散发到大气中,或把原先非挥发性的污染物变为挥发性污染 物送入大气中。 植物固定(Phytostabilization)：植物通过改变土壤的化学、生 物、物理条件来抑制其中的污染物,使其发生沉淀或被束缚 在腐殖质上,减少它对生物和环境的危害。
植物组织积累
植物修复
植物挥发
植物降解
毒素降解菌
植物萃取
植物固定
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。
植物修复重金属污染土壤的机理示意图
三、有机污染物的植物降解机理
传统的有机污染物的生物修复是用微生物来完成的，有
人认为研究植物去除有机物比较困难，因为有机物在植物体
内的形态较难分析，形成的中间代谢物也较复杂，很难观察 其在植物体内的转化，但是与微生物修复相比，植物修复更 适合用于现场修复。 植物主要通过3 种机制降解、去除有机污染物，即植物
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 （Brassica juncea）提取土壤中的Pb 污染物时,其深度最多 只能达到15 cm ,而Pb 的移动范围在15～45cm。但在有些 情况下,根的深度可达110 cm ,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(Salix nigra) 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1 000～2 000 mg· 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（Bruce 2001）。
中。另一个运用植物从土壤中直接提取有机污染物的方法
是根累积后经木质部转运，随后从叶表挥发。
有机污染物直接被植物吸收取决于植物的吸收效率、蒸 腾速率以及污染物在土壤中的浓度。而吸收率反过来取决于 污染物的物理化学特征、污染物的形态以及植物本身特性。 蒸腾率是决定污染物吸收的关键因素，其又决定于植物的种 类、叶片面积、营养状况、土壤水分、环境中风速和相对湿
农药在植物上的代谢 及植物修复
一、农药有机污染物
(1)有机氯农药 指用于防治植物病、虫害的组成成分中含有
有机氯元素的有机化合物。（DDT、六六六） (2)有机磷农药 指用于防治植物病、虫、害的含有机磷农药 的有机化合物。（乐果、敌敌畏）
二、植物修复技术简介
植物修复(Phytoremediation)是利用植物的一系列生理、
度等（Jerald等 1995 ， 张锡辉等 2001）。
植物释放分泌物和酶去除环境中有机污染物
植物可释放一些物质到土壤中，以利于降解有毒化学物质， 并可刺激根际微生物的活性。这些物质包括酶及一些有机酸，它 们与脱落的根冠细胞一起为根际微生物提供重要的营养物质，促 进根际微生物的生长和繁殖。并且，其中的有些分泌物也是微生 物共代谢的基质。Nichols（1997）研究表明：植物根际微生物明 显比空白土壤中多，这些增加的微生物能增加环境中的有机物质 的降解。Reilley等（1996）等研究了多环芳烃的降解，发现植物 使根际微生物密度增加，多环芳烃的降解增加。Jordahl等（1997） 报道杨树根际的微生物数量增加，但没有选择性，即降解污染物 的微生物没有选择性的增加，表明微生物的增加是由于根际的影 响，而非污染物的影响。Siciliano 等（1997）通过研究也发现草 原地区微生物对2-氯苯甲酸的降解率升高11％～63％。
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Thlaspirotundifolium spp. 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。
速找到用于降解某类化合物的植物的方法。
根际的矿化作用去除有机污染物
Hiltner（1904）提出根际(rhizosphere)的概念。根际是受植物
根系影响的根－土界面的一个微区，也是植物－土壤－微生物与其
环境条件相互作用的场所，这个区与无根系土体的区别即是根系的 影响。Bolton等（2001）指出根际微生物的群落组成依赖于植物根
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害物质。
许多化合物实际上是以一种很少能被生物利用的形式 被束缚在植物组织中，普通的化学提取方法无法将它们提 取出来。在有机质很少的砂质土壤中，利用根吸收和收获 进行植物修复证明是可行的，如Cunningham（1996）利用 胡萝卜( Daucuscarota）吸收二氯二苯基-三氯乙烷，然后 收获胡萝卜，晒干，完全燃烧以破坏污染物。在这个过程 中，亲脂性污染物离开土壤基质进入脂含量高的胡萝卜根
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
1、 影响植物修复的因素
环境条件 包括土壤水分、pH、有机质含量、孔隙度等,这些因素 会间接决定土壤微生物的数量、种类和生物活性。Brown 等（1994） 指出pH 的变化显著影响耐重金属植物对重金属的吸收,在不同pH 值处理的被Zn、Cr 污染的土壤盆栽试验中,天蓝遏蓝菜（T· careulescens）吸收的Zn、Cr 量大小值随土壤pH 值下降而增加 。 污染物性质 在低pH 值下重金属呈吸附态进入土壤溶液,会增加植 物对重金属的生物获取量。有机化合物的亲水性大小是影响它能否 被植物吸收的因素之一,亲水性越大,进入土壤溶液的机会越小,被植 物吸收量越少。通常多环芳烃（PAHs） 环的数目越多越难被植物 降解。吴龙华等（2001）指出在土壤中加入EDTA 会增加金属的活 性和可溶性,但EDTA 活化土壤重金属存在污染地下水的风险 ,这一 点必须加以考虑。
植物释放到根际土壤中的酶系统可直接降解有关化合 物，这已被一些研究所证实。Schnoor等（1995）指出硝 酸盐还原酶和漆酶可降解军火废物如TNT（2,4,6-三硝基 甲苯），使之成为无毒的成分，脱卤酶可降解含氯的溶剂 如TCE（四氯乙烯），生成Cl-、H2O 和CO2。通过根际的 酶来筛选可用于降解某类化合物的酶，这可能是一种能快
的类型（直根、丛根）、植物种类、植物年龄、土壤类型以及植物
根系接触有毒物质的时间。 根际区的CO2浓度一般要高于无植被区的土壤，根际土壤的pH
值与无植被的土壤相比较要高1～2 个单位。氧浓度、渗透和氧化
还原势以及土壤湿度也是植物影响的参数，这些参数与植物种和根 系的性质有关。根系与土壤物理、化学性质不断地变化，使得土壤 结构和微生物环境也不断变化。
生化过程部分或完全修复和消除被污染土壤、水体、空气中
特定有毒物质。广义的植物修复包括利用植物固定或修复重
金属污染土壤,利用植物净化水体和空气,利用植物清除放射
性核素和利用植物及其根际微生物降解有机污染物等方面。 有机污染物的植物修复是利用植物在生长过程中，吸收、 降解、钝化有机污染物的一种原位处理污染土壤的方法。
植物微生物界面相互作用以加速降解的研究是当今世界的 活跃领域，也是氯代有机合物土壤修复技术的一个良好发展方 向。
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