污染环境生态修复--利用微生物进行有机污染环境的生态修复详解
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此外，可以利用重组DNA技术获得具有污染物降解能力的 工程菌及使用酶定向进化技术改造微生物的代谢酶。
◆ 被除草剂阿特拉津污染的土壤和水体的微 生物修复
阿特拉津(atrazine,简称AT),其化学名为氯乙异丙嗪， 是一种至今仍为有效的重要的除草剂之一。
危害：阿特拉津具有较大的极性,在环境中较为稳定, 容易污染地表水和地下水。因阿特拉津分子中含有一个 氯原子,对人和哺乳动物也具有毒性(致畸、致癌、致突 变)。
还有一些具体的物质：泄漏的石油、杀虫剂、农药、 室内装修污染等。
有机污染环境
◆ 有机农药等污染的农田 ◆ 有机污染的河流、湖泊 ◆ 石油污染的土壤和海域 ◆ VOC污染的空气 ◆ ……
利用微生物进行有机污染环境的生态修复
◆ 滨海湿地的微生物修复
石油烃类是当前威胁湿地生态的主要污染物之一，虽然 能够降解这些污染的微生物广布于湿地环境中，但由于条件 所限土著微生物的自然降解效率很低，因此需要通过人为添 加活性物质及接种高效降解菌株等手段促进微生物对石油的 降解。
Rosenberg等将聚脲醛树脂（F-1）和以此为氮源的石油降解菌制成 活性菌剂，增强了细菌对不能利用F-1的土著微生物的竞争优势。
日本科学家J在一次港湾溢油事故中接种高效降解菌Terra-Zyme有效 增强了重油的生物降解。
the treated site
the untreated site
许育新等分离到1株能以甲基对硫磷为唯一碳源的微生物 Stenotrophomonas sp.，命名为PF32，其在24h内对高浓度 甲基对硫磷(100mg/L)的降解率超过99%。
Achromobacter xylosoxidans Ns是香港Mai Po湿地的一种 土著细菌，它几乎能仅以硝基酚作为代谢底物进行生命活动。
Ramaraj B等从美国Barataria湾湿地土壤中分离到一株能以 硝基芳烃作为氮源的微生物。
Mareike B等采用13C放射性同位素标记技术，从湿地底泥中 鉴定出一系列可以降解氯苯并将其转化为自身脂肪酸的细菌。
微生物修复
பைடு நூலகம்
土壤生物修复是利用微生物将土壤中有
毒有害有机污染物降解为无害的无机物质的 过程。降解过程可以由改变土壤理化条件来 完成,也可接种特殊驯化与构建工程微生物提 高降解速度。
微生物与化学 修复
用化学试剂吸附固定有机污染物,或者通 过表面活性剂的增溶作用,增加有机污染物的 水中溶解度,再利用现场的微生物生物降解有
有关滨海湿地修复的一些研究成果
Singer等发现通过使用表面活性剂扩大油类的弥散面积，可以增强 细菌真菌对石油烃的吸收和降解。
1989年在美国阿拉斯加的一个溢油事故中，使用亲油性肥料EAP22 和缓释材料Customblen作为微生物强化剂，利用石油烃降解菌群对受到 污染的120km基岩海岸成功进行了清理。
Mohn 等对北极原油污染土壤现场接种抗寒微生物混合菌种 进行生物修复处理，1 年后，土壤中油浓度降到初处理浓度的 1/20 。
Eliss 等在斯德哥尔摩中部的一个废弃的木材防腐油生产区，对高 浓度低分子量 PAHs 和高分子量 PAHs 污染进行就地处理。经过4 个月 处理，所有 PAHs 的降解都很明显。
利用微生物进行有机污染环 境的生态修复
学号 姓名 2013.XX.XX
微生物
常见的有机污染环境
利用微生物进行有机污染 环境的生态修复
小结
微生物
包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、
显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与 人类生活关系密切。广泛涉及健康、食品、医药、工农 业、环保等诸多领域。
微生物修复的成本低，对环境的影响小，处理形式 多样，可进行原位微生物修复、异位微生物修复及原位 -异位联合修复，操作简单，不破坏土壤环境。
◆ 原位微生物修复技术
原位微生物修复不需要将石油污染土壤挖走，主要是向石油污染 区投放N、P 等营养物质和供氧，促进土壤中依靠有机物作为C源的 土著微生物的代谢活性，也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株。
机污染物。
微生物对阿特 拉津的作用 方式
矿化作用
共代谢作用 (辅代谢)
生物浓缩或 累积作用
微生物对农药 的间接作用
降解阿特拉津 的微生物
真菌：烟曲霉(Aspergillus fumigatus)、 焦曲霉(tus)、白腐真菌(white rot fungi) 和菌根真菌(mycorrhizal fungi) 等
张松柏等筛选出一株光合细菌Rhodopseudomonas sp.， 在培养15天内对高浓度氯氰菊酯、联苯菊酯的降解率分别达到 43.25%和50.18%，添加Fe2+可提高其降解率。
许多学者致力于优化降解条件和探索微生物的其它降解途径， Athanasios S S研究了供氧情况对微生物降解敌草隆的影响，发 现厌氧条件下比需氧状态降解率更高。
种类
原核：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克 次氏体、衣原体。
真核：真菌 、藻类(部分)、原生动物（部分）。
非细胞类：病毒和亚病毒。
一些常见有机污染物
比如一些持久性有机污染物：多氯联苯、二噁英、呋 喃、六氯苯等。
比如挥发性有机化合物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、 三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、甲醛等。
放线菌：至目前为止,所发现的参与阿 特拉津降解的放线菌均为诺卡氏菌 (Nocardia sp. )
细菌：降解阿特拉津的细菌主要是红 球菌(Rhodococcus sp. )和假单胞菌 (Pseudomonas sp. )
微生物对阿特 拉津的降解 途径
脱烷基(即脱乙基或脱异丙基过程)： 红球菌(TE1)降解阿特拉津产生脱乙基 阿特拉津和脱异丙基阿特拉津后不能 进一步降解这两种产物。
水解(即脱氯,用羟基取代)： Madelbarm等发现,一种混合菌株可 以从水中获取氧产生羟基阿特拉津。
开环：在深层土壤中,氧气的缺 乏会阻碍阿特拉津的降解。目前 发生的能够使阿特拉津开环的菌 株多为假单胞菌,红球菌较少。
◆ 石油污染土壤的微生物修复
Atlasrm等人研究发现自然界中降解烃类的微生物约 占微生物群落总数的 1%，而当石油污染物存在时，这个 比例可增加到10%。
◆ 被除草剂阿特拉津污染的土壤和水体的微 生物修复
阿特拉津(atrazine,简称AT),其化学名为氯乙异丙嗪， 是一种至今仍为有效的重要的除草剂之一。
危害：阿特拉津具有较大的极性,在环境中较为稳定, 容易污染地表水和地下水。因阿特拉津分子中含有一个 氯原子,对人和哺乳动物也具有毒性(致畸、致癌、致突 变)。
还有一些具体的物质：泄漏的石油、杀虫剂、农药、 室内装修污染等。
有机污染环境
◆ 有机农药等污染的农田 ◆ 有机污染的河流、湖泊 ◆ 石油污染的土壤和海域 ◆ VOC污染的空气 ◆ ……
利用微生物进行有机污染环境的生态修复
◆ 滨海湿地的微生物修复
石油烃类是当前威胁湿地生态的主要污染物之一，虽然 能够降解这些污染的微生物广布于湿地环境中，但由于条件 所限土著微生物的自然降解效率很低，因此需要通过人为添 加活性物质及接种高效降解菌株等手段促进微生物对石油的 降解。
Rosenberg等将聚脲醛树脂（F-1）和以此为氮源的石油降解菌制成 活性菌剂，增强了细菌对不能利用F-1的土著微生物的竞争优势。
日本科学家J在一次港湾溢油事故中接种高效降解菌Terra-Zyme有效 增强了重油的生物降解。
the treated site
the untreated site
许育新等分离到1株能以甲基对硫磷为唯一碳源的微生物 Stenotrophomonas sp.，命名为PF32，其在24h内对高浓度 甲基对硫磷(100mg/L)的降解率超过99%。
Achromobacter xylosoxidans Ns是香港Mai Po湿地的一种 土著细菌，它几乎能仅以硝基酚作为代谢底物进行生命活动。
Ramaraj B等从美国Barataria湾湿地土壤中分离到一株能以 硝基芳烃作为氮源的微生物。
Mareike B等采用13C放射性同位素标记技术，从湿地底泥中 鉴定出一系列可以降解氯苯并将其转化为自身脂肪酸的细菌。
微生物修复
பைடு நூலகம்
土壤生物修复是利用微生物将土壤中有
毒有害有机污染物降解为无害的无机物质的 过程。降解过程可以由改变土壤理化条件来 完成,也可接种特殊驯化与构建工程微生物提 高降解速度。
微生物与化学 修复
用化学试剂吸附固定有机污染物,或者通 过表面活性剂的增溶作用,增加有机污染物的 水中溶解度,再利用现场的微生物生物降解有
有关滨海湿地修复的一些研究成果
Singer等发现通过使用表面活性剂扩大油类的弥散面积，可以增强 细菌真菌对石油烃的吸收和降解。
1989年在美国阿拉斯加的一个溢油事故中，使用亲油性肥料EAP22 和缓释材料Customblen作为微生物强化剂，利用石油烃降解菌群对受到 污染的120km基岩海岸成功进行了清理。
Mohn 等对北极原油污染土壤现场接种抗寒微生物混合菌种 进行生物修复处理，1 年后，土壤中油浓度降到初处理浓度的 1/20 。
Eliss 等在斯德哥尔摩中部的一个废弃的木材防腐油生产区，对高 浓度低分子量 PAHs 和高分子量 PAHs 污染进行就地处理。经过4 个月 处理，所有 PAHs 的降解都很明显。
利用微生物进行有机污染环 境的生态修复
学号 姓名 2013.XX.XX
微生物
常见的有机污染环境
利用微生物进行有机污染 环境的生态修复
小结
微生物
包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、
显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与 人类生活关系密切。广泛涉及健康、食品、医药、工农 业、环保等诸多领域。
微生物修复的成本低，对环境的影响小，处理形式 多样，可进行原位微生物修复、异位微生物修复及原位 -异位联合修复，操作简单，不破坏土壤环境。
◆ 原位微生物修复技术
原位微生物修复不需要将石油污染土壤挖走，主要是向石油污染 区投放N、P 等营养物质和供氧，促进土壤中依靠有机物作为C源的 土著微生物的代谢活性，也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株。
机污染物。
微生物对阿特 拉津的作用 方式
矿化作用
共代谢作用 (辅代谢)
生物浓缩或 累积作用
微生物对农药 的间接作用
降解阿特拉津 的微生物
真菌：烟曲霉(Aspergillus fumigatus)、 焦曲霉(tus)、白腐真菌(white rot fungi) 和菌根真菌(mycorrhizal fungi) 等
张松柏等筛选出一株光合细菌Rhodopseudomonas sp.， 在培养15天内对高浓度氯氰菊酯、联苯菊酯的降解率分别达到 43.25%和50.18%，添加Fe2+可提高其降解率。
许多学者致力于优化降解条件和探索微生物的其它降解途径， Athanasios S S研究了供氧情况对微生物降解敌草隆的影响，发 现厌氧条件下比需氧状态降解率更高。
种类
原核：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克 次氏体、衣原体。
真核：真菌 、藻类(部分)、原生动物（部分）。
非细胞类：病毒和亚病毒。
一些常见有机污染物
比如一些持久性有机污染物：多氯联苯、二噁英、呋 喃、六氯苯等。
比如挥发性有机化合物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、 三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、甲醛等。
放线菌：至目前为止,所发现的参与阿 特拉津降解的放线菌均为诺卡氏菌 (Nocardia sp. )
细菌：降解阿特拉津的细菌主要是红 球菌(Rhodococcus sp. )和假单胞菌 (Pseudomonas sp. )
微生物对阿特 拉津的降解 途径
脱烷基(即脱乙基或脱异丙基过程)： 红球菌(TE1)降解阿特拉津产生脱乙基 阿特拉津和脱异丙基阿特拉津后不能 进一步降解这两种产物。
水解(即脱氯,用羟基取代)： Madelbarm等发现,一种混合菌株可 以从水中获取氧产生羟基阿特拉津。
开环：在深层土壤中,氧气的缺 乏会阻碍阿特拉津的降解。目前 发生的能够使阿特拉津开环的菌 株多为假单胞菌,红球菌较少。
◆ 石油污染土壤的微生物修复
Atlasrm等人研究发现自然界中降解烃类的微生物约 占微生物群落总数的 1%，而当石油污染物存在时，这个 比例可增加到10%。