污染环境的生物修复【创意版】.ppt
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新版第八章-污染环境的生物修复课件.ppt
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8
3、植物修复的特点
– 今年来的研究表明 ，植物修复是一个更经 济、更适于现场操作的去除环境污染物的技 术。植物具有庞大的叶冠和根系，在维持生 态环境的平衡中起着重要作用。植物修复适 用于大面积、低浓度的污染位点，不仅可以 环境的有机污染物，还可以去除重金属和放 射性元素。
精选
9
⑴、植物对环境中重金属的去除
• 植物对有机污染物的直接吸收作用 • 植物释放分泌物和酶 • 强化根区的矿化作用
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16
⑷、富营养化水体修复
• 富营养化水体 –水华和赤潮 –防治水体富营养化的对策： • 控制外源性营养物质的输入； • 减少内源性营养物质的负荷。
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17
– 防治水体富营养化的措施：
• 工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；
精选
25
营养盐 空气
抽 水 井
地下水位
废水处理系统 污染区
注 水观 井测
井
生物修复原位处理方式示意图
精选
26
四、地下水生物修复工程技术
• 原位处理
– 特点：与土壤原位处理基本相同。
• 物理拦阻
– 指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污 染物在地下水中的进一步迁移。
精选
27
• 地上处理
–又称抽取－处理技术，将受污染的 地下水从地下水层中抽取出来，在 地面上用一种或多种工艺处理之后， 再将水注入地层。
工程前期投入高
费用低
可与其它技术结合使用
需增加微生物监测项目
精选
4
4、生物修复与生物处理的异同
相同之处：都是利用微生物的降解作 用，也都是利用微生物的同化作用扩大 繁殖，并通过工程措施保持生物处理过 程有很高的效率，在处理特殊废物时都 需要驯化和筛选高效微生物。
污染环境生物修复工程PPT课件
质量比: O2: C6H6 =3.1:1
每消耗1mg/L的DO就可以降解0.32 mg/L 的苯。
如果背景DO是4.0 mg/L ，好氧降解的容 量是0.32×4／1=1.28 mg/L。
(二)反硝化反应 6NO3-＋H+＋C6H6→6CO2＋6H2O＋3N2 质量比： NO3-：C6H6=4.8:1 每消耗1 mg/L的NO；可以降解0.2l mg/L 的
空气通道在地下水中的分布，大体上
呈现伞状形态。气流通道的密度和空气与 土壤接触的表面积都与空气流量有关。空 气流量大，气流通道的密度增加，相应地 接触表面积增加，增加的幅度与流量的关 系为(Q始/Q终)0.5。
空气注入地下。能够强化地下水的混合，
从而克服分散传质的局限性，大大加快传 质过程。地下水的混合机理包括：①机械 置换，在空气注入开始阶段和非稳态情况 下尤其显著；②空气与水在通道相互作用； ③空气流动的摩擦作用；④蒸发引起的地 下水流动，⑤对流；⑥颗粒流动等。
二、空气吹脱设计
(一)空气注入井布置
空气注入井的位置应该包围整个污染物区 域，或者在其扩散流动方向进行阻截。每 一个注入井的半径范用需要通过现场实验 确定。如图所示，可以设立实验井，在其 周围辐射方向设立观察井。
测量参数
①地下水位变化。②溶解氧和氧化还 原电位变化。③地层中空气压力。④ 地下顶主压力，即在地下观测位置形 成顶空，其平衡压力代表周围静态压 力，这是一个最简单和可靠的参数方 法。⑤有时可以采用示踪气体例如氦 气或者六氟化硫，其中六氯化硫与氧 气的溶解度类似，能够更好地指示氧 气的迁移扩散情况。⑥地层电阻的变 化，可以产生三维变化图像。⑦监测 实验区域污染彻浓度变化情况。
1.3 0 2 1 1 2 P 5 0 • m a 3 /m ( 1 1 o 5 a 0 l• tm 3 m /m )ol
环境生物技术(第七章生物修复) ppt课件
➢ 生物修复经常以原位方式进行，这样可使对污染位点的干扰或破坏 达到最小，可在难以移动的地方（如建筑物下、公路下）进行，在 生物修复时场地可以照常使用；
➢ 生物修复使有机物分解为二氧化碳和水，可以永久性地消除污染物 和长期的隐患，无二次污染，不会使污染转移；
➢ 生物修复可与其他处理技术结合使用，处理复合污染；
ppt课件
26
据报道
中国重金属污染耕地总计：2000万公顷 中国有机物污染农田总计：6000万公顷
ppt课件
27
全国土壤污染状况调查
《国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》决定从 2006年起“开展全国土壤污染现状调查，综合治理土壤污染”。
2006年7月18日，国家环保总局组织召开全国土壤污染状况 调查视频会议，全国土壤污染状况调查7月18日在北京启动。
ppt课件
8
生物修复
植物修复
植物萃取、植物稳定、根 基修复、植物转化、根际 过滤、植物挥发等
利用植物去治理水体、土壤和底泥 等介质中的污染的技术
微生物修复
利用微生物将环境中的污染物 降解或转化为其他无害物质的过程
动物修复
通过土壤动物群的直接或间接作用 而修复土壤污染的过程
ppt课件
9
生物修复的基本定义
91.1 200
38.8 250
0.14 0．3
引自：王亮等，温州市城郊污灌对土壤和蔬菜品质的影响
ppt课件
31
蔬菜重金属含量(mg/kg)
0.9
0.8
0.7
铅
0.6
镉
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 莴苣 小青菜 大白菜 甘蓝
葫芦
0.2 0.05
➢ 生物修复使有机物分解为二氧化碳和水，可以永久性地消除污染物 和长期的隐患，无二次污染，不会使污染转移；
➢ 生物修复可与其他处理技术结合使用，处理复合污染；
ppt课件
26
据报道
中国重金属污染耕地总计：2000万公顷 中国有机物污染农田总计：6000万公顷
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27
全国土壤污染状况调查
《国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要》决定从 2006年起“开展全国土壤污染现状调查，综合治理土壤污染”。
2006年7月18日，国家环保总局组织召开全国土壤污染状况 调查视频会议，全国土壤污染状况调查7月18日在北京启动。
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8
生物修复
植物修复
植物萃取、植物稳定、根 基修复、植物转化、根际 过滤、植物挥发等
利用植物去治理水体、土壤和底泥 等介质中的污染的技术
微生物修复
利用微生物将环境中的污染物 降解或转化为其他无害物质的过程
动物修复
通过土壤动物群的直接或间接作用 而修复土壤污染的过程
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9
生物修复的基本定义
91.1 200
38.8 250
0.14 0．3
引自：王亮等，温州市城郊污灌对土壤和蔬菜品质的影响
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31
蔬菜重金属含量(mg/kg)
0.9
0.8
0.7
铅
0.6
镉
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 莴苣 小青菜 大白菜 甘蓝
葫芦
0.2 0.05
环境污染生物修复技术-PPT精品文档
植物固定
• 原理：利用植物根际的一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相对无 害物质的一种方法。 • 植物在植物稳定中主要有两种功能： • 1.保护污染土壤不受侵蚀，减少土壤渗漏来防止金属污染物的淋 移; • 2.通过金属根部的积累和沉淀或根表吸持来加强土壤中污染物的 固定。 • 应用植物稳定原理修复污染土壤应尽量防止植物吸收有害元素， 以防止昆虫、草食动物及牛、羊等牲畜在这些地方觅食后可能会对食 物链带来的污染。 • 然而植物稳定作用并没有将环境中的重金属离子去除，只是暂时 将其固定，使其对环境中的生物不产生毒害作用，但并没有彻底解决 环境中的重金属污染问题。如果环境条件发生变化，重金属的生物可 利用性可能又会发生改变。因此，植物固定不是一个很理想的修复方 法。
根滤作用
• 原理：借助植物羽状根系所具有的强烈吸 持作用，从污水中吸收，浓集，沉淀金属 或有机污染物，植物根系可以吸附大量的 铅，铬等金属.另外也可以用于放射性污染 物，疏水性有机污染物(如三硝基甲苯TNT) 的治理。进行根滤作用所需要的媒介以水 为主.因此根滤是水体，浅水湖和湿地系统 进行植物修复的重要方式，所选用的植物 也以水生植物为主。
环境污染生物修 广义的生物修复，指一切以利用生物 为主体的环境污染的治理技术。 • 狭义的生物修复，是指通过微生物的 作用清除土壤和水体中的污染物，或 是使污染物无害化的过程。
生物修复技术的特点
• 优点：投资费用省，对环境影响小，能有 效降低污染物浓度，适用于在其他技术难 以应用的场地，而且能同时处理受污染的 土壤和地下水。 • 局限性：需对具体地点的状况和污染物进 行详细而昂贵的考察，微生物活性受温度 和其他环境条件的影响，某些情况下，生 物修复不能去除全部的污染物。
植物辅助生物修复
《生物修复技术》课件
生物修复技术
02
利用微生物、水生植物等生物体对水
如利用活性污泥法处理工业废水，利用水生植物净化水体等。
空气污染的生物修复
空气污染的来源
包括工业废气、汽车尾气、燃煤烟气等。
生物修复技术
利用微生物、植物等生物体对空气中的污染物进行吸收、降解和转 化。
实际应用案例
生物反应器修复原理
生物反应器
利用生物反应器中的微生物、植物、动物等生物体对有害物质进 行降解、转化和富集等处理过程。
生物膜反应器
利用生物膜上的微生物对有害物质进行降解和转化。
悬浮生长反应器
利用悬浮在液体中的微生物对有害物质进行降解和转化。
03
生物修复技术的实际应用
Chapter
土壤污染的生物修复
1 2 3
土壤污染的来源
包括工业废弃物、农药化肥残留、重金属等。
生物修复技术
利用微生物、植物等生物体对土壤中的污染物进 行降解、转化和固定，降低或消除污染物的毒性 。
实际应用案例
如利用微生物降解有机污染物，利用植物吸收重 金属等。
水体污染的生物修复
水体污染的来源
01
包括工业废水、生活污水、农业废水等。
适用范围
土壤、水体、空气等环境介质中的污染物治理。
生物修复技术的应用领域
01
02
03
土壤污染治理
修复被重金属、农药等污 染的土壤，促进土壤生态 恢复。
水体污染治理
净化被有机物、重金属等 污染的水体，提高水质。
空气污染治理
降低空气中的有害气体和 颗粒物含量，改善空气质 量。
生物修复技术的发展历程
起源
20世纪80年代，随着环境 保护意识的提高，生物修 复技术开始受到关注。
污染土壤的生物修复PPT课件
• 动物修复技术主要包括蚯蚓养殖和线虫控制两种方式。蚯蚓养殖是指利用蚯蚓 来改善土壤结构、提高土壤肥力，从而达到净化土壤的目的；线虫控制是指利 用一些寄生线虫来控制土壤中的病原微生物，从而减少其对土壤的危害。
• 动物修复技术的优点包括改善土壤结构、提高土壤肥力等。但动物修复技术的 缺点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的处理效果不佳。
技术成熟度
某些生物修复技术仍处于 研究阶段，技术成熟度有 待提高。
影响因素多
生物修复效果受到多种因 素的影响，如污染物特性、 土壤条件、气候条件等。
03 生物修复技术应用
微生物修复技术
微生物修复技术是指利用微生物的生命代谢活动 来减少土壤环境中有毒有害物质的浓度，从而使 土壤环境得到净化和修复的过程。
政府应加大对生物修复技术的政策支 持和资金投入，促进技术的研发和应 用。
建立评价体系
建立生物修复技术的评价体系，制定 相关标准和方法，规范技术的实际应 用。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进 技术和管理经验，提高我国生物修复 技术的整体水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
微生物修复技术的优点包括处理效果好、适用范 围广、对环境影响小等。但微生物修复技术的缺 点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的 处理效果不佳。
微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两 种方式。原位修复是在污染场地就地处理，而异 位修复是将污染土壤转运至集中处理场地进行修 复。
微生物修复技术适用于有机物污染、重金属污染 和农药污染等多种类型的土壤修复。其中，有机 物污染土壤的微生物修复技术应用最为广泛。
利用土壤动物（如蚯蚓）对污染物 的抗性和净化能力，实现污染土壤 的治理和生态修复。
• 动物修复技术的优点包括改善土壤结构、提高土壤肥力等。但动物修复技术的 缺点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的处理效果不佳。
技术成熟度
某些生物修复技术仍处于 研究阶段，技术成熟度有 待提高。
影响因素多
生物修复效果受到多种因 素的影响，如污染物特性、 土壤条件、气候条件等。
03 生物修复技术应用
微生物修复技术
微生物修复技术是指利用微生物的生命代谢活动 来减少土壤环境中有毒有害物质的浓度，从而使 土壤环境得到净化和修复的过程。
政府应加大对生物修复技术的政策支 持和资金投入，促进技术的研发和应 用。
建立评价体系
建立生物修复技术的评价体系，制定 相关标准和方法，规范技术的实际应 用。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，引进国外先进 技术和管理经验，提高我国生物修复 技术的整体水平。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
微生物修复技术的优点包括处理效果好、适用范 围广、对环境影响小等。但微生物修复技术的缺 点是处理周期较长，且对某些重金属污染土壤的 处理效果不佳。
微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两 种方式。原位修复是在污染场地就地处理，而异 位修复是将污染土壤转运至集中处理场地进行修 复。
微生物修复技术适用于有机物污染、重金属污染 和农药污染等多种类型的土壤修复。其中，有机 物污染土壤的微生物修复技术应用最为广泛。
利用土壤动物（如蚯蚓）对污染物 的抗性和净化能力，实现污染土壤 的治理和生态修复。
污染环境的生物修复(大学课件)
4 污染环境的生物修复
1
4.1 生物修复概述 4.2 环境微生物修复机理 4.3 环境修复微生物生态学原理 4.4 影响生物修复的污染物特性
2
4.1 生物修复概述
4.1.1 4.1.2
生物修复概念 生物修复的产生与发展
4.1.3 4.1.4
生物修复的特性 生物修复的类型
4.1.5 生物修复原则及可处理性实验
29
国外有较长的研究史，国
动物修复 内的研究还处于摸索阶段。
土壤动物如蚯蚓、线虫、跳虫、蜈蚣、蜘 蛛等，能吸收或富集土壤中的残留农药， 并通过代谢把农药分解为低毒或无毒产物。
30
按照自然界自身规律强
生态修复 化自然界的自净能力。
利用培养的生物或微生物的生命活动，对 环境中污染物进行降解。
31
按修复受体分类
• 特点
– 修复效果好但成本高昂，适合于小范围、 高污染的环境。
37
原位-异位联合生物修复
• 概念
– 将原位生物修复和异位修复相结合。
化学淋洗修复 异位生物修复
• 方法
– 水洗-生物反应器法 – 土壤通气-堆肥法
•
特点
土壤蒸气浸提 生物强化修复
原位工程生物修复
– 能扬长避短，应用前景好。
38
4.1.5 生物修复原则及可处理性实验
• 利用生物修复处理其费用大约为4000 日元/m3 ； • 采用淋洗或加热等处理成本高约5~10万日元/m3 。
16
环境影响小
最终产物是二氧化碳、水和脂肪酸等，不 会造成二次污染
17
最大限度降低污染物的浓度
• 生物修复技术可以将污染物的残留浓度 降到最低
– BTX（苯-甲苯-二甲苯）污染的土壤经生物 修复处理后，总浓度降为0.05~0.10 mg/L， 甚至低于检测限。
1
4.1 生物修复概述 4.2 环境微生物修复机理 4.3 环境修复微生物生态学原理 4.4 影响生物修复的污染物特性
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4.1 生物修复概述
4.1.1 4.1.2
生物修复概念 生物修复的产生与发展
4.1.3 4.1.4
生物修复的特性 生物修复的类型
4.1.5 生物修复原则及可处理性实验
29
国外有较长的研究史，国
动物修复 内的研究还处于摸索阶段。
土壤动物如蚯蚓、线虫、跳虫、蜈蚣、蜘 蛛等，能吸收或富集土壤中的残留农药， 并通过代谢把农药分解为低毒或无毒产物。
30
按照自然界自身规律强
生态修复 化自然界的自净能力。
利用培养的生物或微生物的生命活动，对 环境中污染物进行降解。
31
按修复受体分类
• 特点
– 修复效果好但成本高昂，适合于小范围、 高污染的环境。
37
原位-异位联合生物修复
• 概念
– 将原位生物修复和异位修复相结合。
化学淋洗修复 异位生物修复
• 方法
– 水洗-生物反应器法 – 土壤通气-堆肥法
•
特点
土壤蒸气浸提 生物强化修复
原位工程生物修复
– 能扬长避短，应用前景好。
38
4.1.5 生物修复原则及可处理性实验
• 利用生物修复处理其费用大约为4000 日元/m3 ； • 采用淋洗或加热等处理成本高约5~10万日元/m3 。
16
环境影响小
最终产物是二氧化碳、水和脂肪酸等，不 会造成二次污染
17
最大限度降低污染物的浓度
• 生物修复技术可以将污染物的残留浓度 降到最低
– BTX（苯-甲苯-二甲苯）污染的土壤经生物 修复处理后，总浓度降为0.05~0.10 mg/L， 甚至低于检测限。
第八章污染环境的生物修复.ppt
• 高等水生植物净化水体的特点
– 以大型植物为主体，植物和根区微生物 共生，产生协同效应，经过植物直接吸 收、微生物转化、物理吸附和沉降作用 除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属 元素也有去除效果。
第二节 生物修复工程技术
一、生物修复的可行性研究
– 数据调查 – 技术查询 – 选择技术路线 – 可处理性试验
• 反应器处理
–特点：此法类似于污水生物处理， 受污染的土壤挖出与水混合后在接 种了微生物的反应器内进行处理， 处理速度较快，但工程复杂，费用 较高。
营养盐 空气
抽 水 井
地下水位
废水处理系统 污染区
注 水观 井测
井
四、地下水生物修复工程技术
• 原位处理
– 特点：与土壤原位处理基本相同。
• 物理拦阻
⑴、植物对环境中重金属的去除
• 环境中金属污染的去除
– 已有方案：场外修复，先将土壤挖掘、转移， 再去除金属离子；
– 微生物修复：生物量小，从而吸收量小，同 时生物体过小难以进行后处理；
– 植物修复特点：生物量大，从而吸收量大，
不吸收或少吸收重金属
适应重金属 胁迫的植物
将吸收的金属钝化在植 物的地下部分
• 植物挥发
–指植物将污染物吸收到体内后又将 其转化为气态物质，释放到大气中。
–该法只适用于挥发性污染物。
• 植物吸收
– 指利用能耐受并可过量积累金属的植物 吸收环境中的金属离子，将它们输送并 贮存在植物体的地上部分。
– 需要选择能耐受并可过量积累金属的植 物种类。
⑶、去除有机污染物的机理
• 植物对有机污染物的直接吸收作用 • 植物释放分泌物和酶 • 强化根区的矿化作用
二、生物修复原理
第10章环境污染生物修复技术PPT课件
四、生物修复影响因素与基本措施
1. 用于生物修复的生物种类
土著微生物
A
用于生物修 复其它微生
物
D
外来微生物 B
微生物产品 和酶 E
基因工程菌 C
植物及超累 积植物 F
17
土著微生物
• 自然界有大量微生物，环境受污染后会出现自然选择，使适 合的微生物不断增长。
• 生物降解通常是分步进行的，一种微生物的分解产物可成为 另一种微生物的底物。 • 污染物和其相应的降解菌请见下表
• 方法
• 水洗-生物反应器法 • 土壤通气-堆肥法
土壤蒸气浸提 原位工程生物修复 • 特点 生物强化修复
• 能扬长避短，应用前景好。
14
二、生物修复技术的条件特点
1. 生物修复条件：
• 必须具备有代谢活性的微生物； • 微生物必须能以相当速率降解污染物，并使污染物浓
度降低到要求范围内； • 过程中不产生有毒副产物； • 污染场地污染物对微生物无害； • 目标化合物需能被微生物利用； • 污染场地或反应器条件有利于微生物生长或保持活性； • 对于重金属污染，选择适合当地环境的植物； • 处理费用尽可能低。
01
土壤
02
水体
03
大气
04
固废
9
• 原位生物修复 （in-site bioremediation） • 异位生物修复 （ex-site bioremediation） • 原位-异位联合生物修复 （combined bioremediation）
10
• 概念
• 采取工程措施，有目的地操作环境系统中的生物过程，加快环境修复。
18
19
• 污染环境中，当土著微生物生长过慢，代谢活性不高，或者污染物造成 其数量下降时；可人为投加一些适宜该污染物降解、与土著微生物能相 容的高效菌。 • 投珊瑚色诺卡菌来处理含腈废水 • 用热带假丝酵母来处理油脂废水 • 用光合细菌加强硫、氮素的转化 • 用玉垒菌降解河底淤泥的有机物
污染环境的生物修复ppt课件
➢ 狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条件 下，利用特定的微生物降解、清除环境中污染物的 技术。
环境生物修复技术主要由三方面的内容组成：
• （1）利用土著微生物代谢能力的技术 • （2）活化土著微生物分解能力的方法 • （3）添加具有高分解难降解化合物能力的
特定微生物的方法
2. 生物修复的产生发展
– 共代谢基质 微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作
用，因此，共代谢基质对生物修复有重要影响。
– 污染现场和土壤特性： 土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物
修复的速度和程度。
– 有毒有机污染物的物理化学性质 如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。
3.微生物修复与物质循环
• 4.1 生物修复概述 • 4.2 环境微生物修复机理 • 4.3 环境修复微生物生态学原理 • 4.4 影响生物修复的污染物特性
4.1生物修复概述
1. 生物修复(Bioremediation)的概念
➢ 广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生 物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境 中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术， 一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类 型。
• 可处理性试验方法 • （1）土壤灭菌试验 • （2）土壤柱试验 • （3）摇瓶试验 • （4）反应器试验
6 生物修复工程技术
生物修复工程技术可行性研究
（－）数据调查
– 污染物性质，受污染前后生物性质、分布，污染现场条件，有关管理法规，确 立净化目标。
（二）技术查询 （三）选择技术路线
– 对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价，列出可行方案， 并确定最佳技术。
• 1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染，生物 修复技术首次大规模应用，取得了很好的效果。阿拉斯加 溢油生物修复成为生物修复史上的里程碑，至此，生物修 复技术成为一种可被人们接受的油泄漏治理方法。
环境生物修复技术主要由三方面的内容组成：
• （1）利用土著微生物代谢能力的技术 • （2）活化土著微生物分解能力的方法 • （3）添加具有高分解难降解化合物能力的
特定微生物的方法
2. 生物修复的产生发展
– 共代谢基质 微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作
用，因此，共代谢基质对生物修复有重要影响。
– 污染现场和土壤特性： 土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物
修复的速度和程度。
– 有毒有机污染物的物理化学性质 如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。
3.微生物修复与物质循环
• 4.1 生物修复概述 • 4.2 环境微生物修复机理 • 4.3 环境修复微生物生态学原理 • 4.4 影响生物修复的污染物特性
4.1生物修复概述
1. 生物修复(Bioremediation)的概念
➢ 广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生 物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境 中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术， 一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类 型。
• 可处理性试验方法 • （1）土壤灭菌试验 • （2）土壤柱试验 • （3）摇瓶试验 • （4）反应器试验
6 生物修复工程技术
生物修复工程技术可行性研究
（－）数据调查
– 污染物性质，受污染前后生物性质、分布，污染现场条件，有关管理法规，确 立净化目标。
（二）技术查询 （三）选择技术路线
– 对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价，列出可行方案， 并确定最佳技术。
• 1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染，生物 修复技术首次大规模应用，取得了很好的效果。阿拉斯加 溢油生物修复成为生物修复史上的里程碑，至此，生物修 复技术成为一种可被人们接受的油泄漏治理方法。
相关主题
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– 在纯培养下，共代谢只是一种截止式转化，但在混合 培养和自然环境条件下，转化可为其它微生物进行的 共代谢或其他生物对某种物质的降解铺平道路，使其 代谢产物可继续降解，故污染物在有合适的底物和环 境条件下可通过共代谢作用而降解。
A
E1
E2 C
B
E1
E2 D
.精品课件.
12
微生物对污染物降解与转化的途径
脂肪＋H2O 脂肪酶 甘油＋高级脂肪酸
蛋白质 蛋白酶 肽 肽酶 氨基酸
.精品课件.
17
＋ H2O
＋ H2O
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
纤维素酶
纤维素酶
需氧微生物
胞内酶
CO2、H2O
厌氧微生物 胞内酶 丁酸、CO2、H2等
图3－4 纤维素分解途径示意图
淀粉
微生物 淀粉酶
葡萄糖
需氧微生物
胞内酶
CO2、H2O
厌氧微生物 CO2、H2、有机酸等
复杂有机物
简单有机物
胞外酶
需氧微生物
胞内酶
CO2、H2O
厌氧微生物 胞内酶
CO2、H2O、H2、 CH4、H2S及有机 酸、醇、酮、醛等 未完全氧化产物
图3－2 微生物分解有机物的作用示微生物对常见污染物的降解与转化
• 生物大分子的降解
– 糖类：以纤维素和淀粉的分解为例，见图5－4，5－5 – 脂肪 – 蛋白质
➢ 与生物处理的区别：两者原理一致，但生物修复
侧重于受污区域的原位生物处理。
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二. 生物修复种主要生物种类及修复原理
1.环境污染的微生物修复
通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的 小分子化合物和二氧化碳与水
❖ 微生物修复的生物类型
➢ 土著微生物：环境中固有的微生物 ➢ 外来微生物：需大量接种的高效菌 ➢ 基因工程菌（GEM）
接种、驯化高效菌
净化速度缓慢
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快速去除污染物
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❖ 生物修复技术的特点
➢ 优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低
污染物浓度，适用于在其他技术难以应用的场地， 而且能同时处理受污染的土壤和地下水。
➢ 局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细
而昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条 件的影响，某些情况下，生物修复不能去除全部 的污染物。
• 微生物的适应性
– 驯化（Domestication）：是一种定向选育微生物的方
法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条
件，最后获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。
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影响微生物对物质降解转化作用的因素（2）
• 化合物的结构
– 烃类：链烃的易降解性大于环烃，直链烃大于支链烃，不饱 和烃大于饱和烃，支链烷基越多，越不易被降解
• 自然界中化学物质的降解的3种方式：这三种方式往往综 合交叉进行。
– 光降解
– 化学降解
– 生物降解（Biodegradation）：指由于生物的作用，把污染 物大分子转会为小分子，实现污染物的分解或降解。其中微 生物所起的降解作用最大，故也称为微生物降解。
• 微生物代谢活动中的化学作用（实质是酶反应）
– 质粒可用来培育优良菌种，或用作基因工程中基因转移的 载体。
– 例如：多功能超级细菌的构建
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10
A B
A B
C
AB C
注： 质粒
细胞的染色体
图3－1 多质粒超级菌的.精构品课建件示. 意简图
11
• 共代谢（Co－Metabolism）
– 微生物在利用生长基质A时（从中获得能量、碳源或其 他任何营养），同时非生长基质B（不能从中获得能量 或营养）也伴随着发生氧化或其它反应。
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一 生物修复的基本原理和特点
❖ 生物修复（Bioremediation）指利用生物将土壤、 地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降 解的工程技术系统。
❖ 生物修复的基本指导思想
自然条件下
由于三方 面的原因
DO不足 营养盐缺乏
高效菌生长缓慢
生物修复技术系统中 供氧
添加氮、磷等营养盐
污染环境的生物修复
生物修复的概念及其原理
生物修复工程技术
生态工程与污水处理系统
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1
国家环境保护总局
新化学物质申报表
1. 急性毒性 毒理学项目
2. 短期重复毒性
3. 亚慢性毒性 4. 慢性毒性 5. 生殖/发育毒性
6. 神经毒性 7. 致突变性 8. 致畸性
9. 致癌性
10.毒代动力学
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2
11.其他
生态毒理项目
1. 藻类生长抑制毒性
2. 溞类急性毒性
3. 鱼类急性毒性
4. 鸟类毒性
5. 高等植物种子发芽和生长毒性
6. 蚯蚓急性毒性
7. 活性污泥呼吸抑制毒性
8. 吸附/解吸性
9. 降解性
10. 生物蓄积性
11.其他
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3
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4
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5
第一节 生物修复的概念及其原理
– 氧化作用
– 还原作用
– 脱羧作用
– 水解作用
– 脱氨基作用等
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影响微生物对物质降解转化作用的因素（1）
• 微生物的代谢活性
– 不同种类微生物对同一底物的反应不同；
– 微生物在不同的生长时期的活性是不相同的，在对数 期代谢最旺盛，活性最强。
– 微生物的种类组成决定化合物降解的方向和速度，同 时微生物的种类组成又与环境中的化学物质有关。
– 当主链上的C被S、N、O取代时，对生物氧化的阻抗上升 – 当C原子上的H被烷基或芳基取代时，会生成生物氧化的阻
抗物。
– 官能团的性质和数量 – 分子量大小
• 环境因素
– 温度
– 酸碱度
– 营养
–氧
– 底物浓度
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微生物分解有机物的作用
• 微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：
微生物
胞内酶
图3－5淀粉分解途径示意图
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• 烃类 • 石油类 • 人工合成有机物
– 农药 – 合成洗涤剂 – 增塑剂 – 多氯联苯
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危险性化合物
• 危险性化合物（Hazardous Chemicals）的概念
– 微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制， 从而促使地球有机碳平衡，而在自然界具有新颖结构 的合成化合物（异型生物质，又称非生物性物质， xenobiotics）往往对微生物的降解表现出抗逆性，其原 因可能是这些化合物进入自然界的时间比较短，微生 物界还未进化出降解此类难降解化合物的代谢机制。
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微生物对物质降解与转化的特点:
• 微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大；
• 种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；
• 微生物具有多种降解酶；
• 微生物繁殖快，易变异，适应性强；
• 微生物具有巨大的降解能力；
– 质粒（Plasmid）：染色体外遗传物质，是在原核微生物中 除染色体外，还存在的一种较小的携带少量遗传基因的环 状DNA分子。
A
E1
E2 C
B
E1
E2 D
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微生物对污染物降解与转化的途径
脂肪＋H2O 脂肪酶 甘油＋高级脂肪酸
蛋白质 蛋白酶 肽 肽酶 氨基酸
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＋ H2O
＋ H2O
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
纤维素酶
纤维素酶
需氧微生物
胞内酶
CO2、H2O
厌氧微生物 胞内酶 丁酸、CO2、H2等
图3－4 纤维素分解途径示意图
淀粉
微生物 淀粉酶
葡萄糖
需氧微生物
胞内酶
CO2、H2O
厌氧微生物 CO2、H2、有机酸等
复杂有机物
简单有机物
胞外酶
需氧微生物
胞内酶
CO2、H2O
厌氧微生物 胞内酶
CO2、H2O、H2、 CH4、H2S及有机 酸、醇、酮、醛等 未完全氧化产物
图3－2 微生物分解有机物的作用示微生物对常见污染物的降解与转化
• 生物大分子的降解
– 糖类：以纤维素和淀粉的分解为例，见图5－4，5－5 – 脂肪 – 蛋白质
➢ 与生物处理的区别：两者原理一致，但生物修复
侧重于受污区域的原位生物处理。
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二. 生物修复种主要生物种类及修复原理
1.环境污染的微生物修复
通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的 小分子化合物和二氧化碳与水
❖ 微生物修复的生物类型
➢ 土著微生物：环境中固有的微生物 ➢ 外来微生物：需大量接种的高效菌 ➢ 基因工程菌（GEM）
接种、驯化高效菌
净化速度缓慢
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快速去除污染物
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❖ 生物修复技术的特点
➢ 优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低
污染物浓度，适用于在其他技术难以应用的场地， 而且能同时处理受污染的土壤和地下水。
➢ 局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细
而昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条 件的影响，某些情况下，生物修复不能去除全部 的污染物。
• 微生物的适应性
– 驯化（Domestication）：是一种定向选育微生物的方
法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条
件，最后获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。
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影响微生物对物质降解转化作用的因素（2）
• 化合物的结构
– 烃类：链烃的易降解性大于环烃，直链烃大于支链烃，不饱 和烃大于饱和烃，支链烷基越多，越不易被降解
• 自然界中化学物质的降解的3种方式：这三种方式往往综 合交叉进行。
– 光降解
– 化学降解
– 生物降解（Biodegradation）：指由于生物的作用，把污染 物大分子转会为小分子，实现污染物的分解或降解。其中微 生物所起的降解作用最大，故也称为微生物降解。
• 微生物代谢活动中的化学作用（实质是酶反应）
– 质粒可用来培育优良菌种，或用作基因工程中基因转移的 载体。
– 例如：多功能超级细菌的构建
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A B
A B
C
AB C
注： 质粒
细胞的染色体
图3－1 多质粒超级菌的.精构品课建件示. 意简图
11
• 共代谢（Co－Metabolism）
– 微生物在利用生长基质A时（从中获得能量、碳源或其 他任何营养），同时非生长基质B（不能从中获得能量 或营养）也伴随着发生氧化或其它反应。
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一 生物修复的基本原理和特点
❖ 生物修复（Bioremediation）指利用生物将土壤、 地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降 解的工程技术系统。
❖ 生物修复的基本指导思想
自然条件下
由于三方 面的原因
DO不足 营养盐缺乏
高效菌生长缓慢
生物修复技术系统中 供氧
添加氮、磷等营养盐
污染环境的生物修复
生物修复的概念及其原理
生物修复工程技术
生态工程与污水处理系统
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1
国家环境保护总局
新化学物质申报表
1. 急性毒性 毒理学项目
2. 短期重复毒性
3. 亚慢性毒性 4. 慢性毒性 5. 生殖/发育毒性
6. 神经毒性 7. 致突变性 8. 致畸性
9. 致癌性
10.毒代动力学
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11.其他
生态毒理项目
1. 藻类生长抑制毒性
2. 溞类急性毒性
3. 鱼类急性毒性
4. 鸟类毒性
5. 高等植物种子发芽和生长毒性
6. 蚯蚓急性毒性
7. 活性污泥呼吸抑制毒性
8. 吸附/解吸性
9. 降解性
10. 生物蓄积性
11.其他
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5
第一节 生物修复的概念及其原理
– 氧化作用
– 还原作用
– 脱羧作用
– 水解作用
– 脱氨基作用等
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影响微生物对物质降解转化作用的因素（1）
• 微生物的代谢活性
– 不同种类微生物对同一底物的反应不同；
– 微生物在不同的生长时期的活性是不相同的，在对数 期代谢最旺盛，活性最强。
– 微生物的种类组成决定化合物降解的方向和速度，同 时微生物的种类组成又与环境中的化学物质有关。
– 当主链上的C被S、N、O取代时，对生物氧化的阻抗上升 – 当C原子上的H被烷基或芳基取代时，会生成生物氧化的阻
抗物。
– 官能团的性质和数量 – 分子量大小
• 环境因素
– 温度
– 酸碱度
– 营养
–氧
– 底物浓度
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微生物分解有机物的作用
• 微生物分解有机物的作用可总括成如下图式：
微生物
胞内酶
图3－5淀粉分解途径示意图
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18
• 烃类 • 石油类 • 人工合成有机物
– 农药 – 合成洗涤剂 – 增塑剂 – 多氯联苯
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危险性化合物
• 危险性化合物（Hazardous Chemicals）的概念
– 微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制， 从而促使地球有机碳平衡，而在自然界具有新颖结构 的合成化合物（异型生物质，又称非生物性物质， xenobiotics）往往对微生物的降解表现出抗逆性，其原 因可能是这些化合物进入自然界的时间比较短，微生 物界还未进化出降解此类难降解化合物的代谢机制。
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微生物对物质降解与转化的特点:
• 微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大；
• 种类繁多，分布广泛，代谢类型多样；
• 微生物具有多种降解酶；
• 微生物繁殖快，易变异，适应性强；
• 微生物具有巨大的降解能力；
– 质粒（Plasmid）：染色体外遗传物质，是在原核微生物中 除染色体外，还存在的一种较小的携带少量遗传基因的环 状DNA分子。