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1、环境污染的生物防治资料一、大气污染的生物防治一、大气污染的生物防治（一）绿色植物防治（一）绿色植物防治CO2污染污染（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（三）绿色植物的减尘滞尘作用（三）绿色植物的减尘滞尘作用（四）绿色植物的杀菌作用（四）绿色植物的杀菌作用（五）植物对大气中放射性物质污染的净（五）植物对大气中放射性物质污染的净化作用化作用（六）植物对居室内空气的净化（六）植物对居室内空气的净化2（一）绿色植物防治（一）绿色植物防治CO2污染污染绿色植物既是环境中绿色植物既是环境中O2的主要制造者，又是的主要制造者，又是CO2的主要消耗者。的主要消耗者。CO2是植
2、物光合作用的是植物光合作用的主要原料。在高产作物中，生物产量的主要原料。在高产作物中，生物产量的90%取自空气中的取自空气中的CO2，5-10%来自土壤。来自土壤。植物叶片形成植物叶片形成1g葡萄糖需要消耗葡萄糖需要消耗2500L空气空气中所含的中所含的CO2，而形成，而形成1kg葡萄糖，就必须葡萄糖，就必须吸收吸收250万万L空气中所含的空气中所含的CO2，每年被地，每年被地球上全部植被所吸收的球上全部植被所吸收的CO2为为9.36 1012t。3（一）绿色植物防治（一）绿色植物防治CO2污染污染通常，通常，1hm2阔叶林在生长季节内，通过光合作用，阔叶林在生长季节内，通过光合作用，一天可吸
3、收一天可吸收1t CO2，释放出，释放出0.73 t O2。以一个成。以一个成年人每天呼吸需年人每天呼吸需0.75kg O2，排出，排出0.9 kg CO2计，计，每人需要有每人需要有10m2森林森林面积。面积。一块生长良好的草坪，在进行光合作用时，每平方一块生长良好的草坪，在进行光合作用时，每平方米每小时可吸收米每小时可吸收1.5g CO2，每人每小时呼出的，每人每小时呼出的CO2约为约为38g，因此，白天，因此，白天25m2的草坪就可以把一的草坪就可以把一个人呼出的个人呼出的CO2全部吸收。加上晚间植物呼吸作全部吸收。加上晚间植物呼吸作用所增加的用所增加的CO2，则每人，则每人50m2的草
4、坪的草坪就可维持二就可维持二氧化碳的平衡。氧化碳的平衡。4（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用1对对SO2的吸收作用的吸收作用某些植物叶片不仅能吸收大气中的某些植物叶片不仅能吸收大气中的SO2，减少，减少其含量，而且还能使吸入叶片的其含量，而且还能使吸入叶片的SO2形成亚形成亚硫酸和亚硫酸根离子（毒性很强），而亚硫硫酸和亚硫酸根离子（毒性很强），而亚硫酸根离子能被植物氧化，并转变为硫酸根离酸根离子能被植物氧化，并转变为硫酸根离子，其毒性比亚硫酸根离子小子，其毒性比亚硫酸根离子小30倍，所以这倍，所以这类植物能自行解毒，将有毒物转化为无毒物。类植物能自行解毒，将有
5、毒物转化为无毒物。5（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用1对对SO2的吸收作用的吸收作用一般植物叶片中硫的含量为一般植物叶片中硫的含量为0.1-0.3%（干重）（干重）左右，柑橘的叶片积累硫可达左右，柑橘的叶片积累硫可达0.77%以上，以上，1hm2柑橘树每年能吸收柑橘树每年能吸收1.4t SO2。1hm2柳杉林每年能吸收柳杉林每年能吸收720 kg SO2。污染源附近的松林叶中含硫量为污染源附近的松林叶中含硫量为0.6-0.8%，而非污染源地区仅含而非污染源地区仅含0.1%，说明松树有吸，说明松树有吸收硫的能力。收硫的能力。6（二）绿色植物对有害气体的吸收作用
6、（二）绿色植物对有害气体的吸收作用1对对SO2的吸收作用的吸收作用人们在长期实践中，通过实验、观察、分析人们在长期实践中，通过实验、观察、分析得知，吸硫能力较强的常见树种（即得知，吸硫能力较强的常见树种（即1g干叶干叶能吸收能吸收10 mg以上硫）有：垂柳、山渣、洋以上硫）有：垂柳、山渣、洋槐、臭椿、苹果、刺槐、桃树、兰桉、丁香、槐、臭椿、苹果、刺槐、桃树、兰桉、丁香、枣树、玫瑰、夹竹桃等。枣树、玫瑰、夹竹桃等。7（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用2对光化学烟雾的防治作用对光化学烟雾的防治作用光化学烟雾光化学烟雾是由汽车使用的汽油等化石燃料，是由汽车使用的汽油
7、等化石燃料，经燃烧并与空气中的氮气反应生成经燃烧并与空气中的氮气反应生成NO2、NO等等NOx、HC和和CO等污染物，在阳光照等污染物，在阳光照射下发生一系列光化学反应所形成的一种刺射下发生一系列光化学反应所形成的一种刺激性、浅蓝色的混合性烟雾，其中主要含有激性、浅蓝色的混合性烟雾，其中主要含有O3（约占（约占90%）和和PAN等氧化剂。等氧化剂。8（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用2对光化学烟雾的防治作用对光化学烟雾的防治作用光化学烟雾对人的眼睛和呼吸道有很明显的光化学烟雾对人的眼睛和呼吸道有很明显的刺激作用，可使呼吸系统疾病加重。刺激作用，可使呼吸系统疾病
8、加重。1955年年发生在美国洛杉矶市的光化学烟雾事件中，发生在美国洛杉矶市的光化学烟雾事件中，4d内就造成内就造成400余位余位65岁以上老人死亡。岁以上老人死亡。最近，有报告称，最近，有报告称，NO2分子可与分子可与DNA碱基反碱基反应，碱基的结构将被修饰，因此，应，碱基的结构将被修饰，因此，NOx具有具有致癌性和突变诱发性。致癌性和突变诱发性。9（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用2对光化学烟雾的防治作用对光化学烟雾的防治作用植物具有利用光能将植物具有利用光能将NO2还原同化为氨基酸还原同化为氨基酸的能力，有利用的能力，有利用NO2生产氮肥的能力。对生产氮肥
9、的能力。对NO2同化能力强的植物是野生菊科的某些植同化能力强的植物是野生菊科的某些植物，如赤桉、金合欢等。物，如赤桉、金合欢等。绿色植物对绿色植物对CO和和NO也有较强的吸收作用；也有较强的吸收作用；冬青、法国梧桐、洋槐、刺槐、银杏等对光冬青、法国梧桐、洋槐、刺槐、银杏等对光化学烟雾产生的化学烟雾产生的O3有较强的吸收能力。有较强的吸收能力。10（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用3对氯气的吸收作用对氯气的吸收作用 Cl2对植物的毒害作用比对植物的毒害作用比SO2强，据有关人工熏气实强，据有关人工熏气实验表明，与验表明，与SO2浓度相同时，浓度相同时，Cl2对植
10、物的危害程对植物的危害程度约为度约为SO2的的3倍。倍。植物对植物对Cl2具有一定的吸收和积累能力，多数植物叶具有一定的吸收和积累能力，多数植物叶片中片中Cl含量在含量在0.3-5g/kg d.wt 之间。据测定，以下之间。据测定，以下几种树木每公顷林地的吸氯量分别为：桎树几种树木每公顷林地的吸氯量分别为：桎树140kg，皂荚，皂荚80kg，刺槐，刺槐42kg，银桦，银桦35 kg，兰桉，兰桉32.5 kg，华山松，华山松30 kg，垂柳，垂柳9 kg。实验证明，吸氯量高。实验证明，吸氯量高的树种有京桃、山杏、糖槭、家榆、紫椴、山梨、的树种有京桃、山杏、糖槭、家榆、紫椴、山梨、水榆、山楂、白桦
11、等。水榆、山楂、白桦等。11（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用4对氟化物的吸收作用对氟化物的吸收作用氟化物主要有氟化氢、四氟化硅、氟硅酸及氟化钙氟化物主要有氟化氢、四氟化硅、氟硅酸及氟化钙等，其中排放量大、毒性最强的是氟化氢。等，其中排放量大、毒性最强的是氟化氢。HF对人体的危害比对人体的危害比SO2约强约强20倍，比倍，比Cl2大大5倍。倍。据研究，植物体本身含有一定量的氟元素，大多数据研究，植物体本身含有一定量的氟元素，大多数植物的含氟量在植物的含氟量在10-35mg/kg。吸氟量高的树种有：。吸氟量高的树种有：枣树、榆树、桑树、山杏等。枣树、榆树、桑树、
12、山杏等。12（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用5对重金属和其他有害气体的吸收对重金属和其他有害气体的吸收植物能吸收植物能吸收Pb蒸气，通过气孔呼吸可将蒸气，通过气孔呼吸可将Pb蒸气污染物吸滞降解，从而起到对大气污蒸气污染物吸滞降解，从而起到对大气污染的净化作用。染的净化作用。吸铅量高的树种有桑树、榆树、旱树、梓树。吸铅量高的树种有桑树、榆树、旱树、梓树。正常植物灰分中大约含正常植物灰分中大约含Pb 10-100 mg/kg，而公路附近接触过含而公路附近接触过含Pb废气的植物，其灰废气的植物，其灰分中分中Pb含量可达含量可达1000 mg/kg。13（二）绿色植
13、物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用5对重金属和其他有害气体的吸收对重金属和其他有害气体的吸收许多植物能吸收许多植物能吸收NH3，如大豆、向日葵、玉，如大豆、向日葵、玉米和棉花等。生长在含有米和棉花等。生长在含有NH3的空气中的林的空气中的林木，特别是蝶形花科树种，能直接吸收空气木，特别是蝶形花科树种，能直接吸收空气中的中的NH3，以满足本身所需要的总氮量的，以满足本身所需要的总氮量的10-20%。14（二）绿色植物对有害气体的吸收作用（二）绿色植物对有害气体的吸收作用5对重金属和其他有害气体的吸收对重金属和其他有害气体的吸收有些植物不仅在汞蒸气的环境下生长良好，有些植物不
14、仅在汞蒸气的环境下生长良好，不受危害，而且能吸收一部分汞蒸气。棕榈不受危害，而且能吸收一部分汞蒸气。棕榈等有较强富集汞的能力，各部位对汞吸收量等有较强富集汞的能力，各部位对汞吸收量呈现叶呈现叶茎茎根。根。上海市某地区测定以下植物对汞的吸收量分上海市某地区测定以下植物对汞的吸收量分别为：夹竹桃别为：夹竹桃Hg 96(g/g干重干重)，棕榈，棕榈84，樱，樱花花60，桑树，桑树60，大叶黄杨，大叶黄杨52，八仙花，八仙花22，美，美人蕉人蕉19.2，紫荆，紫荆7.4，广玉兰，广玉兰6.8，桂花，桂花5.1，腊梅腊梅1.4（所有对照植物中都不含（所有对照植物中都不含Hg）。）。15（三）绿色植物的减
15、尘滞尘作用（三）绿色植物的减尘滞尘作用林木的减尘作用表现在两个方面：林木的减尘作用表现在两个方面：林木树冠茂密，具有强大的降低风速的作林木树冠茂密，具有强大的降低风速的作用，随着风速的降低，空气中携带的烟尘用，随着风速的降低，空气中携带的烟尘和较大粉尘迅速降落到树木的叶片或地面和较大粉尘迅速降落到树木的叶片或地面上；上；不同树木叶片表面的结构不同，有的植物不同树木叶片表面的结构不同，有的植物树叶表面粗糙多绒毛，有的植物叶片还能树叶表面粗糙多绒毛，有的植物叶片还能分泌粘性油脂及汁液，空气中的颗粒物在分泌粘性油脂及汁液，空气中的颗粒物在经过树木时，便被附着于叶面及枝叶上。经过树木时，便被附着于叶面
16、及枝叶上。16（三）绿色植物的减尘滞尘作用（三）绿色植物的减尘滞尘作用草草皮皮的的减减尘尘作作用用也也很很重重要要。由由于于其其根根茎茎与与土土表表紧紧密密结结合合，形形成成地地被被，不不仅仅固固定定地地表表尘尘土土，而而且且在在草草坪坪上上沉沉积积了了各各种种尘尘埃埃，有有风风时时也也不不容容易易出出现现二二次次扬扬尘尘，对对减减尘尘有有特特殊殊功功效效。羊羊胡胡子子草草、狗狗牙牙根根、早早熟熟禾禾、紫紫羊羊茅、黑麦草等均是良好的草坪防尘植物。茅、黑麦草等均是良好的草坪防尘植物。17（四）绿色植物的杀菌作用（四）绿色植物的杀菌作用通常，空气中的尘埃上附有不少细菌，其中不少还通常，空气中的尘埃
17、上附有不少细菌，其中不少还是对人体有害的病菌。城市空气中通常存在杆菌是对人体有害的病菌。城市空气中通常存在杆菌37种，球菌种，球菌26种、丝状菌种、丝状菌20种，芽生菌种，芽生菌7种，另种，另外还有多种病菌。外还有多种病菌。在林区，大气中的尘埃少，各种细菌数量也少，这在林区，大气中的尘埃少，各种细菌数量也少，这是由于绿色植物的减尘作用，因而也就减轻了空是由于绿色植物的减尘作用，因而也就减轻了空气中的细菌含量。气中的细菌含量。同时，某些树木还能分泌挥发性杀菌物质，即植物同时，某些树木还能分泌挥发性杀菌物质，即植物杀菌素，如丁香酚、松脂、肉桂油等，具有杀菌杀菌素，如丁香酚、松脂、肉桂油等，具有杀菌
18、能力。洋葱、大蒜的碎糊能杀死葡萄球菌、链球能力。洋葱、大蒜的碎糊能杀死葡萄球菌、链球菌和其他细菌。菌和其他细菌。18（四）绿色植物的杀菌作用（四）绿色植物的杀菌作用根根据据有有关关部部门门测测定定：在在人人流流稀稀少少的的绿绿化化带带和和公公园园中中，空空气气中中的的细细菌菌量量一一般般为为1000-5000个个/m2，在在公公共共场场所所或或闹闹市市区区，空空气气中中的的细细菌菌含含量量高高达达20000-50000个个/m2，基基本本没没有有绿绿化化的的闹闹市市区区比比行行道道树树枝枝繁繁叶叶茂茂的的闹闹市市区区空气中的细菌量要高空气中的细菌量要高0.8倍左右。倍左右。油油松松、核核桃桃、
19、白白皮皮松松、云云杉杉、紫紫薇薇、侧侧柏柏、梧梧桐桐、茉茉莉莉、旱旱柳柳、花花椒椒、毛毛白白杨杨等等树树种种均是杀菌能力较强且适宜城市种植的树种。均是杀菌能力较强且适宜城市种植的树种。19（五）植物对大气中放射性物质污染的（五）植物对大气中放射性物质污染的净化作用净化作用美美国国科科学学家家做做过过实实验验，用用不不同同剂剂量量的的中中子子/伽伽玛玛混混合合辐辐射射照照射射5块块栎栎树树林林，发发现现剂剂量量在在15Gy（戈戈瑞瑞，即即J/kg，1Gy=100rad）以以下下时时，树树木木可可以以吸吸收收而而不不影影响响枝枝叶叶生生长长；剂剂量量为为40Gy时时，对对枝枝叶叶生生长长量量有有影
20、影响响；当当剂剂量量超超过过150Gy时时，枝枝叶叶大大量量减减少少。而而酸酸叶叶树树，在在中中子子/伽伽玛玛混混合合辐辐射射剂剂量量超超过过1500 Gy时时仍仍能能正正常常生生长长。实实验验表表明明，森森林林可可减减低入侵放射物质低入侵放射物质30-60%。20（六）植物对居室内空气的净化（六）植物对居室内空气的净化据调查，人们在家的时间平均达据调查，人们在家的时间平均达66%，加上在办公，加上在办公室工作的时间，在室内停留的时间总计达到室工作的时间，在室内停留的时间总计达到94%，因此，室内空气质量直接关系到人们的健康。，因此，室内空气质量直接关系到人们的健康。据美国环境保护局（据美国环
21、境保护局（EPA）调查，各种建材造成）调查，各种建材造成的污染是一般室内污染的的污染是一般室内污染的2-5倍。倍。通过对各种生物功能的研究，发现室内观叶植物的通过对各种生物功能的研究，发现室内观叶植物的净化能力最强。观叶植物的叶面气孔可强烈吸收净化能力最强。观叶植物的叶面气孔可强烈吸收大气中的甲醛。呼吸率高的植物，如钻天杨、刺大气中的甲醛。呼吸率高的植物，如钻天杨、刺槐、鸡爪槭对甲醛的吸收率也高，不同树种的甲槐、鸡爪槭对甲醛的吸收率也高，不同树种的甲醛吸收率为落叶阔叶树醛吸收率为落叶阔叶树常绿阔叶树常绿阔叶树针叶树。针叶树。21（六）植物对居室内空气的净化（六）植物对居室内空气的净化室内最适宜
22、养的一些花草，如龟背竹，其夜间能大室内最适宜养的一些花草，如龟背竹，其夜间能大量吸收量吸收CO2，另外，仙人掌、仙人球、昙花等仙人，另外，仙人掌、仙人球、昙花等仙人掌科植物，兰科的各种兰花，石蒜科的君子兰、掌科植物，兰科的各种兰花，石蒜科的君子兰、水仙，景天科的紫荆花都有这种奇特功能。水仙，景天科的紫荆花都有这种奇特功能。美人蕉对美人蕉对SO2有很强的吸收性能。有很强的吸收性能。室内摆一两盆石榴能降低空气中的室内摆一两盆石榴能降低空气中的Pb含量，还能吸含量，还能吸收收S、HF、Hg等；等；月季、蔷薇能较多地吸收月季、蔷薇能较多地吸收H2S、HF、苯酚、乙醚等、苯酚、乙醚等有害气体。有害气体。
23、22（六）植物对居室内空气的净化（六）植物对居室内空气的净化吊兰、芦荟可消除甲醛的污染。吊兰、芦荟可消除甲醛的污染。紫紫薇薇、茉茉莉莉、柠柠檬檬等等植植物物，可可以以杀杀死死原原生生菌菌，如如白白喉喉菌菌、痢痢疾疾菌菌等等；茉茉莉莉、蔷蔷薇薇、石石竹竹、紫紫罗罗兰兰、玫玫瑰瑰、桂桂花花等等植植物物散散发发出出的的香香味味对对结结核核杆杆菌菌、肺肺炎炎球球菌菌、葡葡萄萄球球菌菌的的生生长长繁繁殖殖具有明显的抑制作用。具有明显的抑制作用。兰兰花花、桂桂花花、红红背背桂桂是是天天然然的的除除尘尘器器，其其纤纤毛能截留并吸滞空气中漂浮的微粒及烟尘。毛能截留并吸滞空气中漂浮的微粒及烟尘。23二、水污染的
24、生物防治（一）活性污泥法（一）活性污泥法（二）生物膜法（二）生物膜法（三）厌氧生物处理法（三）厌氧生物处理法（四）氧化塘法（四）氧化塘法（五）土地处理系统（五）土地处理系统（六）建立良好水生生态系统（六）建立良好水生生态系统24（一）活性污泥法（一）活性污泥法活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理25活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程曝气池曝气沉淀池泥水分离沉淀池泥水分离出水进水剩余污泥回流污泥回流污泥26（二）生物膜法（二）生物膜法27（三）厌氧生物处理法28（四）氧化塘法（四）氧化塘法29（五）土地处理系统（五）土地处理系统土地处理系统土地处理系统（Land Treatment S
25、ystem）利用土地及其中的微生利用土地及其中的微生物和植物根系对污染物的物和植物根系对污染物的净化能力来处理已经经过净化能力来处理已经经过预处理的污水或废水，同预处理的污水或废水，同时利用其中的水分和肥分时利用其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。生长的工程设施。30（六）建立良好水生生态系统（六）建立良好水生生态系统 经典生物操纵 非经典生物操纵31三、土壤污染的生物防治三、土壤污染的生物防治（一）土壤污染的基本特点（一）土壤污染的基本特点（二）土壤自净作用与土壤环境容量（二）土壤自净作用与土壤环境容量（三）污染土壤的植物修复技术（三）污染土壤的植物修
26、复技术（四）污染土壤的微生物修复技术（四）污染土壤的微生物修复技术 32（一）土壤污染的基本特点（一）土壤污染的基本特点1隐蔽性与滞后性隐蔽性与滞后性2累积性与地域性累积性与地域性3不可逆转性不可逆转性4治理难且周期长治理难且周期长331隐蔽性与滞后性隐蔽性与滞后性 水体污染常常肉眼就容易辨识，大气污水体污染常常肉眼就容易辨识，大气污染在达到一定程度时通过感官就能发觉。但染在达到一定程度时通过感官就能发觉。但是，土壤环境污染却往往要通过对土壤样品是，土壤环境污染却往往要通过对土壤样品进行分析化验和对粮食、蔬菜、水果的残留进行分析化验和对粮食、蔬菜、水果的残留物检测以及对摄食的人或动物的健康检查
27、才物检测以及对摄食的人或动物的健康检查才能揭示出来，即土壤污染而且土壤从产生污能揭示出来，即土壤污染而且土壤从产生污染到其危害被发现通常会滞后较长时间。染到其危害被发现通常会滞后较长时间。342累积性与地域性累积性与地域性 污染物在大气和水体中，一般是随着污染物在大气和水体中，一般是随着气流和水流进行长距离迁移。在土壤中气流和水流进行长距离迁移。在土壤中并不象在大气和水体中那样容易扩散和并不象在大气和水体中那样容易扩散和稀释，因此容易不断积累而达到很高的稀释，因此容易不断积累而达到很高的浓度，从而使土壤污染具有很强的地域浓度，从而使土壤污染具有很强的地域性特点。性特点。353不可逆转性不可逆转
28、性 大气和水体如果受到污染，切断污染源大气和水体如果受到污染，切断污染源之后通过稀释作用和自净作用就有可能使污之后通过稀释作用和自净作用就有可能使污染不断减轻，但是难降解污染物积累在土壤染不断减轻，但是难降解污染物积累在土壤中则很难靠稀释作用和自净作用来消除，并中则很难靠稀释作用和自净作用来消除，并且对生物体的危害和对土壤生态系统结构与且对生物体的危害和对土壤生态系统结构与功能的影响不容易恢复。功能的影响不容易恢复。364治理难且周期长治理难且周期长 土壤环境一旦被污染，仅仅依靠切断污土壤环境一旦被污染，仅仅依靠切断污染源的方法往往很难自我恢复，必须采用各染源的方法往往很难自我恢复，必须采用各
29、种有效的治理技术才能消除现实污染。但是，种有效的治理技术才能消除现实污染。但是，从目前现有的治理方法来看，仍然存在治理从目前现有的治理方法来看，仍然存在治理成本较高和周期较长的矛盾。成本较高和周期较长的矛盾。37（二）土壤自净作用与土壤环境容量（二）土壤自净作用与土壤环境容量土壤自净作用，即土壤的自然净化作用，是土壤自净作用，即土壤的自然净化作用，是指在自然因素的作用下，通过土壤自身的指在自然因素的作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤中的数量、浓度或作用，使污染物在土壤中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。毒性、活性降低的过程。按作用机理的不同，土壤自净作用可划分为按作用机理的不同，土壤
30、自净作用可划分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用等四个方面。净化作用和生物净化作用等四个方面。38物理净化作用物理净化作用土壤是一个多相的疏松多孔体，犹如天然的大过滤土壤是一个多相的疏松多孔体，犹如天然的大过滤器。固相中的各类胶态物质器。固相中的各类胶态物质土壤胶体又具有土壤胶体又具有很强的表面吸附能力。因而，进入土壤中的难溶很强的表面吸附能力。因而，进入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留。性固体污染物可被土壤机械阻留。可溶性污染物可被土壤水分稀释，减少毒性，或被可溶性污染物可被土壤水分稀释，减少毒性，或被土壤固相表面吸附，但
31、也可能随水迁移至地表水土壤固相表面吸附，但也可能随水迁移至地表水或地下水层。或地下水层。某些污染物可挥发或转化成气态物质在土壤孔隙中某些污染物可挥发或转化成气态物质在土壤孔隙中迁移、扩散，以至迁入大气。迁移、扩散，以至迁入大气。39物理化学净化作用物理化学净化作用所谓土壤的物理化学净化作用，是指污染物所谓土壤的物理化学净化作用，是指污染物的阴、阳离子与土壤胶体上原来吸附的阴、的阴、阳离子与土壤胶体上原来吸附的阴、阳离子之间的离子交换吸附作用。例如：阳离子之间的离子交换吸附作用。例如：（土壤胶体）（土壤胶体）Ca2+HgCl2（土壤胶体）（土壤胶体）Hg2+CaCl2（土壤胶体）（土壤胶体）(O
32、H-)3+AsO43-（土壤胶体）（土壤胶体）AsO43-+3OH-40化学净化作用化学净化作用污染物进入土壤后，可能发生一系列的化学反应，污染物进入土壤后，可能发生一系列的化学反应，例如，凝聚与沉淀反应、氧化例如，凝聚与沉淀反应、氧化-还原反应、络合还原反应、络合-螯合反应、酸碱中和反应、水解反应、分解和化螯合反应、酸碱中和反应、水解反应、分解和化合反应、光化学降解作用等。合反应、光化学降解作用等。通过这些化学反应，或者使污染物转化成难溶性、通过这些化学反应，或者使污染物转化成难溶性、难解离性物质，使危害程度和毒性减少；或者分难解离性物质，使危害程度和毒性减少；或者分解为无毒物或营养物质，这
33、些净化作用统称为化解为无毒物或营养物质，这些净化作用统称为化学净化作用。学净化作用。41生物净化作用生物净化作用土壤中存在着大量依靠有机物生活的微生物，土壤中存在着大量依靠有机物生活的微生物，如细菌、真菌、放线菌等，它们有氧化分解如细菌、真菌、放线菌等，它们有氧化分解有机物的巨大能力。当污染物进入土体后，有机物的巨大能力。当污染物进入土体后，在这些微生物体内酶或分泌酶的催化作用下，在这些微生物体内酶或分泌酶的催化作用下，发生各种各样的分解反应，统称为生物降解发生各种各样的分解反应，统称为生物降解作用。作用。由于土壤中的微生物种类繁多，各种有机污染由于土壤中的微生物种类繁多，各种有机污染物在不同
34、条件下的分解形式是多种多样的。物在不同条件下的分解形式是多种多样的。主要有氧化主要有氧化-还原反应、水解、脱烃、脱卤、还原反应、水解、脱烃、脱卤、芳环羟基化和异构化、环破裂等过程，并最芳环羟基化和异构化、环破裂等过程，并最终转变为对生物无毒性的残留物和终转变为对生物无毒性的残留物和CO2。42土壤环境容量土壤环境容量土壤环境容量系指土壤环境单元所容许接纳的污染物质的土壤环境容量系指土壤环境单元所容许接纳的污染物质的最大数量。最大数量。由该定义可知，土壤环境容量实际上是土壤污染起始值和由该定义可知，土壤环境容量实际上是土壤污染起始值和最大负荷值之间的差值。若以土壤环境标准作为土壤环最大负荷值之间
35、的差值。若以土壤环境标准作为土壤环境容量的最大允许极限值，则该土壤的环境容量的计算境容量的最大允许极限值，则该土壤的环境容量的计算值，便是值，便是土壤环境标准值减去背景值土壤环境标准值减去背景值（或本底值），即（或本底值），即土壤环境的基本容量（静容量）。土壤环境的基本容量（静容量）。土壤环境的静容量虽然反映了污染物生态效应所容许的最土壤环境的静容量虽然反映了污染物生态效应所容许的最大容纳量，但尚未考虑和顾及到土壤环境的自净作用与大容纳量，但尚未考虑和顾及到土壤环境的自净作用与缓冲性能。目前的环境学界认为，土壤环境容量应是静缓冲性能。目前的环境学界认为，土壤环境容量应是静容量加上土壤自净量，才
36、是土壤的全部环境容量。容量加上土壤自净量，才是土壤的全部环境容量。43（三）污染土壤的植物修复技术（三）污染土壤的植物修复技术1.植物修复的概念、类型和特点植物修复的概念、类型和特点2.植物修复的机理植物修复的机理3.植物修复的影响因素植物修复的影响因素44植物修复的概念植物修复的概念 植物修复（植物修复（phytoremediation）是指依）是指依据特定植物对某种污染物的吸收、超量积累、据特定植物对某种污染物的吸收、超量积累、降解、固定、转移、挥发及促进根际微生物降解、固定、转移、挥发及促进根际微生物共存体系等特性，利用在污染地种植植物的共存体系等特性，利用在污染地种植植物的方法，实现部
37、分或完全修复土壤污染、水污方法，实现部分或完全修复土壤污染、水污染和大气污染目标的一门环境污染原位治理染和大气污染目标的一门环境污染原位治理技术。技术。45植物修复的类型植物修复的类型植物萃取（植物萃取（phytoextraction）根际过滤（根际过滤（rhizofiltration）植物降解（植物降解（phytodegradation）植物挥发（植物挥发（phytovolatilization）植物固定（植物固定（phytostabilization）46植物修复的主要类型植物修复的主要类型47植物修复的特点植物修复的特点优点优点处理成本低廉；处理成本低廉；原位修复，不需要挖掘、运输和巨大
38、的处理场所；原位修复，不需要挖掘、运输和巨大的处理场所；操作简单；操作简单；效果持久，如植物固化技术能使地表长期稳定，有利于生态效果持久，如植物固化技术能使地表长期稳定，有利于生态环境改善和野生生物的繁衍；环境改善和野生生物的繁衍；安全可靠；安全可靠；修复过程中土壤有机质含量和土壤肥力增加，被修复过的干修复过程中土壤有机质含量和土壤肥力增加，被修复过的干净土壤适合于多种农作物生长；净土壤适合于多种农作物生长；植物修复对环境扰动少，不会破坏景观生态，能绿化环境，植物修复对环境扰动少，不会破坏景观生态，能绿化环境，有较高的美化环境价值，容易为大众和社会所接受。有较高的美化环境价值，容易为大众和社会
39、所接受。48植物修复的特点植物修复的特点缺点缺点修复速度慢；修复速度慢；对土壤类型、土壤肥力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水对土壤类型、土壤肥力、气候、水分、盐度、酸碱度、排水与灌溉系统等自然和人为条件有一定要求；与灌溉系统等自然和人为条件有一定要求；超富集植物对重金属具有一定的选择性；超富集植物对重金属具有一定的选择性；富集了重金属的超富集植物若处置不当会重返土壤；富集了重金属的超富集植物若处置不当会重返土壤；污染物必须是植物可利用态，并且植物修复土壤和水污染时，污染物必须是植物可利用态，并且植物修复土壤和水污染时，污染物只能局限在植物根系所能延伸到的区域内，一般不污染物只能局限在植物根系所
40、能延伸到的区域内，一般不超过超过20 cm 的土层厚度，才能被有效清除；的土层厚度，才能被有效清除；要针对不同污染状况的环境选用不同的植物生态型。要针对不同污染状况的环境选用不同的植物生态型。异地引种对生物多样性的威胁，也是一个不容忽视的问题。异地引种对生物多样性的威胁，也是一个不容忽视的问题。492.植物修复的机理植物修复的机理（1）植物萃取（）植物萃取（phytoextraction）超积累植物对根际土壤中重金属的活化超积累植物对根际土壤中重金属的活化植物根系分泌质子酸化根际环境，促进重金属溶解；植物根系分泌质子酸化根际环境，促进重金属溶解；植物根系分泌特殊有机物，促进土壤重金属溶解；植物
41、根系分泌特殊有机物，促进土壤重金属溶解；分泌金属螯合分子（如植物高铁载体、植物螯合态等），螯合分泌金属螯合分子（如植物高铁载体、植物螯合态等），螯合和溶解土壤结合的重金属；和溶解土壤结合的重金属；在根细胞膜上的专一性金属还原酶作用下，土壤中高价金属离在根细胞膜上的专一性金属还原酶作用下，土壤中高价金属离子还原，从而溶解性增加。子还原，从而溶解性增加。超积累植物吸收重金属的生理特性超积累植物吸收重金属的生理特性重金属跨根细胞膜运输；重金属跨根细胞膜运输；重金属在根共质体内运输及分室化；重金属在根共质体内运输及分室化；重金属在木质部运输；重金属在木质部运输；重金属在叶细胞中运输及分室化。重金属在叶
42、细胞中运输及分室化。超积累植物吸收重金属的分子生物学超积累植物吸收重金属的分子生物学502.植物修复的机理植物修复的机理（2）植物根际过滤（）植物根际过滤（rhizofiltration）在植物根际范围内，借助植物根系生命活动，以吸收、富集和沉淀在植物根际范围内，借助植物根系生命活动，以吸收、富集和沉淀等方式去除污染水体中的污染物的植物修复技术。等方式去除污染水体中的污染物的植物修复技术。（3）植物降解（）植物降解（phytodegradation）植物降解是指植物本身通过体内的新陈代谢作用或借助于自身分泌植物降解是指植物本身通过体内的新陈代谢作用或借助于自身分泌的物质（如酶类），将所吸收的污
43、染物在体内分解为简单的小分子如的物质（如酶类），将所吸收的污染物在体内分解为简单的小分子如（CO2和和H2O），或转化为毒性微弱甚至无毒性形态的过程。），或转化为毒性微弱甚至无毒性形态的过程。（4）植物挥发（）植物挥发（phytovolatilization）利用植物将污染物吸收到体内后，将其降解转化为气态物质，或把利用植物将污染物吸收到体内后，将其降解转化为气态物质，或把原先非挥发性的污染物转变为挥发性污染物，再通过叶面释放到大气原先非挥发性的污染物转变为挥发性污染物，再通过叶面释放到大气中。中。（5）植物固定（）植物固定（phytostabilization）是指利用植物活动降低污染物在环
44、境中的移动性或生物有效性，达是指利用植物活动降低污染物在环境中的移动性或生物有效性，达到固定、隔绝、阻止其进入地下水体和食物链，以减少其对生物与环到固定、隔绝、阻止其进入地下水体和食物链，以减少其对生物与环境污染的目的。境污染的目的。513.植物修复的影响因素植物修复的影响因素（1）植物特性）植物特性 如植物的吸收效率、蒸腾速率、植株生物量、植物的年龄、根系发育如植物的吸收效率、蒸腾速率、植株生物量、植物的年龄、根系发育状况等。状况等。（2）土壤性质）土壤性质 如土壤酸碱度、土壤含水量和水分供应状况、能够通气性、土壤温度、如土壤酸碱度、土壤含水量和水分供应状况、能够通气性、土壤温度、土壤营养条
45、件、土壤共存元素等。土壤营养条件、土壤共存元素等。（3）气象条件）气象条件 如风、气温、光照等。如风、气温、光照等。（4）耕作方式）耕作方式（5）植物损伤因子和机械阻力）植物损伤因子和机械阻力 如土壤物理应力、病虫害、土壤板结度等。如土壤物理应力、病虫害、土壤板结度等。（6）微生物的影响）微生物的影响 如微生物的种类、数量和活性等。如微生物的种类、数量和活性等。（7）污染物特性）污染物特性 如污染物种类、理化性质、污染物形态、浓度、分子质量大小等。如污染物种类、理化性质、污染物形态、浓度、分子质量大小等。（8）添加剂的影响）添加剂的影响52（四）污染土壤的微生物修复技术（四）污染土壤的微生物修
46、复技术1.污染物的微生物分解与固定污染物的微生物分解与固定2.影响微生物修复的因素影响微生物修复的因素3.微生物修复的场地条件微生物修复的场地条件531.污染物的微生物分解与固定污染物的微生物分解与固定（1）分解）分解 自然界中的微生物种类繁多，几乎所有有机污自然界中的微生物种类繁多，几乎所有有机污染物甚至许多无机污染物都可以被微生物降解。染物甚至许多无机污染物都可以被微生物降解。有机污染物对微生物生长有两个基本用途：（有机污染物对微生物生长有两个基本用途：（1）为微生物提供碳源，这些碳源是新生细胞组分的为微生物提供碳源，这些碳源是新生细胞组分的基本构建单元；（基本构建单元；（2）为微生物提供
47、电子，获得生）为微生物提供电子，获得生长所需的能量。长所需的能量。（2）固定）固定 微生物固定污染物最基本的方法有三种：微生物固定污染物最基本的方法有三种：A.生物屏障法；生物屏障法；B.氧化还原沉淀法；氧化还原沉淀法；C.键合法。键合法。542.影响微生物修复的因素影响微生物修复的因素微生物种类与浓度的影响微生物种类与浓度的影响物理化学因素物理化学因素生物因素生物因素 553微生物修复的场地条件微生物修复的场地条件（1）氧气；）氧气；（2）水分和温度；）水分和温度；（3）营养元素；）营养元素；（4）温度；）温度；（5）土壤）土壤pH；（6）污染物的物理化学特征；）污染物的物理化学特征；（7）
48、微生物接种。）微生物接种。56复习思考题复习思考题1.举例说明如何利用绿色植物防治大气污染。举例说明如何利用绿色植物防治大气污染。2.简述氧化塘法的基本原理。简述氧化塘法的基本原理。3.土壤污染的基本特点有哪些？土壤污染的基本特点有哪些？4.植物修复技术有哪些类型？与物理和化学修复植物修复技术有哪些类型？与物理和化学修复技术相比，该技术的优缺点有哪些？技术相比，该技术的优缺点有哪些？5.简述影响植物修复效果的因素。简述影响植物修复效果的因素。6.如何从构建良性水生生态系统的角度出发，防如何从构建良性水生生态系统的角度出发，防治水体富营养化？治水体富营养化？57谢谢！谢谢！58此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢