第九章生物修复本章重点难点1掌握生物修复的方法及原理2影响.docVIP

第九章 生物修复 本章重点难点： 1.掌握生物修复的方法及原理； 2.影响原位修复及异位修复的机理及影响因素； 3.生物修复的特点及局限性。 9.1概述 概念 1 生物修复：利用生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而去除或消除环境污染的一个受控或自发进行的过程 2微生物对有机污染物的降解和转化过程分为：好氧和厌氧。 3污染土壤生物修复技术的基本原理利用微生物将土壤中有机污染物降解为无害的无机物质(H2O和CO2)的过程 4污染土壤生物修复技术类 原位生物修复或就地生物修复一般适用污染现场 异位生物修复技术主要包括预制床法、堆肥法、厌氧处理法和生物泥浆反应器法 9.2生物修复的主要方法及微生物的种类 在土壤的生物修复中,根据人工干预的情况，可进行如下分类： 根据生物修复利用微生物的情况，可以分为使用污染处土著微生物、使用外源微生物和进行微生物强化作用。 原位生物修复的主要技术手段 ①添加营养物质，满足微生物生存的必需； ②增加溶解氧，以提高微生物的活性； ③添加微生物或(和)酶，以强化污染物分解速率； ④添加表面活性剂，以促进污染物质与微生物的充分接触； ⑤补充碳源及能源，以保证微生物共代谢的进行，分解共代谢化合物。根据被处理对象(如土壤、地下水、污泥等)的性质、污染物种类、环境条件等的区别，营养物质的添加方式也不同。 在污染环境的生物修复中，可以利用的微生物有3大类：土著微生物、外来微生物和基因工程菌。 1非生物因素温度、pH值、湿度水平(对土壤而言)、盐度、有毒物质、静水压力(对土壤深层或深海沉积物) 2营养物质有机物提供的碳源及能源之外还需要一系列营养物质及电子受体最常见的无机营养物质是氮及磷 3电子受体对好氧微生物而言，电子受体是O2厌氧微生物也可以利用硝酸盐、CO2、硫酸盐、三价铁等作为电子受体分解有机物 4复合基质 微生物的协同作用 捕食作用 种植植物在高等植物的根系周围，可以形成发达的根际微生物区系，这将对污染土壤的修复过程起到积极的促进作用 9.4原位生物修复 9.4.1概念 原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下，污染土壤不经搅动或移动，在原位和易残留部位进行的修复。 土壤生物修复技术也称生物恢复、生物整治等)就是一种利用生物技术和方法来治理土壤污染使其恢复其正常功能的途径。 广义的土壤生物修复包括利用土壤中的各种生物-植物、土壤动物和微生物吸收、降解和转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。在这一概念下又可将土壤生物修复分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。 狭义的土壤生物修复，就是利用微生物的作用将土壤中有害的有机污染物降解为无害的无机物(CO2和H2O)或其他无害物质的过程。 在人为优化的条件下，利用自然环境中的微生物或人为投加特效微生物，来分解土壤中的污染物，以修复受污染的环境。微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动，即分解代谢和合成代谢 微生物代谢 微生物对污染物降解的基本代谢是有氧呼吸，其他代谢包括厌氧呼吸、共代谢、发酵 影响微生物系统的环境因素主要包括温度、湿度、pH值以及产物的积累等，介质常常是多相系统，一般是液-气-固相等的组合，空间分布不均匀，所有这些都会影响微生物的活性。各种不同类型的代谢反应是在细胞内的水介质中进行的，因此水是细胞内最重要的物质之一。 微生物共降解 共降解是指微生物利用一种容易降解的物质作为支持生长的营养基质，而同时降解另一种物质，但是后一种物质的降解并不支持微生物的生长。前者通常称为第一基质，而后者称为第二基质或者共降解基质，且往往是难降解的污染物质。 共降解过程主要特点可以概括为： (1)微生物利用第一基质作为碳和能量的来源，用于本身的生长和维护，难降解的有机污染物作为第二基质被微生物降解。 (2)作为第二基质的污染物与第一营养基质之间存在竞争性抑制现象。 (3)污染物共降解的产物不能作为营养被同化为细胞质，有些共降解中间产物对细胞具有毒性抑制作用，但是共降解产物可能被其他微生物所利用。 (4)共降解是需能反应，能量来自第一营养基质的产能代谢。在某些条件下，能量可能成为共降解过程的控制性因素。 影响原位修复因素 污染物可降解性分为两类，即初级降解和最终降解 物质分子结构中影响可降解性的主要因素包括以下几个方面分子含有的碳原子的数目环的数目双键数目的影响偶氮基团单取代基的影响取代基位置的影响取代基数目的影响结构复杂性的影响从污染物质分子的结构特征参数也能够判断其生物可降解性 （2）营养物质 电子受体 土壤特征 强化措施①人工复氧②投加微生物菌种和微生物促生剂工程③植物修复与微生物修复相结合④利用专家系统 9.4.4原位修复的工程技术方法 比较典型的是：原位气相抽取技术、原位生物修复技术以及