第五章_受污染环境的修复.

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1、第一节第一节 微生物修复技术微生物修复技术 一、概述一、概述 微生物修复技术是指通过微生物的作用微生物修复技术是指通过微生物的作用清清除除土壤土壤和和水体水体中的污染物，或是使污染物无害中的污染物，或是使污染物无害化的过程，包括化的过程，包括自然自然和和人为人为控制条件下的污染控制条件下的污染物降解或无害化过程。物降解或无害化过程。微生物修复（源分类）微生物修复（源分类）自然修复过程自然修复过程利用土著微生物的条件：利用土著微生物的条件：1. 充分和稳定的地下水流充分和稳定的地下水流2. 有微生物可利用的营养物有微生物可利用的营养物3. 有缓冲有缓冲pH的能力的能力4. 有使代谢能够进行的电子

2、受体有使代谢能够进行的电子受体微生物修复（源分类）微生物修复（源分类）人为修复工程人为修复工程：采用外源微生物：采用外源微生物又称强化生物修复或工程化的生物修复又称强化生物修复或工程化的生物修复手段：手段：1. 生物刺激技术：满足微生物生长环境条件生物刺激技术：满足微生物生长环境条件2. 生物强化技术：投入外源微生物等生物强化技术：投入外源微生物等生物修复（场址分类）生物修复（场址分类） 原位生物修复：污染的原地点原位生物修复：污染的原地点 异位生物修复：将污染物移动到邻近点异位生物修复：将污染物移动到邻近点或反应器内进行。或反应器内进行。海洋污染的生物修复海洋污染的生物修复游船海难事故造成的

3、原油泄漏；污染游船海难事故造成的原油泄漏；污染海面和海滩进行生物修复海面和海滩进行生物修复1. 投表面活性剂投表面活性剂2. 投微生物菌剂投微生物菌剂3. 投营养物投营养物二、影响微生物修复效率的因素二、影响微生物修复效率的因素（1）营养物质营养物质 污染物主要提供碳源，污染物主要提供碳源，而而N,P是限制微生物活是限制微生物活动的重要因素动的重要因素典型的细菌细胞组成典型的细菌细胞组成（2）电子受体电子受体 土壤中污染物氧化分解的土壤中污染物氧化分解的最终电子受体最终电子受体种类和浓度种类和浓度极大影响着污染物降解的速率和极大影响着污染物降解的速率和程度，微生物氧化还原反应的最终电子受体程度

4、，微生物氧化还原反应的最终电子受体分为分为：1.溶解氧溶解氧2.有机物分解的中间产物有机物分解的中间产物3.无机酸根无机酸根影响微生物修复效率的因素影响微生物修复效率的因素（3）污染物的性质污染物的性质 可降解性是关键；另外还包括毒性，挥可降解性是关键；另外还包括毒性，挥发性和锁定发性和锁定锁定锁定：污染物与土壤颗粒物相互作用，生物污染物与土壤颗粒物相互作用，生物有效性下降。有效性下降。影响微生物修复效率的因素影响微生物修复效率的因素（4）环境条件环境条件 土壤颗粒的性质（有机质及黏土含量等及土壤颗粒的性质（有机质及黏土含量等及介质条件（酸碱度、温度、湿度和孔隙率等）介质条件（酸碱度、温度、湿

5、度和孔隙率等）（5）微生物的协同作用微生物的协同作用 微生物降解过程需要两种或更多种类微生微生物降解过程需要两种或更多种类微生物的协同作用才能够完成。物的协同作用才能够完成。影响微生物修复效率的因素影响微生物修复效率的因素三、强化生物修复的主要类型三、强化生物修复的主要类型原位强化修复技术原位强化修复技术1. 生物强化法生物强化法2. 生物通气法生物通气法3. 生物注射法生物注射法4. 生物冲淋法生物冲淋法5. 土地耕作法土地耕作法 原位强化修复技术原位强化修复技术（1）生物强化法生物强化法 在生物处理体系中投加具有特定功能的微在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效

6、果。生物来改善原有处理体系的处理效果。芳香烃降解fpg 基因的构建与表达策略pGEX 4T digested by BamHI and EcoRIFgp geneBamHIEcoRIRecombinant pGEX-fpg pT-fpg vector digested by BamHI/ EcoRI and fpg gene was recoveredfpg 融合基因克隆与构建结果PCR products of TP-PCR method1 2 M2000bp1000bp750bp500bp250bp100bp 1 2 3 M 4 5 6构建结果构建结果表达载体构建结果表达载体构建结果重组pG

7、EX4T-fpg 载体构建及fpg基因的表达结果Construction of pGEX4T-fpg and fpg expression results1 2 3 4 5 6 7 8M 1 2 3 4 5 6 7 8 M116.0kD66.2 kD45.0 kD35.0 kD25.0 kD18.4 kD14.4 kD质粒转化质粒转化携带有携带有fpgfpg融合基因表达蛋白的大肠杆菌（左）和野生菌融合基因表达蛋白的大肠杆菌（左）和野生菌（右）荧光显微镜下形态（右）荧光显微镜下形态（2）生物通气法生物通气法 用于修复受挥发性有机物污染的地用于修复受挥发性有机物污染的地下水水层上部通气层土壤。下水

8、水层上部通气层土壤。原位强化修复技术原位强化修复技术（3）生物注射法）生物注射法 适用于处理受挥发性有机物污染的地下适用于处理受挥发性有机物污染的地下水及上部土壤。水及上部土壤。（4）生物冲淋法）生物冲淋法 将含氧和营养物的水补充到亚表层，促将含氧和营养物的水补充到亚表层，促进土壤和地下水中的污染物的生物降解。进土壤和地下水中的污染物的生物降解。（5) 土地耕作法土地耕作法 对污染土壤进行耕梨处理。对污染土壤进行耕梨处理。原位强化修复技术原位强化修复技术 异位生物修复异位生物修复(1)堆肥法堆肥法 处理固体废弃物的传统技术，用于受石油，处理固体废弃物的传统技术，用于受石油，洗涤剂，多氯烃，农药

9、等污染土壤的修复处理。洗涤剂，多氯烃，农药等污染土壤的修复处理。(2)生物反应器处理生物反应器处理 把污染物移到反应器中完成微生物移到反把污染物移到反应器中完成微生物移到反应器中完成微生物的代谢过程，生物反应器包应器中完成微生物的代谢过程，生物反应器包括土壤泥浆生物反应器和预制床反应器括土壤泥浆生物反应器和预制床反应器(3)厌氧处理厌氧处理 厌氧处理对于某些具有高氧化状态的污染物厌氧处理对于某些具有高氧化状态的污染物的降解，如三硝基甲苯，多氯取代化合物的降解，如三硝基甲苯，多氯取代化合物（PCB等），比耗氧处理更为有效。等），比耗氧处理更为有效。异位生物修复异位生物修复四、生物修复的优缺点四、

10、生物修复的优缺点优点：现场、原位、彻底、低耗优点：现场、原位、彻底、低耗缺点：缺点：1. 有的不能修复有的不能修复2. 有的降解后毒性更大有的降解后毒性更大3. 前期费用较高前期费用较高第二节第二节 植物修复技术植物修复技术 一、概述一、概述 植物修复技术直接利用各种活体植物，通植物修复技术直接利用各种活体植物，通过提取，降解和固定等过程清除环境中的污染过提取，降解和固定等过程清除环境中的污染物，或消减污染物的毒性，可以用于受污染的物，或消减污染物的毒性，可以用于受污染的地下水，沉积物和土壤的原位处理。地下水，沉积物和土壤的原位处理。二、植物修复重金属污染的过程和二、植物修复重金属污染的过程和

11、机理机理（1）植物提取）植物提取 植物提取是利用植物提取是利用重金属超积累植物重金属超积累植物从土壤从土壤中吸取一种或几种重金属，并将其转移，储存中吸取一种或几种重金属，并将其转移，储存到地上部分，随后收割地上部分并集中处理，到地上部分，随后收割地上部分并集中处理，连续种植这种植物，即可使土壤中重金属含量连续种植这种植物，即可使土壤中重金属含量降低到可接受的水平。降低到可接受的水平。超积累植物的筛选518Zn36Ni612Mn35Pb1124Cu1226Co22Cd23AsNumber of familiesNumber of speciesMetals518Zn36318Ni612Mn35P