第五講生物修復

1、第五講第五講生物修復技術生物修復技術第一節(jié)第一節(jié)生物修復技術概述生物修復技術概述第二節(jié)第二節(jié)土壤生物修復技術土壤生物修復技術第三節(jié)第三節(jié)水體生物修復水體生物修復第四節(jié)第四節(jié)石油污染場地的生物修復石油污染場地的生物修復第五節(jié)第五節(jié)生物修復技術進展生物修復技術進展生物修復（生物修復（bioremediation）：利用生物，特別是微生物催化降解有機污染物，從而修復被污染環(huán)境或消除環(huán)境中污染物的一個受控或自發(fā)進行的過程。生物修復的目的是去除環(huán)境中的污染物，使其濃度降至環(huán)境標準規(guī)定的安全濃度之下。優(yōu)勢：價格；常與其他修復方法聯(lián)合使用，提高效果。 生物修復技術的重點研究方向是： （1）通過各種工程手段增

2、強自然界中已有但速度緩）通過各種工程手段增強自然界中已有但速度緩慢的生物降解過程；慢的生物降解過程； （2）通過應用各類生物反應器，增加污染物與微生）通過應用各類生物反應器，增加污染物與微生物的接觸機會，創(chuàng)造最佳生物代謝反應條件，促進污染物物的接觸機會，創(chuàng)造最佳生物代謝反應條件，促進污染物快速轉化。快速轉化。目前已經(jīng)及正在應用的生物修復技術大致分為目前已經(jīng)及正在應用的生物修復技術大致分為 污染土壤不需移動，污染地下水不需用泵抽至地面。此方法的優(yōu)點是處理費用低，但處理過程控制比較難。 需要通過某種方法將污染介質轉移到污染現(xiàn)場附近或之外，再進行處理。通常污染物搬動費用較大，但處理過程容易控制。生物

3、修復技術生物修復技術原位修復（in situ）異位修復（ex situ）原位生物修復的主要技術手段：原位生物修復的主要技術手段：添加營養(yǎng)物質營養(yǎng)物質，溶解氧溶解氧（提高微生物活性），（提高微生物活性），微生物或微生物或/和酶和酶（強化污染物分解速率），（強化污染物分解速率），表面活性劑表面活性劑（促進污染物與微生物的充分接觸），（促進污染物與微生物的充分接觸），補充碳源及能源補充碳源及能源（保證微生物共代謝的進行，分解（保證微生物共代謝的進行，分解共代謝化合物）。根據(jù)被處理對象（如土壤、地下水、污共代謝化合物）。根據(jù)被處理對象（如土壤、地下水、污泥等）的性質、污染物種類、環(huán)境條件等的區(qū)別，營養(yǎng)

4、物泥等）的性質、污染物種類、環(huán)境條件等的區(qū)別，營養(yǎng)物質的添加方式也不同。質的添加方式也不同。異位生物修復異位生物修復: 結合了原位修復的技術手段，較多地應用了各類生結合了原位修復的技術手段，較多地應用了各類生物反應器物反應器。投資費用包括：污染物搬動費用、反應器的加工制造、控制系統(tǒng)的設置等。但對一些難以處理，尤其是一些有毒化合物、揮發(fā)性污染尤其是一些有毒化合物、揮發(fā)性污染物或濃度較高的污染物的處理物或濃度較高的污染物的處理，異位生物處理是不可替代的選擇。 （1）必須存在具有代謝活性的微生物微生物； （2）這些微生物必須能以相當速率降解污染物相當速率降解污染物，并使其濃度降低至環(huán)境要求的范圍內；

5、 （3）降解過程不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物； （4）污染場地中的污染物污染物對微生物無害或其濃度對微生物的生長不構成抑制，或可以對污染物進行稀釋； （5）目標化合物必須能被生物利用能被生物利用； （6）污染場地或生物處理反應器的環(huán)境環(huán)境必須利于微生物生長或微生物活性保持； （7）處理費用應較低，至少要低于其他處理技術。 污染現(xiàn)場環(huán)境條件的多樣性對生物降解的影響是巨大的污染現(xiàn)場環(huán)境條件的多樣性對生物降解的影響是巨大的。1非生物因素非生物因素 溫度、pH、濕度水平（對土壤而言）、鹽度、有毒物質、靜水壓力（對土壤深層或深海沉積物）。 2營養(yǎng)物質營養(yǎng)物質 在多數(shù)生物修復過程中需要添加氮氮及磷磷以

6、促進生物代謝的進行。許多細菌及真菌還需要一些低濃度的生長因子生長因子，包括氨基酸、B族維生素、脂溶性維生素及其他有機分子。3電子受體電子受體 對好氧微生物而言，電子受體是O2。厭氧微生物也可以利用硝酸鹽、硝酸鹽、CO2 、硫酸鹽、三價鐵、硫酸鹽、三價鐵等作為電子受體分解有機物。4復合基質復合基質 對一種化合物而言，另一種化合物的出現(xiàn)可能（1）促進其降）促進其降解（解（2）抑制其降解（）抑制其降解（3）不產(chǎn)生影響）不產(chǎn)生影響。5微生物的協(xié)同作用微生物的協(xié)同作用 微生物直接存在的共生、互生、共代謝共生、互生、共代謝等關系。主要機理有：（1）一種或多種微生物為其他微生物提供B族維生素、氨基酸及其他生

7、長因素；（2）一種微生物將目標化合物分解成一種或幾種中間有機物，第二種微生物繼續(xù)分解中間產(chǎn)物；（3）一種微生物共代謝目標化合物，形成的中間產(chǎn)物不能被其徹底分解，第二種微生物分解中間產(chǎn)物；（4）一種微生物分解目標化合物形成有毒中間產(chǎn)物，使分解速率下降，第二種微生物以有毒中間產(chǎn)物為碳源將其分解，這與機理（2）相似，也可能與不同種屬微生物間氫的轉移有關。6捕食作用捕食作用 環(huán)境中細菌或真菌濃度較高時，常存在一些捕食或寄生類微生物,寄生微生物的有些種類可能引起細菌或真菌分解。這種捕食、寄捕食、寄生及分解作用生及分解作用可能影響細菌或真菌對污染物的生物降解過程。這種影響經(jīng)常是破壞性的，但也有有利的情況。

8、7種植植物種植植物 近年來，植物根際微生物的分解過程受到了較多關注。多數(shù)情況下植物的種植有利于生物修復的進行。 （一）數(shù)據(jù)調查（一）數(shù)據(jù)調查（1）污染物污染物的種類、化學性質、分布、濃度，污染時間長短。（2）污染前后微生物微生物的種類、數(shù)量、活性及分布情況。（3）土壤特性土壤特性，如溫度、孔隙度和滲透率。（4）污染區(qū)域的地質、地理與氣候條件地質、地理與氣候條件。（二）技術咨詢（二）技術咨詢 在掌握當?shù)厍闆r之后，應向有關信息中心查詢有關信息中心查詢是否在相似的情況下進行過就地生物處理，以便采用和借鑒他人經(jīng)驗以便采用和借鑒他人經(jīng)驗。如在美國可向“新型處理技術信息中心”（ATTIC）提出技術查詢。（

9、三）技術路線選擇（三）技術路線選擇 對包括就地生物治理在內的各種土壤治理技術及它們可能的組合進行全面客觀的評價全面客觀的評價，列出可行性方案列出可行性方案，并確定最佳技術路線確定最佳技術路線。（四）可行性試驗（四）可行性試驗 假如就地生物處理技術可行，就要設計小試和中試試驗設計小試和中試試驗。在試驗中收集有關污染毒性、溫度、營養(yǎng)和溶解氧等限制性因素和有關參數(shù)資料，為工程的具體實施提供基礎性技術參數(shù)。（五）實際工程化處理（五）實際工程化處理 如果小試和中試都表明就地生物處理在技術和經(jīng)濟上可行，就可以開始就地生物治理計劃的具體設計具體設計，包括處理設備、井位和井處理設備、井位和井深、營養(yǎng)物和氧源（

10、或其他電子受體）深、營養(yǎng)物和氧源（或其他電子受體）等。按照污染物的種類，可將污染土壤分為按照污染物的種類，可將污染土壤分為有機物污染有機物污染的土壤的土壤和和無機無機物污染物污染的土壤的土壤。石油污染土壤、農(nóng)藥污染土壤、木材防腐污染土壤及能源石油污染土壤、農(nóng)藥污染土壤、木材防腐污染土壤及能源燃燒引起的多環(huán)芳烴污染土壤等燃燒引起的多環(huán)芳烴污染土壤等主要處理方式：主要處理方式：熱處理（焚燒法）熱處理（焚燒法） 破壞土壤結構和組分，且價格昂貴很難實施 物理及物理化學處理（洗滌法）物理及物理化學處理（洗滌法） 采用的化學試劑的二次污染問題 生物處理（生物修復技術）生物處理（生物修復技術） 成本低；不破

11、壞植物生長所需的土壤環(huán)境；污染物氧化完全，沒有二次污染問題；處理效果好，對低分子量的污染物去除率可達 99以上；可就地處理，操作簡單。(1)污染物的特性污染物的特性 土壤中各種石油生物降解速率從大到小的順序是土壤中各種石油生物降解速率從大到小的順序是： 汽油、飛機用油、加熱油、柴油、船用油汽油、飛機用油、加熱油、柴油、船用油。微生物對不同不同品質品質原油原油的降解率也不同，如：低硫、高飽和烴的低硫、高飽和烴的原油可降解程度大；老化的原油比新鮮的可降解程度低得多原油可降解程度大；老化的原油比新鮮的可降解程度低得多。烴類的可溶性可溶性直接影響其生物降解速率。油濃度油濃度對降解菌的生物降解能力也有影

12、響，如：土壤中烴濃度1.255時，土壤呼吸強度增大；達10時，不再增大；達15時，呼吸強度下降。 影響污染土壤生物修復的因素有許多，主要取決于影響污染土壤生物修復的因素有許多，主要取決于污染物自污染物自身的性質身的性質、土壤微生物生態(tài)結構土壤微生物生態(tài)結構和和土壤中的環(huán)境因子土壤中的環(huán)境因子等。等。（2）污染土壤的微生物生態(tài)結構）污染土壤的微生物生態(tài)結構 污染物在土壤中凈化的主要貢獻者是具有降解該污染物能力的具有降解該污染物能力的微生物微生物。 降解者的存在又與污染物的存在密切相關。例如，降解烴類的微生物在土壤和水環(huán)境中到處可見，但在一般情況下，降解烴的微生物只占微生物群落總數(shù)的1，而當有石油

13、污染物存在時，降解當有石油污染物存在時，降解者的比例可增加到者的比例可增加到10。 為縮短馴化期和提高污染物的降解率，在生物恢復技術中所用的微生物是連續(xù)從污染場地自身分離出來的。連續(xù)從污染場地自身分離出來的。表表51從土壤中分離出來的降解烴類的部分細菌和真菌屬從土壤中分離出來的降解烴類的部分細菌和真菌屬表表52影響有機污染物降解的環(huán)境條件影響有機污染物降解的環(huán)境條件2.1 原位治理方法（原位治理方法（in situ bioremediation） 這種方法是在受污染地區(qū)直接采用生物處理技術，這種方法是在受污染地區(qū)直接采用生物處理技術，不需將土壤不需將土壤挖出和運輸挖出和運輸。 該工藝處理方法該

14、工藝處理方法簡單簡單，費用較省費用較省，不過由于采用的工程強化措，不過由于采用的工程強化措施較少，處理施較少，處理時間會有所增加時間會有所增加，而且在長期的生物恢復過程中，而且在長期的生物恢復過程中，污污染物染物可能會進一步可能會進一步擴散擴散到深層土壤和地下水中，因而到深層土壤和地下水中，因而適用于處理污適用于處理污染時間較長，狀況已基本穩(wěn)定的地區(qū)或者受污染面積較大的地區(qū)。染時間較長，狀況已基本穩(wěn)定的地區(qū)或者受污染面積較大的地區(qū)。應用微生物治理土壤有機污染的方法主要有三種：應用微生物治理土壤有機污染的方法主要有三種：原位治理方法；原位治理方法；異位治理方法；原位異位聯(lián)合治理方法異位治理方法；

15、原位異位聯(lián)合治理方法。 該方法已形成可供借鑒的比較定型的幾種工程技術。 投菌法投菌法/生物強化法（生物強化法（bioaugmentation） 就是直接向遭受污染的土壤中接入外源的污染物降解菌接入外源的污染物降解菌，并提供這些細菌生長所需的營養(yǎng)物質，從而達到將污染物就地降解的目的。 a超級細菌法超級細菌法b混合菌群法混合菌群法 生物培養(yǎng)法生物培養(yǎng)法/生物刺激（生物刺激（biostimulation） 就地定期向土壤投加過氧化氫和營養(yǎng)物過氧化氫和營養(yǎng)物，以便使土壤中微生物通過代謝將污染物完全礦化為二氧化碳和水的方法稱為原位生物培養(yǎng)法。 生物通氣法生物通氣法 這是一種強迫氧化強迫氧化的生物降解方法

16、，在污染的土壤上打至少兩口井，安裝上鼓風機和抽真空機，將空氣強排入土空氣強排入土壤，然后抽出壤，然后抽出。土壤中有毒揮發(fā)物質也隨之去除，在通入空氣時另加入一定量的氨氣氨氣，為微生物提供氮源增加其活性。 還有一種生物通氣法稱之為生物注射法生物注射法，即將空氣加壓注入污染地下水下部，氣流加速地下水和土壤中有機物的揮發(fā)和降解。生物通氣法受土壤結構的制約，它需要土壤具有多孔結構。 a空氣噴霧（空氣噴霧（airsparging）或稱生物噴霧（）或稱生物噴霧（biosparging） 治理的對象為土壤及地下水中石油烴類的污染石油烴類的污染，主要是鼓風供氧促進微生物降解。 b生物抽氣（生物抽氣（bioven

17、ting） 生物抽氣主要用于不飽和土壤有機不飽和土壤有機污染污染。負壓充氧、噴灌營養(yǎng)物促進微生物降解。 c生物抽吸（生物抽吸（bioslurping） 治理對象主要為石油烴類泄漏量大石油烴類泄漏量大而且比較集中的情況而且比較集中的情況。地下水被抽吸充氧后滲灌回原地促進微生物降解。 農(nóng)耕法農(nóng)耕法 對只在表層被有機物污染且有就地處理條件的地塊表層被有機物污染且有就地處理條件的地塊，可進行就地地耕處理。即對被污染土地土層進行耙耕，耙耕深度以0.20.4m為宜，以使石油烴類與土壤均勻混合，并盡可能提供微生物代謝的好氧環(huán)境。以后每兩周至少耙耕一次，雨后應立即耙耕，以防土層板結。 地耕法治理的主要優(yōu)點是容

18、易實施，費用低主要優(yōu)點是容易實施，費用低。光修復（光修復（photoremediation） 直接或間接利用高等植物分解有機物的技術?？捎糜谕寥馈⒛承┣闆r下淺層沉積物中化合物土壤、某些情況下淺層沉積物中化合物的生物修復。 特點：費用較低費用較低，當污染土壤的深度在12米或更深一些時，此技術有相當?shù)谋ＷC性。吸附力極強或已經(jīng)老化、或處于螯合狀態(tài)吸附力極強或已經(jīng)老化、或處于螯合狀態(tài)的有機物不宜采用此方法，通常修復速率較低，需要時間較長。的有機物不宜采用此方法，通常修復速率較低，需要時間較長。 這種技術的優(yōu)點是可以在土壤受污染之初限制污染物的擴散和可以在土壤受污染之初限制污染物的擴散和遷移，減少污染范

19、遷移，減少污染范圍。 但用在挖土方面和運輸方面的費用顯著高于就地處理方法費用顯著高于就地處理方法，另外在運輸過程中可能會造成進一步的污染物暴露污染物暴露，還會由于挖掘而破壞原地點的土壤生態(tài)結構破壞原地點的土壤生態(tài)結構。 2.2 異位治理法（異位治理法（ex situ）預制床法預制床法 在不泄漏的平臺上鋪上石子和砂子，將受污染的土壤以 1530cm的厚度平鋪在平臺上，加上營養(yǎng)液營養(yǎng)液和水水，必要時加上表面活性劑表面活性劑，定期翻動充氧充氧，將處理過程中滲透的水回灌水回灌于土層上，以完全清除污染物。該方法實質上是農(nóng)耕法的一種延續(xù)，但是它降低了污染物的遷移。堆肥法（堆肥法（composting） 是

20、傳統(tǒng)堆肥和生物治理的結合。它依靠自然界廣泛存在的微生物使有機物向穩(wěn)定的腐殖質轉化，是一種有機物高溫降解的固相過程。 一般方法是將土壤和一些易降解的有機物將土壤和一些易降解的有機物如糞肥、稻草、泥炭等混合堆制混合堆制，同時加石灰調節(jié)酸度加石灰調節(jié)酸度，經(jīng)發(fā)酵處理發(fā)酵處理，可將大部分污染物降解。影響堆肥法效果的主要因素有水分含量、碳氮比、氧氣含量、溫度和酸度等。生物反應器法（生物反應器法（bioreactor） 把污染土壤移到生物反應器中，加 39倍水混合呈泥漿狀呈泥漿狀，同時加必要的營養(yǎng)物質和表面活性劑加必要的營養(yǎng)物質和表面活性劑，泵入空氣充氧充氧，劇烈攪拌使微生物與污染物充分混合，降解完成后，

21、快速過濾脫水。處理污染物的速度明顯加快速度明顯加快，但工程復雜工程復雜，處理費處理費用最高用最高。同時，要防止難生物降解污染物從土壤轉移到水中。 另外，還有厭氧處理法厭氧處理法等。對有一些污染物（如三硝基甲苯、多氯聯(lián)苯）好氧處理不理想，用厭氧處理效果好一些。但由于厭氧處理條件難于控制，其應用比好氧處理使用少。針對柴油污染的土壤，采用原位生物降解，應該怎么做？針對柴油污染的土壤，采用原位生物降解，應該怎么做？2.3 污染土壤生物修復思考污染土壤生物修復思考u氧化塘、人工濕地等水污染預處理技術氧化塘、人工濕地等水污染預處理技術 生物氧化塘是一種利用生物天然凈化能力凈化污水的處理系統(tǒng)，可輔以人工曝氣

22、、投加污染物和底泥高效降解人工曝氣、投加污染物和底泥高效降解菌劑、放養(yǎng)適生水生生物等強化措施菌劑、放養(yǎng)適生水生生物等強化措施，污水經(jīng)過氧化塘處理，可形成多級食物鏈組成的復合生態(tài)系統(tǒng)，這對城市水環(huán)境的生物修復極為有利。 人工濕地利用基質微生物，水生植物，動物符合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學吸收、動物消費和微生物分解來實現(xiàn)對污水的高效凈化。u河道和湖泊人工增氧技術河道和湖泊人工增氧技術 通過一定的增氧設備，增加水體中溶解氧，能加速河湖水體和底泥微生物對污染物的分解，為水體中各種水生生物呼吸提供氧氣，促進系統(tǒng)生物多樣性。根據(jù)需曝氣河流水質改善的要求水質改善的要求（如消除黑臭、改善水質、恢復生態(tài)等）、河道條件

23、河道條件（包括水深、流速、河道斷面形狀、周邊環(huán)境條件等）、河段功能要求河段功能要求（如航運功能、景觀功能等）、污染源特征污染源特征（如長期污染負荷、沖擊污染負荷等）的不同，河道曝氣復氧一般采用固定式充氧站固定式充氧站和移動式充氧平臺移動式充氧平臺兩種形式。u生物強化技術生物強化技術 實際上是外源微生物投放技術。在我國城市水環(huán)境治理中，應用的微生物制劑主要包括美國的ClearFlo、CBS、日本EM、我國的光合細菌(PSB)、硝化細菌等，并取得了一定的治理效果。u生物促生技術生物促生技術 生物促生技術是通過對自然界中污染物降解者（土著微生物）的促生作用，為之創(chuàng)造一個能順利完成自然降解功能的環(huán)境，

24、強化污染環(huán)境的自凈能力，加速對有機污染物的分解。 u生態(tài)混凝土技術生態(tài)混凝土技術 所謂生態(tài)混凝土是一類混凝土介質，具有特殊的結構與表面特性，其上可附著生長適生生物，過濾凈化入流的污染物。它能減輕環(huán)境負荷，與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調。 u底泥生物氧化技術底泥生物氧化技術 通過把藥物注射到河道底泥表面，對河道黑臭泥進行生物氧化，可有效降低底泥有機物含量和耗氧速率，提高底泥對上覆水體的生物降解能力，促進底泥微量營養(yǎng)釋放和藻類生長。u生物操縱技術生物操縱技術 生物操縱就是利用調整生物群落結構的方法控制水質。其主要原理是調整魚群結構，保護和發(fā)展濾食性的浮游動物，從而控制藻類的過量生長。其核心是利用浮游動物濾食浮游

25、藻類，增加水體透明度。u水生植被恢復技術水生植被恢復技術 水生植被主要是指大型挺水植物，沉水植物、浮葉植物、漂浮植物等。水生植被恢復是城市水環(huán)境生物修復十分重要的環(huán)節(jié)，同時也是城市水質污染重要的指標生物。u水生生態(tài)恢復技術水生生態(tài)恢復技術 水生生態(tài)恢復是提高城市水環(huán)境自凈能力，維護生物修復治理成果的必要措施，是生物修復的最高形式。通過生態(tài)恢復，使黑臭或富營養(yǎng)化水體向潔凈好氧生態(tài)系統(tǒng)轉化，提高水環(huán)境生物多樣性和自凈能力。1、重水體生物修復而忽視底泥生物修復目前我國城市水環(huán)境生物目前我國城市水環(huán)境生物修復存在的問題修復存在的問題 2、重外源微生物投放而忽視土著微生物激活3、重單一措施而忽視綜合處理

26、4、重污染源控制而忽視水環(huán)境生態(tài)恢復 水生植物生態(tài)浮島技術是水環(huán)境治理與生態(tài)修復相兼顧的實用技術。內涵內涵：運用無土栽培技術原理，以高分子材料為載體和基質，采運用無土栽培技術原理，以高分子材料為載體和基質，采用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植植物技術。用現(xiàn)代農(nóng)藝和生態(tài)工程措施綜合集成的水面無土種植植物技術。原理：原理：植物對氮、磷等營養(yǎng)物質的直接吸收利用和對有機污染物植物對氮、磷等營養(yǎng)物質的直接吸收利用和對有機污染物的促降作用；的促降作用； 植物根系、浮床和基質在吸附懸浮物的同時，為微生物和其植物根系、浮床和基質在吸附懸浮物的同時，為微生物和其它水生生物提供棲息、繁衍場所，兼可美化

27、水域景觀。它水生生物提供棲息、繁衍場所，兼可美化水域景觀。 案例案例1水生植物生態(tài)浮島技術水生植物生態(tài)浮島技術水生植物生態(tài)浮島主要由多個浮島單元浮島單元組成，每個浮島單元由浮籃浮籃、種植籃種植籃、種植介質種植介質、連連接扣接扣以及水生植物水生植物五部分組成。水生植物生態(tài)浮島的凈水機理水生植物生態(tài)浮島的凈水機理 水生植物生態(tài)浮島的性能特點水生植物生態(tài)浮島的性能特點發(fā)達的根系，可吸附和吸收水中的N、P等富營養(yǎng)化物質，以及大量藻類等浮游生物，且根系還釋出能降解有機污染物的分泌物，加速污染物分解。 利用生態(tài)浮島調節(jié)水溫，防止和控制藻類發(fā)生，使水體與空氣之間有一定的接觸空間，凈水效果更突出； 生態(tài)浮島技

28、術是生態(tài)技術，無環(huán)境風險和二次污染。 浮島獨特的透氣孔便于各種植物生根，可種植大多數(shù)的小型植物和大型植物，多種花卉搭配種植在水上形成美妙的水上景觀； 浮島載體采用抗氧化材料，具有抗紫外氧化特點，經(jīng)久耐用使用壽命最少在3年以上。 浮島載體獨立注塑成型，可根據(jù)需求拼接，達到水上綠化的目的； 浮島剛柔兼?zhèn)?，具有較好抗風浪能力，固定簡便，且便于水生植物種植和收割。項目TNTPTK干重含量（%）吸收量（ g / m ）干重含量（%）吸收量（g/m）干重含量（%）吸收量（g/m）美人蕉2.6924.6360.3403.114.3539.86旱傘草3.1640.4240.4015.123.0538.97水生

29、鳶尾2.7825.610.3513.243.7636.81睡蓮3.2641.840.4505.273.8939.17荷花3.1539.160.4134.913.6437.08一般選擇種植：下表是幾種典型的水生植物干重體內氮、磷、鉀的含有率及對營養(yǎng)物質的吸收量 ：水生植物生態(tài)浮島種植水生植物的選擇水生植物生態(tài)浮島種植水生植物的選擇旱傘草旱傘草美人蕉美人蕉水生鳶尾水生鳶尾水生植物生態(tài)浮島的安裝與布置形式水生植物生態(tài)浮島的安裝與布置形式 案例案例2人工濕地法人工濕地法 人工濕地的機理人工濕地的機理是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中, 由由土壤和填料土壤和填料(如礫石

30、等如礫石等)混合組成填料床混合組成填料床, 廢水可以在床體廢水可以在床體的填料縫隙中流動的填料縫隙中流動, 或在床體的表面流動或在床體的表面流動, 并在床的表面并在床的表面種植具有處理性能好種植具有處理性能好,成活率高成活率高, 抗水性能強抗水性能強, 成長周期長成長周期長, 美觀及具有經(jīng)濟價值的美觀及具有經(jīng)濟價值的水生植物水生植物(如蘆葦?shù)热缣J葦?shù)?, 形成一個獨形成一個獨特的生態(tài)環(huán)境特的生態(tài)環(huán)境, 對污水進行處理。對污水進行處理。 吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)

31、分吸收及各類動物的作用。蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的作用。 物理作用物理作用 化學作用化學作用 生物作用生物作用土壤、人工介質、植物、微生物土壤、人工介質、植物、微生物 通常人工濕地使通常人工濕地使用的植物有：用的植物有：浮游植物系統(tǒng)浮游植物系統(tǒng) 沉水植物沉水植物挺水植物挺水植物植物在具有良好的生態(tài)適應能力和生態(tài)營建功能植物在具有良好的生態(tài)適應能力和生態(tài)營建功能 植物具有很強的生命力和旺盛的生長勢植物具有很強的生命力和旺盛的生長勢 所引種的植物必須具有較強的耐污染能力所引種的植物必須具有較強的耐污染能力 植物的年生長期長，最好是冬季半枯萎或常綠植物植物的年生長期長，最好是冬季半枯萎或常綠植物

32、 具有生態(tài)安全性具有生態(tài)安全性 具有一定的經(jīng)濟效益、文化價值、景觀效益和綜合利用價值具有一定的經(jīng)濟效益、文化價值、景觀效益和綜合利用價值 常作為人工濕地處理污水的挺水植物常作為人工濕地處理污水的挺水植物蘆葦蘆葦常作為人工濕地的處理污水的浮水植物常作為人工濕地的處理污水的浮水植物 除了濕地生態(tài)系統(tǒng)中的挺水、浮水、沉水植物之除了濕地生態(tài)系統(tǒng)中的挺水、浮水、沉水植物之外，通常處理污水的人工濕地還會栽培一些有經(jīng)外，通常處理污水的人工濕地還會栽培一些有經(jīng)濟價值的、比較耐濕的植物作為處理用的植物。濟價值的、比較耐濕的植物作為處理用的植物。 如：美人蕉、富貴竹、芋類植物等如：美人蕉、富貴竹、芋類植物等 在治

33、理污水的同時還可以獲得一定的經(jīng)濟效在治理污水的同時還可以獲得一定的經(jīng)濟效益。益。 富貴竹富貴竹 風信子風信子 馬蹄蓮馬蹄蓮 芋芋 美人蕉美人蕉人工濕地的分類人工濕地的分類 1、表面流人工濕地表面流人工濕地（Surface Flow Constructed Wetlands SFW）表面流人工濕地基質為）表面流人工濕地基質為土壤土壤，水在濕地表面流動。，水在濕地表面流動。 這種類型濕地容易孳生蚊蟲，散發(fā)臭味，這種類型濕地容易孳生蚊蟲，散發(fā)臭味，環(huán)境效果差環(huán)境效果差。污水與。污水與植物根系、基質中微生物不能充分接觸，不能完全發(fā)揮植物根植物根系、基質中微生物不能充分接觸，不能完全發(fā)揮植物根系及基質中

34、微生物的作用，系及基質中微生物的作用，現(xiàn)在建造的人工濕地大多不選用這現(xiàn)在建造的人工濕地大多不選用這種類型種類型。 2、潛流人工濕地潛流人工濕地（Subsurface Flow Constructed Wetlands SSFW） 潛流人工濕地基質類型較多。有的是潛流人工濕地基質類型較多。有的是沙、礫石、沸石或煤渣沙、礫石、沸石或煤渣。有的是以這幾種基質以不同比例混合。有的是以這幾種基質以不同比例混合。 水在基質空隙運行，不直接暴露在空氣中。這種類型濕地水在基質空隙運行，不直接暴露在空氣中。這種類型濕地環(huán)環(huán)境效果較好境效果較好。水在基質空隙能與植物根系充分接觸，充分利。水在基質空隙能與植物根系充

35、分接觸，充分利用基質中的微生物。用基質中的微生物。新建人工濕地大多選用這種類型新建人工濕地大多選用這種類型。人工濕地的分類人工濕地的分類 3、垂直流人工濕地、垂直流人工濕地（Vertical Flow Constructed Wetlands VFW） 垂直流人工濕地綜合了表面流及潛流的特點，污水在基質中垂直流人工濕地綜合了表面流及潛流的特點，污水在基質中沿垂直方向流動，可以使污水與植物根系及基質中的微生物沿垂直方向流動，可以使污水與植物根系及基質中的微生物充分接觸，同時充分接觸，同時由上而下由上而下的流水可以為好氧微生物的活動提的流水可以為好氧微生物的活動提供更多溶解氧，因而能提高凈化效果。

36、但基建要求較高，應供更多溶解氧，因而能提高凈化效果。但基建要求較高，應用較少。用較少。人工濕地的分類人工濕地的分類桑樹桑樹養(yǎng)蠶養(yǎng)蠶養(yǎng)魚養(yǎng)魚魚塘底泥魚塘底泥種樹肥料種樹肥料養(yǎng)雞養(yǎng)雞蠶蛹蠶蛹養(yǎng)豬養(yǎng)豬桑樹葉桑樹葉糞便糞便蚯蚓蚯蚓案例案例3?；~塘生態(tài)工程?；~塘生態(tài)工程桑基魚塘原理圖?；~塘原理圖廣東肇慶生態(tài)農(nóng)村系統(tǒng)廣東肇慶生態(tài)農(nóng)村系統(tǒng)美美麗麗的的屋屋頂頂花花園園造成低下水污染的原因很多，主要有：污水滲入、污水灌溉污水滲入、污水灌溉，使得地下水的硬度、礦化度、細菌總數(shù)、大腸桿菌數(shù)及三氮等嚴重超標；酸雨使淺層地下水軟化，導致水中的重金屬被活化酸雨使淺層地下水軟化，導致水中的重金屬被活化，加劇污染；過量

37、開采地下水過量開采地下水，造成海水、苦咸水超越原有咸淡水界面入侵到地下淡水含水層；垃圾滲濾液的滲入垃圾滲濾液的滲入嚴重污染地下水；石油產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、儲存等環(huán)節(jié)和污染物的事故性排放石油產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、儲存等環(huán)節(jié)和污染物的事故性排放，大面積污染地下水，并預測幾年后這個數(shù)字將會增至3倍。2.1地下水的原位修復地下水的原位修復 早期地下水污染的修復是通過抽取地下水到地面上，處理后經(jīng)表層土壤反滲回地下水中，處理的方法是一些常規(guī)物理、化學分離方法和20世紀60年代開始盛行的廢水生物處理技術，即所謂的異位修復。 70年代初，開發(fā)了向含水層內通入氧氣及營養(yǎng)物質，依靠土著微生物的作用將污染物質降解為二氧化

38、碳和水或轉化為無害物質的原位生物修復法。 地下水原位修復的典型流程見圖53、54。圖圖53利用注射井進行地下水修復利用注射井進行地下水修復圖圖54利用生物滴濾池修復地下水利用生物滴濾池修復地下水 除了上圖的抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結合法外，原位修復技術還有以下幾種方法。 生物注射法生物注射法 它主要是將加壓后的空氣注射到地下水的下部，氣流的加入可加快地下水中有機物的揮發(fā)和降解加快地下水中有機物的揮發(fā)和降解。 微泡法微泡法 它是將含有 125 mg/L的表面活性劑的氣泡表面活性劑的氣泡注入被污染的地下水中。這種方法可以為細菌提供充足的氧氣，從而提高微生物的代謝速率，是一種高效、經(jīng)濟的方法。 有

39、機粘土法有機粘土法 它是將帶正電的有機修飾物、陽離子表面活性劑帶正電的有機修飾物、陽離子表面活性劑通過化學鍵鍵合到帶負電荷的粘土表面上合成有機粘土合成有機粘土，并利用粘土上的表面活性劑吸附有毒化合物，然后進行生物降解的方法。影響影響地下水生物修復的要素要素有以下幾種。微生物的種類微生物的種類 土著微生物是生物降解的首選菌種土著微生物是生物降解的首選菌種。只有當本地菌種不能降解該有機物，或污染物濃度很高又需快速處理時，才考慮外加菌種。但是外加菌種的投放需要考慮到降解有效性降解有效性、環(huán)境環(huán)境安全性安全性和和生態(tài)風險生態(tài)風險。電子受體電子受體 氧有利于地下水中污染物的生物降解，因而溶解氧的輸送是地

40、下水原位生物修復中關鍵的限制因素。目前，氧輸入地下的方式主要有空氣注入空氣注入、純氧注入純氧注入、臭氧引入臭氧引入、過氧化氫溶液引入過氧化氫溶液引入、膠態(tài)微氣泡引入膠態(tài)微氣泡引入等。 還可以利用地下水中的厭氧條件對有機物進行厭氧生物降解，此時可外加硝酸鹽、硫酸鹽或碳酸鹽、三價鐵（提供結合氧）作為硝酸鹽、硫酸鹽或碳酸鹽、三價鐵（提供結合氧）作為生物修復的電子受體生物修復的電子受體。營養(yǎng)物質營養(yǎng)物質 一般來說地下水是寡營養(yǎng)的，因而人為地增加一些營養(yǎng)物質對于快速降解有時是必要的，但是營養(yǎng)鹽過多，則生物量劇增，會導致含水層堵塞，生物修復作用停止。大量引入硝酸鹽還可能導致厭氧降解占優(yōu)勢，抑制好氧菌的生長

41、。環(huán)境因素環(huán)境因素 溫度溫度不僅對微生物活性有顯著的影響，還決定生物修復過程的快慢。一般是普通微生物最適宜的溫度為2035。另外，地下水中不同類型土壤不同類型土壤對不同微生物種群的吸附性能差異很大，使微生物在地下水中遷移規(guī)律對于生物修復的結果可能具有重大影響。 原位修復可單獨應用，也可與其他技術配合應用，而且實施后現(xiàn)場生物群活性通常可保持幾年以上，使修復具有持續(xù)效果。2.2 生物反應器法生物反應器法 生物反應器的處理方法是一種異位修復與原位修復相結合的工藝。生物反應器較靈活，可以移動到現(xiàn)場直接處理被污染的地下水，且反應器可以連續(xù)運行也可以間歇運行。各類在廢水處理中應用的生物反應器均可在地下水修

42、復中得以應用。同時生物反應器法不但可以作為一種實際的處理技術，也可用于研究生物降解速率及修復模型。近年來，生物反應器的種類得到了較大的發(fā)展，出現(xiàn)了連泵式生物反應器、連續(xù)循環(huán)升流床反應器、泥漿生物反應器等多種形式。 通常做法是先用圍油欄分片圍住，再用吸油氈、消油劑等物理、化學方式處理。但自2020世紀世紀9090年代以來年代以來，隨著生物修復技術的發(fā)展，微生物處理技術在石油污染治理方面逐漸成為核心技術。第四節(jié)第四節(jié) 石油污染場地的生物修復石油污染場地的生物修復一、石油烴類化合物的分類一、石油烴類化合物的分類 僅僅由于油輪失事、油田漏油、井噴等流失的石油，每年就多達幾百萬噸幾百萬噸，使大面積海域或

43、土地受到嚴重的石油污染。石油的主要成分是以烴類化合物烴類化合物為主，一個典型的石油樣品含有多達200300種不同的烴類化合物種不同的烴類化合物，是目前環(huán)境中烴類化合物污染的主要來源，可分為4類：飽和烴、芳香族烴類化合物、瀝青質及樹脂飽和烴、芳香族烴類化合物、瀝青質及樹脂。不同烴類化合物的降解率模式是：正烷烴分枝烷烴低分子量芳香正烷烴分枝烷烴低分子量芳香烴多環(huán)烷烴烴多環(huán)烷烴。二、石油烴類化合物的生物降解途徑二、石油烴類化合物的生物降解途徑 這些石油烴類化合物的微生物分解途徑主要有直接礦化和共代直接礦化和共代謝謝。降解的關鍵步驟是底物被氧化酶氧化的過程關鍵步驟是底物被氧化酶氧化的過程，此過程需要分

44、子氧的參與，因此石油的分解過程主要是好氧過程好氧過程。 一般的烷烴可以通過單一末端氧化、雙末端氧化、亞末端氧化單一末端氧化、雙末端氧化、亞末端氧化途徑降解。2.短鏈脂肪酸短鏈脂肪酸由經(jīng)由經(jīng)中心代謝途徑中心代謝途徑分解為分解為CO2。1.正烷烴正烷烴的分解通常從一個末端的氧化形成的分解通常從一個末端的氧化形成醇醇開始，而后轉化成開始，而后轉化成羧羧酸或醛酸或醛，羧酸靠，羧酸靠氧化氧化進行深入降解，形成進行深入降解，形成二碳單位的短鏈脂肪二碳單位的短鏈脂肪酸和乙酸輔酶酸和乙酸輔酶A。3.多分枝的烯烴多分枝的烯烴主要轉化成主要轉化成二羧酸二羧酸再進行降解，甲基會影響降解的再進行降解，甲基會影響降解的

45、進行。進行。4.芳香烴芳香烴降解一般先在降解一般先在雙加氧酶雙加氧酶的作用下結合分子氧形成的作用下結合分子氧形成順二羥基順二羥基醇醇，之后失去兩個氧原子形成，之后失去兩個氧原子形成鄰苯二酚鄰苯二酚，鄰苯二酚繼而降解為，鄰苯二酚繼而降解為三羧三羧酸循環(huán)酸循環(huán)的中間產(chǎn)物。的中間產(chǎn)物。5.環(huán)烷烴環(huán)烷烴主要時通過主要時通過共代謝共代謝降解。通常，環(huán)烷烴的降解需要降解。通常，環(huán)烷烴的降解需要兩種氧兩種氧化酶的協(xié)同氧化化酶的協(xié)同氧化：一種氧化酶先將其氧化為環(huán)醇，接著脫氫形成環(huán)：一種氧化酶先將其氧化為環(huán)醇，接著脫氫形成環(huán)酮；另一種氧化酶再氧化環(huán)酮，環(huán)斷開之后深入降解。酮；另一種氧化酶再氧化環(huán)酮，環(huán)斷開之后深

46、入降解。三、降解石油烴類化合物的微生物三、降解石油烴類化合物的微生物 天然微生物的生物降解作用已成為消除環(huán)境中石油烴類污染的主要機制。自然環(huán)境中，能夠降解石油烴類化合物的微生物主要是細菌和真菌細菌和真菌，細菌在海洋生態(tài)系統(tǒng)中占主導地位，而真菌則是淡水和陸地生態(tài)系統(tǒng)中更重要的因子。能夠降解石油的微生物種類很多。目前已了解到，細菌、放線菌、酵母、真菌中有70個屬，約200個種能生活在石油中，并通過生物氧化降解石油。細菌以棒桿菌、細菌以棒桿菌、節(jié)桿菌、假桿菌、短桿菌等較常見；放線菌有鏈霉菌和諾卡氏菌；節(jié)桿菌、假桿菌、短桿菌等較常見；放線菌有鏈霉菌和諾卡氏菌；真菌中的枝胞霉被認為是主要的解烴真菌真菌中

47、的枝胞霉被認為是主要的解烴真菌。四、石油污染海洋的治理四、石油污染海洋的治理1.海洋石油污染及降解海洋石油污染及降解 石油進入海洋后，經(jīng)擴散、揮發(fā)、乳化、沉淀后一部分海洋表面的石油可能受紫外線作用而發(fā)生光分解，但光化學分解很慢。微生物可在12周內周內形成細菌群落，分解在海面上擴展的薄層石油。在23個月內石油被分解、消失。2.海洋石油降解微生物的分布海洋石油降解微生物的分布 石油降解菌分布的特點是在近海、海灣等處數(shù)量多；在遠洋很少。一般情況下，降解烴微生物常生長在油水界面上。3.環(huán)境因子對微生物降解海洋石油的影響環(huán)境因子對微生物降解海洋石油的影響 溫度：溫度：中溫菌5以下難以分解；嗜冷菌即使在1

48、.1，當菌體密度為108個mL時，石油分解速率仍可達1.2mg/Ld。 氧：氧：石油中各種組分完全生物氧化，需消耗大量氧。據(jù)測算，1g石油被微生物礦化需石油被微生物礦化需34g氧，即需消耗氧，即需消耗2.1L以上的氧以上的氧。所以，在石油嚴重污染的海域，氧可能成為石油降解的限制因子。 營養(yǎng)：營養(yǎng)：海水中NP常是生物增殖的限制因素，要求加入的營養(yǎng)鹽必須易于被微生物利用，同時不受潮汐和風暴的影響，能夠保持在海岸上，并且對土著微生物無毒。當然加入的營養(yǎng)也不應導致水體加富，產(chǎn)生赤潮。（1）土壤的非原位處理技術）土壤的非原位處理技術 土地處理技術是一種異地強化生物降解技術，適用于土壤總石適用于土壤總石油

49、類物質油類物質TPH的污染強度在的污染強度在1000mgkg以下的情況以下的情況。五、石油污染土壤的生物修復五、石油污染土壤的生物修復土地處理技術的基本實施步驟為：土地處理技術的基本實施步驟為：場地處理場地處理，準備一塊場地，對下部墊面進行防滲處理防滲處理，以免長期放置石油類污染物而影響地下水水質，同時在場地四周建立防止污染物向四周擴散的阻斷墻阻斷墻，阻止污染向四周擴散；把受污染土壤運至現(xiàn)場，并平鋪成3080cm厚厚的污染土層；設置灌溉系統(tǒng)灌溉系統(tǒng)保證土壤濕度；處理過程中周期性地進行耕作周期性地進行耕作（翻土），以保證土壤結構的優(yōu)化，增加土壤的通透性和一致性，提高氧轉移的效率。灌溉時一般要在水

50、中溶解一定濃度的N、P和表面活性物質和表面活性物質，在穩(wěn)定土壤濕度的同時也穩(wěn)定營養(yǎng)物質的配比，提高生物的活性。 營養(yǎng)物投放量必須依據(jù)土壤TPH濃度、降解微生物類型、污染物的可降解性等因素進行計算。 （2）生物堆積處理技術）生物堆積處理技術 這是一種對土地處理技術的改進降解技術。通常是將石油污染的土壤堆積成條狀，土層中鋪有送氣管道，污染上層以下設有多孔集水管，收集滲濾液。中間留有“田埂”，以便于收集產(chǎn)生的滲出液。這種方法二次污染更少，處理效率更高。（3）堆肥處理技術）堆肥處理技術 該方法適宜對高揮發(fā)、高濃度石油污染土層的處理與修復該方法適宜對高揮發(fā)、高濃度石油污染土層的處理與修復。添加的改良劑主

51、要有樹枝、樹葉、秸稈、稻草、糞肥、木屑等。改良劑增大了土壤的通透性，提高了氧傳遞效率，而且還提供了快速繁殖大量微生物群落所需要的基本能源。（4）土壤的原位處理技術）土壤的原位處理技術 這種方法適用于石油污染土層不便于挖掘或很難找到合適的專適用于石油污染土層不便于挖掘或很難找到合適的專用處理場地的情況用處理場地的情況。 應用這種技術有兩個前提條件兩個前提條件：一是現(xiàn)場土質必須有足夠的滲一是現(xiàn)場土質必須有足夠的滲透性，便于氧化劑和代謝產(chǎn)物的順利擴散透性，便于氧化劑和代謝產(chǎn)物的順利擴散；二是存在大量具有降解二是存在大量具有降解能力的微生物能力的微生物。系統(tǒng)中設地下水積水管，收集可能受到污染的下滲水流

52、，并經(jīng)過處理后加上適量的N、P等營養(yǎng)物質營養(yǎng)物質，再由布水系統(tǒng)投加到污染土層，以保持土層的濕度和營養(yǎng)平衡。系統(tǒng)設置穿孔進氣管，以有效補充系統(tǒng)的需氧量。在土層中埋設積氣管積氣管并用空氣抽吸空氣抽吸設備設備幫助排放代謝產(chǎn)物中的氣體。 此外，植被治理技術主要適用于表層土壤受到污染時的治理，主要適用于表層土壤受到污染時的治理，如采油井場的治理等如采油井場的治理等。植被的存在可以有效地改善土層的濕度條件，加強上層的透氣性，調節(jié)土層的營養(yǎng)比例，從而提高降解效率。常見的適宜治理井場的植物有：虎尾草、輪藻、綿蓬、駱駝蒿、豬虎尾草、輪藻、綿蓬、駱駝蒿、豬毛菜、羊茅、蒺藜、旋花、蒼耳、蘆葦、蒙古冰草、防風、賴草毛

53、菜、羊茅、蒺藜、旋花、蒼耳、蘆葦、蒙古冰草、防風、賴草等。在充分論證果實中不會發(fā)生石油類物質的累積效應后，還可以配合種植一些經(jīng)濟作物經(jīng)濟作物如胡蘿卜、甜菜、小麥等以提高治理過程的經(jīng)濟效益。 優(yōu)點：優(yōu)點：經(jīng)濟，徹底，其產(chǎn)物是CO2和水，完全無毒害。 缺點：缺點：見效慢、受理化及環(huán)境因子影響大、前期研究困難且費用昂貴、毒性和安全問題需要注意。 植物在環(huán)境污染治理中的作用 植物修復的概念 利用綠色植物清除環(huán)境中的污染物，使其去除降低或消失稱作植物修復(phytore-mediation) ( Raskin等.1994)。植物修復的主要對象是有毒重金屬和有機污染物。 研究表明，許多細菌、真菌、藻類和植

54、物都有從周圍環(huán)境富集重金屬的能力，然而至今仍沒有一種經(jīng)濟有效的方法從土壤中回收富集了重金屬的微生物。相比較而言，回收富集了重金屬的植物則較容易。尤其是那些將重金屬吸收到地上部的植物的回收更加簡便易行。 植物固定(Phytostabilization) 根系降解(Rhizodegradation) 植物促進(Phytoaccumulation) 植物降解(Phytodegradation) 植物揮發(fā)(Phytovolatilization) 揮發(fā)轉移(Evapotranspiration) 一、植物修復的類型 植物固定(Phytostabilization) 利用植物將有毒有害污染物如重金屬聚集

55、在根系地帶, 降低其活動性, 阻止其向深層土壤或地下水中擴散, 但并不為植物利用, 即根系對污染物起固定作用。 根系降解(Rhizodegradation) 植物中超過20%的營養(yǎng)成分如糖分、氨基酸、有機酸等都聚集在根部, 因此會生長很多微生物, 尤其在根表面向外1-3mm 的地方, 這些微生物是沒有種植過植物的土壤的3-4 倍。一些微生物可以同植物相結合促進重金屬的降解, 也可以礦化某些有機污染物如PAHs、PCBs。 植物促進(Phytoaccumulation) 也稱之為植物提取(phytoextraction) ,植物根系將土壤中重金屬或有機污染物從污染的土壤中轉移到植物的地上部分。一

56、般指那些能累積超過葉子干重1.0%的Mn，或者0.1%的Co、Cu、Pb、Ni、Zn，或者0.01%的Cd的植物。目前世界上有500多種這樣的植物。 植物降解(Phytodegradation) 植物的根、莖、葉吸收或降解污染物, 主要是有機污染物如PAHs、TPHs、PCBs, 無機污染物如氮氧化物、硫氧化物。判斷這些污染物能否進入植物體內的指標是該物質在辛醇水中的分配系數(shù)( logKOW )。logKOW 在1-3.5 之間的物質可以被植物吸收降解。 植物揮發(fā)(Phytovolatilization) 某些易揮發(fā)污染物被植物吸收后從植物表面組織空隙中揮發(fā)。如桉樹降解三氯乙烯(TCE)、甲基

57、叔丁基醚(MTBE)，印度芥菜降解硒化合物；煙草揮發(fā)甲基汞。從植物莖葉揮發(fā)出的物質可能被空氣中的活性羥基分解。如有毒的Hg2+經(jīng)植物揮發(fā)后變成了低毒的Hg，高毒的硒變成了低毒的硒化物氣體等。 揮發(fā)轉移(Evapotranspiration) 植物通過葉表孔隙揮發(fā)水分的形式轉移在水系中的污染物。如白楊、桉樹、河香柏等樹木具有很深的根系, 每天可以蒸騰大量的水, 將水中某些污染物轉移至植物體內。 植物修復在空氣污染中的應用 植物在水環(huán)境污染中的應用 植物在土壤污染中的應用 二、植物修復在環(huán)境污染中的應用 植物修復在空氣污染中的應用 氮氧化物NxOy是污染空氣的一類主要化合物，NO2同O3在光照的條

58、件下容易形成光化學煙霧，N2O是一種能引起溫室效應的氣體，它可以輻射傳熱, 破壞同溫層的O3。某些植物將氮氧化物轉化為氨基酸或以其為氮源加以利用, 利用這些植物去除空氣中的氮氧化物無疑是環(huán)保節(jié)能的好方法 。 Hiromichi Morikawa 等人詳細研究了NO2被217種高等植物、50種野生草本植物、60種人工培育的草本植物和107種木本植物吸收和還原為N2的情況，結果表明辛荑對NO2吸收最高，達12.7mg/g (干重) ；菊科、桃金娘科、茄科和楊柳科有較高的還原N2的能力。 植物在水環(huán)境污染中的應用 水環(huán)境中的污染大致可分為三類: （1）無機營養(yǎng)元素如氮、磷等； （2）有機污染物如農(nóng)藥

59、、殺蟲劑、多環(huán)芳烴PAH s、炸藥等； （3）重金屬的污染 。 （1）無機營養(yǎng)元素如氮、磷等去除 利用水生植物去除由氮、磷等無機營養(yǎng)元素引起的水體富營養(yǎng)化問題已有大量研究。 種植蓮藕、水稻既可以去除氮、磷, 又有很好的經(jīng)濟價值；被制成浮床的大椿草、水芹、水榮草、多花黑麥草等對去除水體中的氮、磷和抑制藻類滋生均有明顯的作用。這些植物發(fā)達的根系及與根系共生或混生的微生物往往共同對水環(huán)境起著凈化作用。 （2）有機污染物如農(nóng)藥、殺蟲劑、多環(huán)芳烴PAH s、炸藥等去除 利用某些植物降解、礦化污染物為毒性弱的小分子、具有無機物的特性, 修復受污染的水體。 水葫蘆可以去除水體中的有機磷農(nóng)藥、染料、酚、多環(huán)芳

60、烴、甲基對硫磷等有機污染物；浮萍、伊樂藻對殺蟲劑DDT降解有明顯的作用, 金魚藻、伊樂藻或浮萍可以顯著降低地表水中異丙甲草胺濃度; 長春花可用于修復受炸藥TNT 污染的地表水;龍葵能有效地降解PCBs。 （3）重金屬去除 植物通過根系吸收、濃縮和沉淀水體中有毒有害重金屬是非常具有吸引力的一種含重金屬廢水的處理方法, 是目前研究的熱點問題。 用于修復水體污染物的植物大多是沉水和水面漂浮植物, 其中如綠藻對Cd、Hg、Cu、Pb 的去除率可達80%-90%;黑麥草對黃金廢水不僅有很強的凈化能力, 而且也具有很高的富集功能, 其根部的含金量最高可達784 g/t (干重)。 植物種苗對水中重金屬的去