环境污染的生物修复

环境污染的生物修复

1209020115 生物技术一班蔡吉玲

摘要：面对日益严重的环境污染问题，人们对于受环境的修复技术也逐渐重视起来。本文主要是就生物修复方面对于环境污染的改善进行一定的介绍，主要是关于水体污染的生物修复技术、土壤污染的生物修复技术以及大气污染的生物修复技术的相关内容。

关键词：环境污染生物修复水污染富营养化有机污染物重金属

前言：生物修复技术是指在一定的条件下，利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对于水体、土壤以及大气中的污染物进行转移、转化及降解，从而使受到污染的生态系统的正常功能得以恢复，水体、土壤、大气得到净化的技术。在人类现今面临的环境污染的日益严峻的问题的同时，人类早已采取了一定的措施，主要是物理修复、化学修复和生物方法。在早期主要以化学修复为主，但化学修复成本高耗能大且易造成副作用，因而逐渐被淘汰，而相比之下生物修复技术就很好的解决了化学方法所造成的不良影响。

常规的"三废"治理技术，为减少污染物的排放作出了巨大的贡献。但是，大气、水体、土壤污染依然严重，需要更经济的分散处理技术、现场修复技术。生物修复技术与其他工程措施相比，具有费用低、就地处理、对周围环境干扰少等许多优点，成为国内外研究的热点。

正文：水环境污染生物技术修复

我国目前有大量的河道和湖泊正受到不同程度的污染，并且有许多湖泊已达不到地表水Ⅲ类水质标准，受污染水体的综合治理和修复已刻不容缓。生物修复技术是在20世纪90年代得到迅速发展的一项污染治理工程技术，利用生物的生命代谢活动来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。它利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能，对环境中污染物的降解起催化作用，加速去除环境中的污染物[1]。与传统的物理化学修复技术相比，生物修复技术具有多个优点如：费用省，仅为现有环境工程技术的几分之一；环境生物修复技术对于环境影响小，不会形成二次污染或导致污染物的转移：可最大限度地降低污染物的浓度[2]。

生物修复技术治理水污染的研究进展，关于运用生物修复技术来处理水域环境污染的问题主要从微生物修复、植物修复和动物修复3个方面来系统介绍生物修复技术的作用原理，阐述了生物修复技术用于治理氮磷、有机物和重金属污染的研究现状，并总结了目前存在的问题，指出了生物修复技术的发展趋势。

生物修复的种类很多，根据被修复的污染环境，可分为土壤生物修复、地下水生物修复、沉积物生物修复和海洋生物修复等；根据生物修复所利用的生物种类，可分为动物修复、植物修复和微生物修复；根据人工干预的情况，可分为自然生物修复和人工生物修复，人工生物修复又可分为原位生物修复、易位生物修复和反应器生物修复。

1 生物修复的作用机制

1.1 微生物修复

每一个微生物对环境生长和代谢的非生物因子都有一定的耐受范围。如果在某一环境中有几种参与修复的微生物，就比同一环境中只有一种微生物修复的耐受范围更广。但如果环境条件超出了微生物的耐受范围，微生物的修复就会停止。

微生物修复技术是在人为优化的条件下，用自然环境中的土著微生物或人为投加外源微生物的代谢活动，对环境中的污染物进行转化、降解与去除的方法。微生物在生物修复中起着主导作用。早期的生物修复主要是利用微生物降解和转化环境中的有机污染物。可以用于生物修复的微生物有很多，包括细菌、真菌及原生动物等。在受到污染的废水中有毒物质的成份非常复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛醇及蛋白质等等[3]。因而应用微生物修复水环境就是利用生物处理去除污水中的有机物质，是利用微生物的新陈代谢过程，微生物群体依靠细胞壁将污水中的有机物质吸收消化，同时产生一定的代谢物质，再作为其它微生物的养料，进行吸收消化，周而复始，直至污水中的有机物质全部分解。

对有机污染物的降解和转化主要包括好氧和厌氧两个过程，完全的好氧过程可使其转化为无机物，厌氧过程的主要产物为小分子有机酸和其他产物（CO2、CH4和H2等）[4]。微生物虽然不能够将重金属通过降解而去除，但却可以通过对重金属的转化和固定过程降低其毒性，还可以将重金属积累在菌体内。

湖泊污染的生物修复，主要是在湖泊中加入营养盐，用曝气机搅拌混合。底泥中的有机污染物可作为碳源被微生物利用，使污染的浅水湖泊得以生物修复。相比之下海洋油污染的生物修复，主要依靠低温微生物对石油烃的降解作用来实现。海洋本已存在大量能降解石油的微生物，原油的泄漏能刺激该类微生物的大量增殖，从而加速石油的分解，最终达到清除石油污染的目的。降解石油的微生物广泛分布于海洋、淡水、陆地、寒带、温带、热带等不同环境中，能够分解石油烃类的微生物包括细菌、放线菌、霉菌、酵母以及藻类等共100余属、200多种，而环境条件对微生物存在数量有限制作用[5]。由于自然界石油的降解是一系列微生物共同作用的结果，没有一种微生物能降解石油中所包含的所有碳氢化合物，有些微生物本身并不能分解碳氢化合物，但其在石油去除中发挥着重要作用。

1.2 植物修复

植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，直接利用有生命的绿色植物及与其共存微生物体系清除或降低环境污染物的一项新兴技术。植物，特别是水生植物，对污染水体都有一定的净化能力，因此，在污染水体中种植对污染物吸收能力强且耐性好的植物，应用植物对污染物的吸附、吸收、富集和降解等，将水体中污染物去除或固定，从而实现水体修复的目的。植物对污染物可通过根系吸收，也可以直接经茎、叶等器官的体表吸收，吸收到体内的有机物，如酚、氰等可以直接降解，重金属、有机氯农药，如DDT、六六六等难降解物质，可贮存在植物体内，甚至达到很高的浓度时，植物仍不会受害。

植物可直接吸收污染物质，通过转化和输送，以非植物性毒素的形式进行积累。另一方面，植物通过向水体中分泌营养物质：单糖、氨基酸、脂肪族化合物、芳香烃等和酶以及传递氧气到根部来刺激根系周围微生物生长，并改变水体的生化活性，从而加速水体的生物修复作用。近年来研究表明植物根系的分泌物不但可为微生物提供营养物，同时可诱导微生物降解某些难降解的有毒物质如多氯联苯。水生植物可向沉积物、根围、茎叶围释放营养物质和氧气，使沉积物中的微生物通过好氧的方式矿化污染物，提高微生物活性及对污染物的矿化能力。

藻类和微型动物在水体的生物修复中也发挥着重要作用，通过藻类光合作用释放氧，可使严重污染后缺氧的水体恢复至好氧状态，这为微生物降解污染物提