1、污染环境的生物修复,生物修复的概念及其原理生物修复工程技术,一、生物修复的概念及其原理,土壤自净：土壤对施入其中的一定的有机物或有机污染物具有吸附和生物降解的能力，使土壤恢复到原有水平的过程为土壤自净。决定土壤自净能力：1.土壤中微生物的种类、数量和活性；2.土壤的理化性质：结构通气状况等所以土壤是天然的生物处理厂。,污染物质主要有：农药石油烃类重金属,土壤污染的不良后果：毒物过多滞留、积累在土壤中，改变土壤理化性状，使土壤盐碱化板结；毒害植物和土壤微生物，破坏土壤生态平衡；土壤中的毒物可被植物吸收、富集、浓缩，随食物链迁移到人体。,1 生物修复的基本原理和特点,生物修复（Bioremedia
2、tion）指利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物快速降解和转化的工程技术系统。生物修复的基本指导思想,生物修复技术的特点优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，适用于在其他技术难以应用的场地，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细而昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条件的影响，某些情况下，生物修复不能去除全部的污染物。与生物处理的区别：两者原理一致，但生物修复侧重于受污区域的原位生物处理。,2 生物修复种主要生物种类及其修复原理,环境污染的微生物修复通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水
3、微生物修复的生物类型土著微生物：环境中固有的微生物外来微生物：需大量接种的高效菌基因工程菌（GEM）,A土著微生物：较经济、但效果差B污染地区选育优势菌种，扩大培养，进行接种。易实施，效果较好。C用质粒育种或基因工程构建工程菌后接种。次方法工程菌可能受到土著微生物的排他作用。,微生物修复的影响因素营养盐：需添加氮、磷营养元素,污染物的营养单一营养比例不平衡，要进行可行性试验确定适宜的营养比例，即C：N：P比值。土壤微生物的C：N为25：1；污水好氧微生物的处理的BOD5：N：P =100：5：1,电子受体： 可通过对土壤鼓气或添加产氧剂的方式来提供DO作为有机物降解的电子受体；此外，硝酸根、硫
4、酸根、铁离子也可作为有机物降解的电子受体。,土壤的结构、质地不同，污染物的数量不同，其中所需要的溶解氧也不同。通气良好的土壤溶解氧在5mg/L；粘土和积水土溶解氧较低，如有污染物溶解氧更低。采用的方法用鼓风机向地下鼓风或加入H2O2（20200 5mg/L ）。污染物为非水溶性的，不易被微生物混合和吸附，可填加一定量的表面活性剂。,共代谢基质： 添加可被微生物易降解的有机物质。,污染现场和土壤特性：土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物修复的速度和程度。有毒有机污染物的物理化学性质；,环境污染的植物修复植物修复的特点 可同时去除有机污染物和重金属、放射性核素，适用于大面积、低污染的
5、位点。,植物在土壤修复中的应用1、环境中金属污染的去除已有方案：场外修复，先将土壤挖掘、转移，再去除金属离子；微生物修复：生物量小，从而吸收量小，同时生物体过小难以进行后处理；植物修复特点：生物量大，从而吸收量大，同时易于进行后处理。,植物修复金属污染的方式1）植物固定,指利用植物和其他一些添加物使环境中的金属流动性降低，生物可利用性下降，降低金属对生物的毒性。该法只是暂时将金属固定，并没有彻底去除环境中的金属。2）植物挥发指植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。该法只适用于挥发性污染物。,3）植物吸收指利用能耐受并可过量积累金属的植物吸收环境中的金属离子，将它们输送并贮
6、存在植物体的地上部分。需要选择能耐受并可过量积累金属的植物种类。2、环境中有机物的降解与去除去除机理植物对有机污染物的直接吸收作用植物释放分泌物和酶强化根区的矿化作用,3、环境中放射性核素的去除已有的方法：将土壤从污染未点搬移，然后用分散剂或鳌合剂进行处理。植物可从污染的土壤中吸收并累积大量的放射性核素，因此植物去除是一个值得研究的方法。植物对放射性核素的吸收与植物种类及土壤的性质有关。土壤的粒子交换能力越强，植物吸收放射性核素的能力越大。,植物在富营养化水体的水质净化中的应用1、富营养化水体水华和赤潮防治水体富营养化的对策：控制外源性营养物质的输入；减少内源性营养物质的负荷。防治水体富营养化
7、的措施：工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；化学法：凝聚沉降、化学药剂杀藻等；,生物法：即生物修复，利用水生生物吸收氮、磷进行代谢活动从而除去水体中的营养物质。2、高等水生植物净化水体的特点以大型植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属元素也有去除效果。,二、生物修复工程技术,1.生物修复工程技术可行性研究,数据调查：土壤的理化性质、土壤结构（空隙率、渗透率、含氧量和温度），“土著”微生物的数量和种类；技术查询选择技术路线可处理性试验：可行性试验实际工程设计,2 地表水生物修复技术,微生物修复针对流动的
8、河道水体，可采用直接曝气、生物膜法等；对于浅水湖泊，可添加营养盐、采用曝气机搅拌混合等法；大型水生植物对水体的净化,3.土壤生物修复技术,原位处理特点：原地进行，无需挖出土壤和运输，采用土著微生物或经驯化的微生物处理。此工艺简单，费用低，但处理缓慢。适用于污染河底泥的生物修复。具体是：钻一组水井，用泵入微生物、水营养物、空气，另一组井抽地下水，使营养物、微生物流动，分布均匀。包括两方面内容：对受油污染的土壤进行修复对矿山废弃地进行植被恢复,生物通风 是改进和强化的原位处理，与原位处理不同的是泵入空气使气体流动，有充足的氧，适用于处理储油罐泄漏污染的土壤。,挖掘堆置处理特点：可在受污染初期限制污染物的扩散和迁移，减少受污染范围，但运输、挖掘费用较高，运输过程中可能引发新的污染或因挖掘造成土壤生态结构的破坏。反应器处理特点：此法类似于污水生物处理，受污染的土壤挖出与水混合后在接种了微生物的反应器内进行处理，处理速度较快，但工程复杂，费用较高。,4 地下水生物修复工程技术,原位处理特点：与土壤原位处理基本相同。物理拦阻指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污染物在地下水中的进一步迁移。地上处理又称抽取处理技术，将受污染的地下水从地下水层中抽取出来，在地面上用一种或多种工艺处理之后，再将水注入地层。,
