环境污染的生物防治

1、1污染生态学污染生态学Pollution ecology第七章第七章 环境污染的生物防治环境污染的生物防治（Chapter 7: Biocontrol of Environmental Pollution）主讲：主讲：2 二、二、水污染的生物防治水污染的生物防治 内容提要内容提要 一、一、大气污染的生物防治大气污染的生物防治 三、三、土壤污染的生物防治土壤污染的生物防治3一、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

2、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4（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，又的主要制造者，又是是CO2的主要消耗者。的主要消耗者。CO2是植物光合作是植物光合作用的主要原料。在高产作物中，生物产量用的主要原料。在高产作物中，生物产量的的90%取自空气中的取自空气中的CO2，5-10%来自土来自土壤。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

3、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。 5（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

4、时，每平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方米每小时可吸收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的草坪就可以把的草坪就可以把一个人呼出的一个人呼出的CO2全部吸收。加上晚间植物呼吸全部吸收。加上晚间植物呼吸作用所增加的作用所增加的CO2，则每人，则每人50m2的草坪的草坪就可维持就可维持二氧化碳的平衡。二氧化碳的平衡。 6（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，减少其含量，而

5、且还能使吸入叶片的少其含量，而且还能使吸入叶片的SO2形成形成亚硫酸和亚硫酸根离子（毒性很强），而亚亚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，并转变为硫酸根硫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离子，其毒性比亚硫酸根离子小30倍，所以倍，所以这类植物能自行解毒，将有毒物转化为无毒这类植物能自行解毒，将有毒物转化为无毒物。物。 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

6、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。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

7、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。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

8、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。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

9、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。 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

10、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。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，据有关人工熏气强，据有关人工熏气实验表明，与实验表明，与SO2浓度相同时，浓度相同时，Cl2对植物的危害对植物的危害程度约为程度约为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，多数植物具有一定的吸收和积累能力，多数植物叶片中叶片中Cl含量在含量在0.3-5g/kg d.wt 之间。据测定，以之间。据测定，以

11、下几种树木每公顷林地的吸氯量分别为：桎树下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。实验证明，吸氯量高的树种有京桃、山杏、糖槭、家榆、紫椴、氯量高的树种有京桃、山杏、糖槭、家榆、紫椴、山梨、水榆、山楂、白桦等。山梨、水榆、山楂、白桦等。13（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

12、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、山杏等。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，

13、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树。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废气的植废气的植物，其灰分中物，其灰分中Pb含量可达含量可达1000 mg/kg。15（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

14、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%。16（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

15、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）。）。17（三）绿色植物的减尘滞尘作用（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

16、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，便被附着于叶面及枝叶上。18（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皮的减尘作用也很重要。由于其根茎与草皮的减尘作用也很重要。由于其根茎与土表紧密结合，形成地被，不仅固定地表土表紧密结合，形成地被，不仅固定地表尘土，而且在草

17、坪上沉积了各种尘埃，有尘土，而且在草坪上沉积了各种尘埃，有风时也不容易出现二次扬尘，对减尘有特风时也不容易出现二次扬尘，对减尘有特殊功效。羊胡子草、狗牙根、早熟禾、紫殊功效。羊胡子草、狗牙根、早熟禾、紫羊茅、黑麦草等均是良好的草坪防尘植物。羊茅、黑麦草等均是良好的草坪防尘植物。19（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，其中不少通常，空气中的尘埃上附有不少细菌，其中不少还是对人体有害的病菌。城市空气中通常存在杆还是对人体有害的病菌。城市空气中通常存在杆菌菌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，种，另外还有多种病菌。另

18、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，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，因而也就减轻了这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。空气中的细菌含量。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，具有杀物杀菌素，如丁香酚、松脂、肉桂油等，具有杀菌能力。洋葱、大蒜的碎糊能杀死葡萄球菌、链菌能力。洋葱、大蒜的碎糊能杀死葡萄球菌、链球菌和其他细菌。球菌和其他细菌。20（四）绿色植物的杀菌作用（四）绿色植物的杀菌作用根据有关部门测定：在人流稀少的绿化带根据有关

19、部门测定：在人流稀少的绿化带和公园中，空气中的细菌量一般为和公园中，空气中的细菌量一般为1000-5000个个/m2，在公共场所或闹市区，空气中，在公共场所或闹市区，空气中的细菌含量高达的细菌含量高达20000-50000个个/m2，基本，基本没有绿化的闹市区比行道树枝繁叶茂的闹没有绿化的闹市区比行道树枝繁叶茂的闹市区空气中的细菌量要高市区空气中的细菌量要高0.8倍左右。倍左右。油松、核桃、白皮松、云杉、紫薇、侧柏、油松、核桃、白皮松、云杉、紫薇、侧柏、梧桐、茉莉、旱柳、花椒、毛白杨等树种梧桐、茉莉、旱柳、花椒、毛白杨等树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

20、树种。21（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国科学家做过实验，用不同剂量的中子美国科学家做过实验，用不同剂量的中子/伽玛混合辐射照射伽玛混合辐射照射5块栎树林，发现剂量在块栎树林，发现剂量在15Gy（戈瑞，即（戈瑞，即J/kg，1Gy=100rad）以下）以下时，树木可以吸收而不影响枝叶生长；剂时，树木可以吸收而不影响枝叶生长；剂量为量为40Gy时，对枝叶生长量有影响；当剂时，对枝叶生长量有影响；当剂量超过量超过150Gy时，枝叶大量减少。而酸叶时，枝叶大量减少。而酸叶树，在中子树，在中子/伽玛混合辐射剂量超过伽玛混合辐射剂量超过1500 G

21、y时仍能正常生长。实验表明，森林可减时仍能正常生长。实验表明，森林可减低入侵放射物质低入侵放射物质30-60%。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，加上在办公室工作的时间，在室内停留的时间总计达到公室工作的时间，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，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（康。据美国环境保护局（EPA）调查，各种建材）调查，各种建材造成的污染是一般室内污染的造成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

22、叶植物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的净化能力最强。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、收大气中的甲醛。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，不同树种的刺槐、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甲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。23（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，另外，仙人掌、仙人球

23、、昙花等仙人掌科植物，兰科的各种兰花，石蒜科的君子兰、人掌科植物，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，还能含量，还能吸收吸收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。 24（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。紫薇、茉莉、柠檬等植物，可以杀

24、死原生菌，紫薇、茉莉、柠檬等植物，可以杀死原生菌，如白喉菌、痢疾菌等；茉莉、蔷薇、石竹、如白喉菌、痢疾菌等；茉莉、蔷薇、石竹、紫罗兰、玫瑰、桂花等植物散发出的香味对紫罗兰、玫瑰、桂花等植物散发出的香味对结核杆菌、肺炎球菌、葡萄球菌的生长繁殖结核杆菌、肺炎球菌、葡萄球菌的生长繁殖具有明显的抑制作用。具有明显的抑制作用。兰花、桂花、红背桂是天然的除尘器，其纤兰花、桂花、红背桂是天然的除尘器，其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。25二、水污染的生物防治（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）

25、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26（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27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28（二）生物膜法（二）生物膜法29（三）厌氧生物处理法30（四）氧化塘法（四）氧化塘法31（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 System） 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

26、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。32（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33三、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 34（一）土壤污染的基本特点（一）土壤污染的

27、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351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

28、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。362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。373不可逆转性不可逆转性 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之后

29、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污染不断减轻，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土壤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除，并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。统结构与功能的影响不容易恢复。384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，必须采用染源的方法往往很难自我恢复，必须采用各种有效的治理技术才能消除现实污染。各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，仍然但是，从

30、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。存在治理成本较高和周期较长的矛盾。39（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，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，通过土壤自身是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、浓度的作用，使污染物在土壤中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。或毒性、活性降低的过程。按作用机理的不同，土壤自净作用可划分按作用机理的不同，土壤自净作用可划分为物理净化作用、物理化学净化作用、化为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用等四

31、个方面。学净化作用和生物净化作用等四个方面。40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滤器。固相中的各类胶态物质土壤胶体又具土壤胶体又具有很强的表面吸附能力。因而，进入土壤中的难有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。溶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，但也可能随水迁移至地表被土壤固相表面吸附，但也可能随水迁移至地表水或地下水层。水或地下水层。某些污染物可挥发或转化成

32、气态物质在土壤孔隙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。中迁移、扩散，以至迁入大气。41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物的阴、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。例阴、阳离子之间的离子交换吸附作用。例如：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）(OH-)3+AsO43-（土壤胶体）（土壤胶体）AsO43-+ 3OH-42化学净化作用化学净化作用污染物进入土壤

33、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。43生物净化作用生

34、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，各种有机污由于土壤中的微生物种类繁多，各种有机污染物在不同条件下的分解形式是多种多样的。染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

35、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。 44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

36、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。45（三）污染土壤的植物修复技术（

37、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46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、挥发及促进根际累、降解、固定、转移、挥发及促进根际微生物共存体系等特性，利用在污染地种微生物共存体系等特性，利用在污染地种植植物的方法，实现部分或完全修复土壤植植物的方法，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、水污染和

38、大气污染目标的一门环境污染原位治理技术。污染原位治理技术。47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）48植物修复的主要类型植物修复的主要类型49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

39、化技术能使地表长期稳定，有利于生效果持久，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；态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；干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，容易为大众和社会所接受。50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、

40、气候、水分、盐度、酸碱度、排对土壤类型、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；水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，一般不超过般不超过20 cm 的土层厚度，才能被有效清除；的土层厚度，才能被有效

41、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。512. 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

42、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522.

43、 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

44、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