環(huán)境生物學(xué)及教案第八章

1、環(huán)境生物學(xué)課件及教案第八章第1頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四8.1生物修復(fù)的概念及其原理什么是生物修復(fù)?生物修復(fù)（Bioremediation）指利用生物將土壤、地表及地下水或海洋中的危險(xiǎn)性污染物現(xiàn)場去除或降解的工程技術(shù)系統(tǒng)。生物修復(fù)的基本指導(dǎo)思想凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復(fù)技術(shù)系統(tǒng)中添加氮、磷等營養(yǎng)鹽接種、馴化高效菌自然條件下DO不足營養(yǎng)鹽缺乏高效菌生長緩慢供氧快速去除污染物第2頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四生物修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：投資費(fèi)用省，對環(huán)境影響小，能有效降低污染物濃度，適用于在其他技術(shù)難以應(yīng)用的場地，而且能同時(shí)處理受污染的

2、土壤和地下水。局限性：需對具體地點(diǎn)的狀況和污染物進(jìn)行詳細(xì)而昂貴的考察，微生物活性受溫度和其他環(huán)境條件的影響，某些情況下，生物修復(fù)不能去除全部的污染物。與生物處理的區(qū)別：兩者原理一致，但生物修復(fù)側(cè)重于受污區(qū)域的原位生物處理。第3頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四微生物修復(fù)及其原理微生物修復(fù)的生物類型土著微生物：環(huán)境中固有的微生物外來微生物：需大量接種的高效菌基因工程菌（GEM）微生物修復(fù)的影響因素營養(yǎng)鹽：需添加氮、磷營養(yǎng)元素電子受體：可通過對土壤鼓氣或添加產(chǎn)氧劑的方式來提供DO作為有機(jī)物降解的電子受體；此外，硝酸根、硫酸根、鐵離子也可作為有機(jī)物降解的電子受體。共代謝基質(zhì)污染

3、現(xiàn)場和土壤特性：土壤特性影響污染物和微生物的相對活性，最終影響生物修復(fù)的速度和程度。有毒有機(jī)污染物的物理化學(xué)性質(zhì)第4頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四植物修復(fù)（Photoremediation）植物修復(fù)的特點(diǎn)可同時(shí)去除有機(jī)污染物和重金屬、放射性核素，適用于大面積、低污染的位點(diǎn)。第5頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四植物對環(huán)境中金屬的去除環(huán)境中金屬污染的去除已有方案：場外修復(fù)，先將土壤挖掘、轉(zhuǎn)移，再去除金屬離子；微生物修復(fù)：生物量小，從而吸收量小，同時(shí)生物體過小難以進(jìn)行后處理；植物修復(fù)特點(diǎn)：生物量大，從而吸收量大，同時(shí)易于進(jìn)行后處理。適應(yīng)重金屬脅迫的植

4、物不吸收或少吸收重金屬將吸收的金屬鈍化在植物的地下部分大量吸收金屬的同時(shí)正常生長可在金屬污染土壤中生產(chǎn)符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品通過栽種植物積累金屬，收獲后進(jìn)行植物提取第6頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四植物修復(fù)金屬污染的方式植物固定指利用植物和其他一些添加物使環(huán)境中的金屬流動(dòng)性降低，生物可利用性下降，降低金屬對生物的毒性。該法只是暫時(shí)將金屬固定，并沒有徹底去除環(huán)境中的金屬。植物揮發(fā)指植物將污染物吸收到體內(nèi)后又將其轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，釋放到大氣中。該法只適用于揮發(fā)性污染物。植物吸收指利用能耐受并可過量積累金屬的植物吸收環(huán)境中的金屬離子，將它們輸送并貯存在植物體的地上部分。需要選擇

5、能耐受并可過量積累金屬的植物種類。第7頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四植物修復(fù)去除有機(jī)污染物的機(jī)理植物對有機(jī)污染物的直接吸收作用植物釋放分泌物和酶強(qiáng)化根區(qū)的礦化作用第8頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四植物在富營養(yǎng)化水體的水質(zhì)凈化中的作用富營養(yǎng)化水體水華和赤潮防治水體富營養(yǎng)化的對策：控制外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入；減少內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷。防治水體富營養(yǎng)化的措施：工程性措施：挖走底泥、水底深層曝氣等；化學(xué)法：凝聚沉降、化學(xué)藥劑殺藻等；生物法：即生物修復(fù)，利用水生生物吸收氮、磷進(jìn)行代謝活動(dòng)從而除去水體中的營養(yǎng)物質(zhì)。高等水生植物凈化水體的特點(diǎn)以大型植物為主體

6、，植物和根區(qū)微生物共生，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，經(jīng)過植物直接吸收、微生物轉(zhuǎn)化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和懸浮顆粒，同時(shí)對重金屬元素也有去除效果。第9頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四8.2 生物修復(fù)工程技術(shù)生物修復(fù)的可行性研究數(shù)據(jù)調(diào)查技術(shù)查詢選擇技術(shù)路線可處理性試驗(yàn)實(shí)際工程設(shè)計(jì)第10頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四地表水生物修復(fù)工程技術(shù)微生物修復(fù)針對流動(dòng)的河道水體，可采用直接曝氣、生物膜法等；對于淺水湖泊，可添加營養(yǎng)鹽、采用曝氣機(jī)攪拌混合等法；大型水生植物對水體的凈化第11頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四土壤生物修復(fù)工程技術(shù)原位處

7、理特點(diǎn)：原地進(jìn)行，無需挖出土壤和運(yùn)輸，采用土著微生物或經(jīng)馴化的微生物處理。包括兩方面內(nèi)容：對受油污染的土壤進(jìn)行修復(fù)對礦山廢棄地進(jìn)行植被恢復(fù)挖掘堆置處理特點(diǎn)：可在受污染初期限制污染物的擴(kuò)散和遷移，減少受污染范圍，但運(yùn)輸、挖掘費(fèi)用較高，運(yùn)輸過程中可能引發(fā)新的污染或因挖掘造成土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)的破壞。反應(yīng)器處理特點(diǎn)：此法類似于污水生物處理，受污染的土壤挖出與水混合后在接種了微生物的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行處理，處理速度較快，但工程復(fù)雜，費(fèi)用較高。第12頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四廢水處理系統(tǒng)營養(yǎng)鹽 空氣污染區(qū)抽水井地下水位注水井觀測井圖 生物修復(fù)原位處理方式示意圖第13頁，共15頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)6分，星期四地下水生物修復(fù)工程技術(shù)原位處理特點(diǎn)：與土壤原位處理基本相同。物理攔阻指使用暫時(shí)的物理屏障以減緩并阻滯污染物在地下水中的進(jìn)一步遷移。地上處理又稱抽取處理技術(shù)，將受污染的地下水從地下