生物修复技术作用机理及其运用

微生物在环境污染治理中的作用
• 微生物对有机污染物的降解与转化
微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下， 它能将有机污染物彻底氧化，分解成CO2、H2O、 SO42-、PO43-、NO2-、NO3-等无机物。
在厌氧条件下，能将有机物降解，转化成小分 子有机酸、CO2、H2、CH4等。因此，微生物是生物修 复中污染物降解的主力军。
这些生物包括藻类、微型动物、植物等。
难降解有机污染物和重金属及其相应的 降解转化微生物
适宜的环境条件
• 营养 微生物的生长需要维持一定量的C:N:P营养
物质及某些微量营养元素。 • 电子受体
环境中的有机污染物在微生物的作用下被 氧化分解时需耗氧。 • 有毒有害有机污染物的化学性质 • 污染现场和土壤的特性
• 植物挥发(Phytovolatilization) 某些易挥发污染物被植物吸收后从植物表面组
织空隙中挥发。如桉树降解三氯乙烯(TCE)、甲基 叔丁基醚(MTBE)，印度芥菜降解硒化合物；烟草挥 发甲基汞。从植物茎叶挥发出的物质可能被空气中 的活性羟基分解。如有毒的Hg2+经植物挥发后变成 了低毒的Hg，高毒的硒变成了低毒的硒化物气体等。
有机酸等都聚集在根部, 因此会生长很多微生物, 尤其在根表面向外1-3mm 的地方, 这些微生物是 没有种Байду номын сангаас过植物的土壤的3-4 倍。一些微生物可 以同植物相结合促进重金属的降解, 也可以矿化 某些有机污染物如PAHs、PCBs。
• 植物促进(Phytoaccumulation) 也称之为植物提取(phytoextraction) ,植物
提纲
用于生物修复的生物 微生物在环境污染治理中的作用 植物在环境污染治理中的作用 水环境污染控制中的生物修复技术
用于生物修复的生物
• 土著微生物 • 外来微生物 • 基因工程菌
采用基因工程技术，将降解性质粒转移到一些能 在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建高 效降解难降解污染物的工程菌。 • 用于生物修复的其他生物
生物修复(Bioremediation)：
➢ 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。
➢ 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。
• 植物固定(Phytostabilization) 利用植物将有毒有害污染物如重金属聚集在
根系地带, 降低其活动性, 阻止其向深层土壤或 地下水中扩散, 但并不为植物利用, 即根系对污 染物起固定作用。
• 根系降解(Rhizodegradation) 植物中超过20%的营养成分如糖分、氨基酸、
• 微生物对重金属的转化与固定 微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低
其毒性，并可将其累积在菌体内使之固定。 ①汞的去甲基化及还原 例如：蓝绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子
转化成元素汞，经10小时后挥发掉的汞可达75% 。 假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。
②累积及固定重金属 在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金
• 挥发转移(Evapotranspiration) 植物通过叶表孔隙挥发水分的形式转移在水
系中的污染物。如白杨、桉树、河香柏等树木具 有很深的根系, 每天可以蒸腾大量的水, 将水中 某些污染物转移至植物体内。
二、植物修复在环境污染中的应用
• 植物修复在空气污染中的应用 • 植物在水环境污染中的应用 • 植物在土壤污染中的应用
研究表明，许多细菌、真菌、藻类和植物都有 从周围环境富集重金属的能力，然而至今仍没有一 种经济有效的方法从土壤中回收富集了重金属的微 生物。相比较而言，回收富集了重金属的植物则较 容易。尤其是那些将重金属吸收到地上部的植物的 回收更加简便易行。
一、植物修复的类型
• 植物固定(Phytostabilization) • 根系降解(Rhizodegradation) • 植物促进(Phytoaccumulation) • 植物降解(Phytodegradation) • 植物挥发(Phytovolatilization) • 挥发转移(Evapotranspiration)
根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤 中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超 过叶子干重1.0%的Mn，或者0.1%的Co、Cu、Pb、 Ni、Zn，或者0.01%的Cd的植物。目前世界上有 500多种这样的植物。
• 植物降解(Phytodegradation)
植物的根、茎、叶吸收或降解污染物, 主要是 有机污染物如PAHs、TPHs、PCBs, 无机污染物如 氮氧化物、硫氧化物。判断这些污染物能否进入 植物体内的指标是该物质在辛醇—水中的分配系 数( logKOW )。logKOW 在1-3.5 之间的物质可以 被植物吸收降解。
属硫蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一 种低分子量的细胞质蛋白，同Hg, Zn、Cd、Cu、 Ag等重金属有强烈的亲和性，结果使重金属富集 并抑制其毒性。
植物在环境污染治理中的作用
• 植物修复的概念 利用绿色植物清除环境中的污染物，使其去
除降低或消失称作植物修复(phytore-mediation) ( Raskin等.1994)。植物修复的主要对象是有毒 重金属和有机污染物。
生物修复技术作用 机理及其运用
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