有机污染物的植物修复.ppt

植物和微生物的相互作用是复杂的，互惠的。植物根表皮细胞和根细胞的脱落，为根际的微生物提供了营养和能源，如碳水化合物和氨基酸，而且根细胞分泌粘液（根生长穿透土壤时的润滑剂）和其它细胞的分泌液构成了植物的渗出物，这些都可以成为微生物重要的营养源。
另外，植物根系巨大的表面积也是微生物的寄宿之处。微生物群落在植物根际区繁殖活动，根分泌物和分解物养育了微生物，而微生物的活动也会促进根系分泌物的释放。最明显的例子是有固氮菌的豆科植物，其根际微生物的生物量、植物生物量和根系分泌物都有增加。这些条件可促使根际区有机化合物的降解。植物促进根际微生物对有机污染物的转化作用，已被很多研究所证实。植物根际的菌根真菌与植物形成共生作用，有其独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物。植物根际分泌物刺激了细菌的转化作用，在根区形成了有机碳，根细胞的死亡也增加了土壤有机碳，这些有机碳的增加可阻止有机化合物向地下水转移，也可增加微生物对污染物的矿化作用（Chaineau等2000，吴畏等2001）。董春香等（2001）在研究除草剂阿特拉津的生物降解时，发现微生物对阿特拉津的矿化作用与土壤有机碳成分直接相关。
四、植物修复有机污染物的研究与应用植物种类Paterson等（1990）发现有88种植物能有效吸收和富集70余种有机污染物;Bellin和O′Connor（1990）发现有些植物对重金属的耐受性特别高,其体内重金属含量是同类土壤上其他植物的100倍或1000倍。如果能找到或驯化出这种植物(超富集植物),植物修复效率将大幅提高。遏蓝菜属植物Thlaspirotundifoliumspp.cepaeifolium是已知的唯一能富集Pb的植物。
不同植物甚至同一种植物的亚种或变种所产生的分泌物和酶的种类、数量、功效是不同的,这对植物修复的功效产生一定的影响。经基因工程改造的植物能显著提高修复的功效。如改造的拟南芥菜和烟草在能杀死未改造种的Hg2+浓度下存活,并把有毒的Hg2+变为低度的单质Hg挥发掉。根系分布许多植物根系分布很窄,穿透的深度受土壤条件和土壤结构的影响。Blaylock等（1997）用芥菜型油菜（Brassicajuncea）提取土壤中的Pb污染物时,其深度最多只能达到15cm,而Pb的移动范围在15～45cm。但在有些情况下,根的深度可达110cm,并扩展到高浓度的污染物的土壤中。修复过程发生时植物根系必须和污染物接触,所以根系的分布深度直接影响着被修复土壤或地下水的深度。多数能富集重金属污染物的植物根系分布在土壤表层,这对植物修复的效果会产生影响。

污染物浓度和滞留时间柳树(Salixnigra)能降解除草剂Bentazon,但当除草剂的浓度太高时,会对植物产生毒害,使植物无法生长或引起植物生长的衰退。Conger等（1997）指出浓度在1000～2000mg·kg时,Bentazon对6种植物产生毒害。土壤中存留几年的污染物的生物获取量比新鲜污染物要少的多,降低植物的修复功效（Bruce2001）。2、植物促进农药的降解研究Sandman等（1984）研究证明许多植物根际区的农药降解速度快，降解率与根际区微生物数量的增加呈正相关，而且发现多种微生物联合的群落比单一种的群落对化合物的降解有更广泛的适应范围。但并非所有植物对化学物质都有降解能力。这之间的关系有很强的选择性，主要原因是不同植物种分泌不同的物质，而不同微生物对根系分泌物有所选择。另外，植物对化学物质的适应或敏感程度也不相同。Sandmann等（1984）指出使用2,4-D除草剂后，降解2,4-D这种除草剂的细菌群落数量在甘蔗根际有增加，但在非洲三叶草根际不增加。2,4-D对除去双子叶杂草有效而不伤害甘蔗，这表明甘蔗根际微生物群落有保护植物免受化学物质伤害作用的可能性（农药--刺激植物产生分泌物--促进微生物繁殖）。Gavrilova与合作者发现用杀虫剂二嗪农处理过的小麦、玉米、豌豆属植物根际微生物数量要比对照土壤中高100倍以上，研究者从小麦根际土壤中分离了细菌、真菌和放线菌，经无土培养试验证明这些菌类可降解二嗪农。
一般认为，微生物繁殖所需的能源和营养由根系脱落细胞和分泌物供给，而有些研究表明，多种微生物构成的微生物群落也可以在以除草剂2-甲基-4-氯丙酸做唯一碳源和能源的条件下生长（Lappin等1985），研究者分离了5种微生物，培育试验结果为，即使提供给相当可利用的碳源，也没有一种微生物能单独生长在有2-甲基-4-氯丙酸存在的条件下。然而，2种以上微生物混合即能生长于2-甲基-4-氯丙酸为唯一碳源的环境中，并且可以降解这种物质。这种微生物群落也能降解除草剂2,4-D和MCPA(2-甲基-4-苯酚乙酸)，表明根际微生物联合群落要远比单个一种微生物更有效降解多种有毒有