强对现有野生超积累植属元素的植物的寻找，加强对现有野生超积累植物的人工引种、驯化研究；物的人工引种、驯化研究；II.分子水平上的植物耐金属性研究，从基因水平上分子水平上的植物耐金属性研究，从基因水平上探明植物对重金属耐性的根源所在；探明植物对重金属耐性的根源所在；III.各种重金属元素在不同植物体内的储存及分布特各种重金属元素在不同植物体内的储存及分布特征研究；征研究；IV.超积累植物根际环境对重金属吸收作用的影响超积累植物根际环境对重金属吸收作用的影响超积累植物研究展望超积累植物研究展望含义：含义：植物将挥发性污染物吸收到体内后再将植物将挥发性污染物吸收到体内后再将其转化为气态物质，释放到大气中。其转化为气态物质，释放到大气中。植物挥发和土壤根际微生物的活动密切相关植物挥发和土壤根际微生物的活动密切相关缺点：缺点：挥发性重金属经植物体进人大气最终沉挥发性重金属经植物体进人大气最终沉入土壤或水体，会产生二次污染入土壤或水体，会产生二次污染挥发举例：植物从土壤吸收汞再向大气挥发；挥发举例：植物从土壤吸收汞再向大气挥发；硒以二甲基硒和二甲基二硒挥发。硒以二甲基硒和二甲基二硒挥发。植物挥发植物挥发含义：含义：利用植物吸收和沉淀来固定土壤中利用植物吸收和沉淀来固定土壤中的大量有毒重金属，以降低其生物有效性的大量有毒重金属，以降低其生物有效性并防止其进入地下水和食物链，从而减少并防止其进入地下水和食物链，从而减少环境和人类健康的污染风险。环境和人类健康的污染风险。适用于相对不易移动的物质。适用于相对不易移动的物质。主要应用在采矿、废气干沉降、污泥处置。主要应用在采矿、废气干沉降、污泥处置。缺点：缺点：并未将重金属从土壤中彻底清除，并未将重金属从土壤中彻底清除，当土壤环境发生变化时仍可能重新活化恢当土壤环境发生变化时仍可能重新活化恢复毒性。复毒性。植物稳定植物稳定含义：含义：指污染物被植物根系吸收后通过指污染物被植物根系吸收后通过体内代谢活动来过滤、降解污染物质的体内代谢活动来过滤、降解污染物质的毒性。毒性。如六价如六价Cr生物有效性最强，通过植物根生物有效性最强，通过植物根系的降解作用后变成低价态的三价系的降解作用后变成低价态的三价Cr，毒性大大减弱毒性大大减弱植物的降解作用与植物的降解作用与根际土壤环境根际土壤环境密切相密切相关。根际分泌物的存在，使土壤理化性关。根际分泌物的存在，使土壤理化性质，如质，如pH值、氧化还原电位、微生物组值、氧化还原电位、微生物组成等显著改变成等显著改变植物降解过滤植物降解过滤植物修复有机污染的三种机制植物修复有机污染的三种机制直接吸收并积累非植物毒性直接吸收并积累非植物毒性的代谢物的代谢物；释放促进生物化学反应的酶释放促进生物化学反应的酶；强化根际降解作用强化根际降解作用.植物可在新的植物结构中贮藏，可使其代谢植物可在新的植物结构中贮藏，可使其代谢或矿化，还可使其挥发或矿化，还可使其挥发;去毒作用可将原来的化学品转化为对植物无去毒作用可将原来的化学品转化为对植物无毒的代谢物如木质素等，贮藏于植物细胞内。毒的代谢物如木质素等，贮藏于植物细胞内。影响因素影响因素:土壤水中的浓度和植物的吸收率、土壤水中的浓度和植物的吸收率、蒸腾率。蒸腾率。植物的吸收率取决于污染物的物化植物的吸收率取决于污染物的物化特性和植物本身特性和植物本身;蒸腾作用是决定污染物吸蒸腾作用是决定污染物吸收速率的关键变量，它又与多种条件相关收速率的关键变量，它又与多种条件相关.直接吸收直接吸收与植物酶有关的有机物降解非常快，致与植物酶有关的有机物降解非常快，致使化学污染物从土壤中的解吸和质量转移使化学污染物从土壤中的解吸和质量转移成为成为限速步骤限速步骤.植物死亡后，酶释放到环境中还可以植物死亡后，酶释放到环境中还可以继继续发挥分解续发挥分解作用作用;但但游离的酶系在低游离的酶系在低pH值、高金属浓度和值、高金属浓度和细菌毒性下会被摧毁或钝化，而植物体内细菌毒性下会被摧毁或钝化，而植物体内的酶则可得到保护的酶则可得到保护.释放酶释放酶污染物通过根际污染物通过根际吸附吸收吸附吸收而进入植物体而进入植物体内；内；植物通过向根际分泌氨基酸、糖类等小分植物通过向根际分泌氨基酸、糖类等小分子子有机物有机物而刺激微生物的大量繁殖，可间而刺激微生物的大量繁殖，可间接促进污染物的根际微生物降解；接促进污染物的根际微生物降解；植物还可通过根际植物还可通过根际向土壤输氧向土壤输氧，改变根际，改变根际周围的氧化还原条件周围的氧化还原条件强化根际降解强化根际降解 微生物在修复被重金属污染的土壤方面具微生物在修复被重金属污染的土壤方面具有独特的作用。其主要作用有独特的作用。其主要作用原理原理是：微生物可是：微生物可以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附以降低土壤中重金属的毒性；微生物可以吸附积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从积累重金属；微生物可以改变根际微环境，从而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率而提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率微生物修复技术微生物修复技术(bioremediation)农业生态修复农业生态修复 农业生态修复主要包括两个方面：农艺修复措施生态修复。土壤重金属污染修复技术研究展望 采用工程、物理化学方法修复重金属污染土壤，具有一定的局限性，难以大规模处理污染土壤，并且成本高，破坏土壤本身结构，易造成二次污染，对环境扰动大。农业生态措施又存在周期长，效果不显著的特点。植物修复在重金属污染治理中具有不可替代的优势，并以其治理过程的原位性、治理成本的低廉性、管理与操作的简易性及环境美学的兼容性而日益受到人们的重视，并成为污染土壤修复研究的热点之一。因此，具有广阔的应用前景。以下几个方面将成为该领域研究的重点。超累积植物筛选与培育超累积植物筛选与培育 超累积植物超累积植物是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体，往往生是在重金属胁迫条件下的一种适应性突变体，往往生长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很强的富集专一。因此，长缓慢，生物量低，气候环境适应性差，具有很强的富集专一。因此，筛选、培育吸收能力强，同时能吸收多种重金属元素，且生物量大的筛选、培育吸收能力强，同时能吸收多种重金属元素，且生物量大的植物是生物修复的一项重要任务。针对某一具体重金属的超积累植物植物是生物修复的一项重要任务。针对某一具体重金属的超积累植物一般要求其地上部分重金属含量大于一个临界值（表一般要求其地上部分重金属含量大于一个临界值（表1 1）。）。元素元素CdNiPbCuZnMn临界值临界值1001000100010001000010000表表1 超积累植物重金属含量临界值超积累植物重金属含量临界值 mg/kgmg/kg-1-1 转基因植物转基因植物(Transgenic plants)(Transgenic plants)目前已发现的超积累植物大多存在目前已发现的超积累植物大多存在根根系浅系浅、生物量小生物量小、生长缓慢生长缓慢等缺点，使得等缺点，使得其修复周期较长。这使植物修复的工程应其修复周期较长。这使植物修复的工程应用受到限制，而经用受到限制，而经基因改造基因改造的植物则可提的植物则可提高其应用性高其应用性 。其他强化措施其他强化措施 添加添加螯合剂螯合剂(如如EDTA)EDTA)，可以显著提高土壤中的金属活，可以显著提高土壤中的金属活性及植物的吸收、转移能力。但是，施用螯合剂在增加土性及植物的吸收、转移能力。但是，施用螯合剂在增加土壤中重金属生物有效性的同时，也增加了重金属离子的移壤中重金属生物有效性的同时，也增加了重金属离子的移动性，从而有可能对地下水的重金属污染带来更大的危险动性，从而有可能对地下水的重金属污染带来更大的危险性。性。另外，可以通过向土壤中添加另外，可以通过向土壤中添加土壤酸化剂土壤酸化剂、营养物营养物、甚至甚至微生物微生物等途径来增强植物修复作用，其等途径来增强植物修复作用，其机理机理可以是增可以是增强土壤中重金属的生物有效性，或者是增加超积累植物的强土壤中重金属的生物有效性，或者是增加超积累植物的生长量。生长量。生物修复综合技术的研究生物修复综合技术的研究 重金属污染土壤的修复是一个系统工程，重金属污染土壤的修复是一个系统工程，单一的修复技术很难达到预期效果，必须以单一的修复技术很难达到预期效果，必须以植植物修复物修复为主，辅以为主，辅以物理化学物理化学、微生物微生物及及农业生农业生态措施态措施，增加重金属的生物有效性，促进植物，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，从而提高植物修复的综合效率。的生长和吸收，从而提高植物修复的综合效率。因此，因此，生物修复综合技术生物修复综合技术将是今后重金属污染将是今后重金属污染土壤修复技术的主要研究方向。土壤修复技术的主要研究方向。思考题n土壤污染的修复方法有哪些？各有什么特点结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！89