01 第10章 污染土壤的修复 r2.pptVIP

植物钝化/稳定化是利用植物来促进重金属转变低毒性形态的过程。 在这一过程中，土壤的重金属含量并不减少，只是形态发生变化。 即，植物钝化/稳定化并没有将环境中的重金属去除，只是暂时将其固定/钝化，使其对生物的毒害作用降低，但没有彻底解决环境中的重金属污染问题。如果环境条件发生变化，重金属的生物有效性可能又会发生改变； 植物钝化/稳定化不是一个彻底去除重金属污染的方法。 四、有机物污染土壤的植物修复 植物修复可用于石油化工污染、炸药废物、燃料泄漏、氯代溶剂、填埋场淋滤液和农药等有机污染物的治理。 有机物污染的植物修复技术起步更晚。 植物对有机物污染土壤的修复有三种机制： 植物直接吸收有机污染物，这些污染物或不经代谢而直接在植物组织中积累，或将污染物的代谢产物积累在植物组织中，或将有机污染物完全矿化成无毒或低毒的化合物（如二氧化碳、硝酸盐、氨和氯等）； 从植物体中释放出促进生物化学反应的酶，将有机污染物分解成毒性较小的化合物； 植物刺激效应，即强化根际（根-土壤界面）的矿化作用，通过植物提高微生物（细菌和真菌）的活性来促进有机污染物的降解。 （一）有机污染物的直接吸收和代谢 利用植物去除土壤中有机物污染涉及到有机污染物性质、土壤环境条件和植物种类， 植物对有机污染物的吸收和代谢的影响因素： 1 . 有机污染物的理化性质 土壤中有机污染物浓度是影响植物修复效率的直接因素，而有机污染物的生物有效性是决定植物-微生物系统中污染物吸收和代谢效率的关键。 生物有效性与化合物的相对亲脂性有关。亲脂性常用辛醇-水分配系数Kow或logKow表示，其值越小，表示该化合物的水溶性越高，而亲脂性越小。亲脂性高的化合物一般容易通过细胞膜。 土壤中有机污染物是通过在水中的扩散和质流过程到达根系表面的。 对于logKow3的化合物，由于根系表面的强烈吸附而不易在植物体内转运；水溶性高的化合物（logKow0.5）则不能被吸附到根系表面或不能进行主动的跨膜运输。 植物对位于浅层土壤中的中度憎水有机物（logKow=0.5～3.0）有很高的去除效率，这包括一些苯系化合物（苯、甲苯、乙苯和二甲苯）、氯化溶剂和短链的脂肪族化合物等。 污染物分子量的大小也影响其通过渗透而进入植物细胞的速度，利用植物修复有机污染土壤时，植物根系对有机污染物的吸收往往局限于小分子极性化合物，并且吸收速率通常很低。 2 . 土壤环境条件 土壤对有机污染物的吸附也会影响其生物有效性，与土壤颗粒紧密吸附的污染物不易被植物或微生物吸收和分解。 影响污染物吸附的土壤理化特性主要有土壤质地、黏粒矿物类型、有机质含量、阳离子交换量、含水量及pH等。 污染时间长短是影响其生物有效性的重要因素。土壤含有的可生物降解的污染物，会因污染时间较长而转变为难降解的污染物。 与土壤颗粒紧密吸附的污染物、微生物或植物难吸收的污染物不易被植物降解。如果污染物既不与其他生物（土壤节肢动物、草食动物）发生相互作用，又不易移动，则可以考虑采用植物钝化/稳定化技术。 使用人工合成的或天然的表面活性剂可以增加有机污染物的溶解度，促进微生物对污染物的分解。 表面活性剂包括TritonX-100、SDS、鼠李糖脂、Tergitol NPX等。 关注的是使用改性环糊精不仅可以促进土壤有机污染物的溶解，且对土壤中重金属的溶解也有促进作用，有利于植物修复。 3 . 植物种类及其他性质 不同植物对同一种有机污染物的吸收能力存在很大差异。 一些高等植物能从土壤和水体中吸收大量致癌性芳香烃类物质，如多环芳香烃（PAHs）。 例：菜豆根系在含14C标记蒽（ANT）营养液中生长30天，有60%的14C分布在根系，茎和叶片的14C均占14C总量的3%。在30天内，有90%以上的蒽（75 mg 株?1）可被植物代谢为其他化合物。 黑麦草可从土壤中吸收大量苯并[a]芘，地上部的苯并(a)芘含量可以达到9 140 ?g kg?1。 胡萝卜对苯并[a]芘亦有较大的富集力，叶片的PAHs含量可高达1 430 ?g kg?1。 植物吸收有机污染物之后，可以通过木质化作用将污染物储藏在新的植物结构中； 或转化为对植物无毒的代谢物，储藏于植物细胞中； 也可将其代谢或矿化，将其挥发到大气中。 植物根对化学物质的吸收速率不仅取决于该物质在土壤溶液的浓度及其物理、化学特性，还与植物本身的特性有关。 植物的蒸腾作用是决定植物修复工程中污染物吸收速率的关键变量，它又与植物种类、叶面积、养分、土壤水分、风力条件和相对湿度有关。 （二） 酶的作用 某些植物根系释放到土壤中的酶可直接降解有机化合物，且降解速度快。 降解过程中，有机污染物从土壤中的解吸和质流过程成为限速步骤。 植物死亡后，释放到环境中的酶还可继续发挥分解作用。 植物修复主要靠整个植物体来实现，某些植物酶对有机污染