任务一污染土壤的生物修复技术

污染环境的生物修复技术



【学习目标】 知识目标： 1.了解生物修复的基本概念、特点以及应用生物修复技术应 具备的条件 2.认识污染土壤的生物修复、地下水的生物修复 技能目标： 陈述污染土壤及水体的修复原理和过程 态度目标： 具有努力学习实践、刻苦钻研技术的敬业精神
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一、
概
述
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（一）生物修复技术的基本概念


通过深井直接注入地下水层 排入渗滤区经土壤淋溶后返回地下水层

实际应用中此方法很难将吸附在地下水层基质 上的污染物提取出来，因此效率较低，应用较 少。
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案 例
由上海水产大学、苏州大学、江苏省太湖渔管办联 合承担的江苏省太湖水污染治理科技专项“驯化食 藻虫引导太湖水下生态修复示范”项目日前启动， 进入实验室阶段。 该项目将把经过特殊驯化的食藻虫投入太湖水域， 通过食藻虫来引导太湖沉水植被种群的生态恢复， 从而起到抑制蓝藻暴发、净化水质的目的。

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案例1:湖南郴州邓家塘砷污染土壤修 复示范工程

在国家高技术发展计划(863项目)、973前期专项 和国家自然科学基金重点项目的支持下，2001年 陈同斌研究员在湖南郴州建立了世界上第一个砷污 染土壤植物修复工程示范基地。蜈蚣草叶片富集砷 达0.5%，为普通植物的数十万倍；能够生长在 0.15-3%的污染土壤和矿渣上，具有极强的耐砷毒 能力；其地上部与根的含砷比率为5：1，显示其 具有超常的从土壤中吸收富集砷的能力。蜈蚣草对 砷和磷的吸收并不表现为拮抗作用，二是一种协同 作用，增施磷肥可增强蜈蚣草对砷的吸收能力。田 间管理除水肥管理外，还需除草、冬季盖膜防冻等 措施。
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（一）在生物修复技术中应用的微生物
大多数下层土含有能降解低浓度芳香化合
物(如苯、甲苯、乙基苯和二甲苯)的微生物， 但是在自然条件下由于溶解氧不足、营养 盐缺乏和微生物生长缓慢等限制性因素， 微生物自然净化速度很慢，因此，需要采 用各种方法来强化这一过程。 微生物修复技术不仅能有效降低环境中的 有机污染物，而且能消除环境中的无机污 染物。

（二）应用生物修复技术应具备的条件



应用微生物修复技术必须具备以下条件： 存在具有代谢活性的微生物 降解过程不产生有毒副产物 污染环境中的污染物对微生物无害或其浓度不影响微生物 的生长 目标化合物必须能被微生物利用 处理场地利于微生物的生长； 处理费用较低，至少要低于其他处理技术
生物修复技术主要是利用生物特有的分解有毒有 害物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物， 达到清除环境污染的目的。 生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养(对 石油污染而言，主要是补充N、P)，投加优良菌 种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作 用和降解活性水平，以促进对污染物的降解速度， 从而达到治理污染环境的目的。 生物修复可以分为微生物修复、植物修复、动物 修复和生态修复四大类，其中微生物修复就是我 3 们通常所称的狭义上的生物修复。
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（二）影响生物修复的环境因素
非生物因素影响 营养物质和电子受体 共存物质 氧化分解后的最终电子受体的种类和浓度 微生物的协同作用


生物间的相互作用
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任务一 污染土壤的生物修复技术
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一、土壤原位生物处理
原位生物处理是在受污染地区直接利
用土壤中固有的微生物净化污染物， 使土壤的理化特性、生物学特性和功 能得到恢复的技术。 主要有以下三种 主要方式： 土地处理 直接或间接利用高等植物分解有机物 的生物修复技术 通风生物修复法
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蜈蚣草生物量大，富集砷能力强，每年去除土壤 砷的效率为10%左右。收割的蜈蚣草通过砷的固定剂 安全焚烧。
备注：2000年1月8日，郴州市苏仙区邓家塘乡发生一起严重 砷污染事故，导致600多亩稻田弃耕、2人死亡、400多人集体 住院，诱发严重纠纷和暴力冲突。
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任务二 地下水的生物修复技术
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通风生物修复法流程
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Βιβλιοθήκη Baidu、土壤异位生物修复
土壤异位生物修复是将受污染土壤挖掘 起来，将之运输到一个经各种工程准备的制 备床进行生物修复(下图)，防止污染物向地下 水或更广大地域扩散，处理后的土壤再运回 原地的一种生物修复技术。
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土壤异位生物修复主要方式
堆肥：将污染物质与一些自身容易分解的有机物 混合堆放，并加入氮、磷及其他无机营养物质。 土壤堆积：将土壤挖起并加入限制性营养，在底 部作防渗漏处理，附高通风系统，然后将污染土 壤调理至适宜的含水率进行控制通风堆积。 反应器处理：将受污染的土壤挖掘起来，和水混 合后，在接种了微生物的反应器内进行处理，处 理后的土壤与水分离后，经脱水处理后再运回原 地。
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（三）生物修复技术的特点
与化学、物理处理方法相比，生物修复技术具有 下列的优点： 污染物在原地被降解清除 修复时间较短 操作简便，对周围环境干扰少 费用少，仅为传统化学、物理修复经费的30％～ 50％ 人类直接暴露在这些污染物下的机会减少 不产生二次污染，遗留问题少

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二、 生物修复技术的原理
一、原位处理法
通过深井向地下 水层中添加微生物 净化过程必需的营 养物和高氧化还原 电位的化合物，改 变地下水体的营养 状况和氧化还原状 态，依靠土著微生 物的作用促进地下 水中污染物分解和 氧化(见右图)。
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地上处理法
在一个区域内的地下水受到污染后，也可以打 数眼深井，直至地下受污染水层，然后将地下 水抽提出来在地面上用一种或多种工艺处理。 地上处理的方法较多，其中研究最多的是生物 膜反应器法。净化后的地下水通过两种方法回 补地下水层：

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案 例 昆明“四退三还一护”修复滇池湖滨带 05年为推进滇池湖滨生态修复工程，昆明市政府在 滇池流域2920公里核心区、6738平方公里辐射区、 涵盖415万人口的城乡一体化范围内，全面实施 “四退、三还、一护”，即退田还林、退塘还湿、 退房还岸、退人护水，全面消除近湖区域生产生活 污染源。 昆明市将结合草海片区的开发，同步恢复建设草海 湿地，大力开展湖滨生态修复和生态建设，形成良 性的湖滨生态系统。在滇池外海环湖公路以内，科 学规划建设环湖亲水型生态林地与生态湿地；在环 湖公路以外，利用自然地力，采用抗污染植被，保 护和建设生态林带。