最新污染环境的生物修复

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最新污染环境的生物修复
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
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意图
最新污染环境的生物修复
– 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
– 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
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
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
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
最新污染环境的生物修复
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 11.其他
第一节 生物修复的概念及其原理
最新污染环境的生物修复
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
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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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最新污染环境的生物修复
最新污染环境的生物修复
– 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。
– 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 多质粒超最级新菌污染的环构境建的示生物意修简复图
• 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。
– 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。
生物修复技术系统中 供氧
添加氮、磷等营养盐
接种、驯化高效菌
净化速度缓慢
最新污染环境的生物修复 快速去除污染物
❖ 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
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
• 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)
最新污染环境的生物修复
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;
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。
➢ 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。
最新污染环境的生物修复
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
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
• 微生物代谢活动中的化学作用(实质是酶反应)
– 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。
• 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。
最新污染环境的生物修复
影响微生物对物质降解转化作用的因素(2)
•Βιβλιοθήκη Baidu化合物的结构
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