環(huán)境保護(hù)培訓(xùn)1

環(huán)境保護(hù)專題主講：鄧振山博士延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院20112年省培計劃——高中生物教師培訓(xùn)2012年8月生物對污染物在環(huán)境中行為的影響2概述31相關(guān)例證433內(nèi)容污染環(huán)境的生物修復(fù)一、環(huán)境與環(huán)境問題：1

、環(huán)境（Environment）的概念：一般工具書中定義的“環(huán)境”概念：是指人以外的客觀事物。作為環(huán)境科學(xué)術(shù)語的“環(huán)境”概念：影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總和。

生態(tài)學(xué)中“環(huán)境”的概念：生態(tài)學(xué)研究的中心事物是“生物”，則環(huán)境是以整個生物界的生命為主體，是“生物生存的環(huán)境”，可定義為：直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素的總和。2、環(huán)境問題：環(huán)境問題的概念：指由于人類活動作用于人們周圍的環(huán)境所引概述概述的環(huán)境質(zhì)量變化，以及這種變化反過來對人類生產(chǎn)、生活和健康的影響問題。其實質(zhì)是由于人類活動超出了環(huán)境的承受能力，對其所賴以生存的自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生了破壞作用，導(dǎo)致人與其生存環(huán)境的不協(xié)調(diào)。環(huán)境問題的分類環(huán)境污染生態(tài)破壞重大的環(huán)境問題溫室效應(yīng)和氣候變暖臭氧層的破壞酸雨荒漠化擴(kuò)展物種滅絕和物種消失1.1CO2排放與全球變暖的關(guān)系CO2等溫室氣體，具有對紅外長波輻射的單向閉鎖作用。隨著工業(yè)的發(fā)展，大量CO2排入大氣層，致使地表熱量難以向高空散射，從而導(dǎo)致溫室效應(yīng)，全球氣溫逐年變暖。近200年來，地球大氣中CO2濃度提高了25%，約為353ppm；至2050年，CO2濃度將提高到560ppm，全球氣溫將上升5.6℃。1.全球變暖煙塵、粉塵污染煙霧中的城市小煉油CO2排放與全球變暖1.2全球變暖的危害和冰川加速融化，從而使海平全球變暖將會導(dǎo)致海水熱膨脹面上升。全球約91%的冰在南極，由于氣溫的升高，每年約有40億t冰山融化；厄爾尼諾是赤道太平洋東部和中部海水出現(xiàn)大范圍異常偏暖，且持續(xù)6個月以上的一種氣候、海洋現(xiàn)象；科學(xué)家們普遍認(rèn)為，厄爾尼諾、拉尼娜等重大氣象災(zāi)害，與全球變暖直接相關(guān)；海平面的上升，將使沿海城市與低地國家遭受滅頂之災(zāi)。

臭氧層破壞的危害1）對人體健康的影響：破壞DNA，皮膚病，白內(nèi)障等2）對陸生植物的影響：產(chǎn)量和質(zhì)量下降，間接影響3）對材料的影響：加速老化4）對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響：降低生產(chǎn)力，影響幼體（如圖）臭氧層破壞對人類健康的影響酸雨污染致使魚類死亡受酸雨腐蝕的水稻圖受酸雨腐蝕的自由女神像2.1地球水環(huán)境地球表面70%以上被水覆蓋，其中海水約占97.3%，淡水僅有約2.7%；人類賴以生存的淡水，約77.2%分布于兩極冰蓋及陸地冰川，約22.4%分布于地下，而江、河、湖泊淡水，僅占全球淡水總量的0.4%左右。全球總水量約14億km3，可供人類利用的淡水量僅有9000km3左右；中國水資源總量28萬億m3，居世界第6位；中國人均水資源占有量2300m3，為世界人均占有量的25%，屬世界上13個貧水國家之一；2.2水體污染源生活污水——含有大量有機(jī)物、懸浮物及N、P等營養(yǎng)物質(zhì)。其中COD約300-500mg/l、BOD5約150-300mg/l；（醫(yī)院污水含有大量致病菌群）；工業(yè)廢水——成分復(fù)雜，或含有高濃度有機(jī)物（如造紙、食品工業(yè)廢水）、或含重金屬離子（如Cr、Cd、Hg等）、或含有毒有害物質(zhì)（如CN、As、F及苯、酚、醇、醛、酮等）、或含放射性物質(zhì)、或含油類及酸堿等；農(nóng)業(yè)排水——含有N、P、K等營養(yǎng)物質(zhì)及多種農(nóng)藥成分；事故污染——如油泄漏、有毒有害物質(zhì)泄漏等；2.3中國水污染現(xiàn)狀中國廢污水年排放總量約620億t，其中工業(yè)廢水占66%、生活污水占34%；中國約700條大中河流，共約10萬km河段的一半以上受到污染，有10%的河段遭受嚴(yán)重污染；中國三河污染嚴(yán)重（淮河、海河、遼河）、三湖嚴(yán)重富營養(yǎng)化（太湖、巢湖、滇池）、一海赤潮泛濫（渤海）；長江、黃河、珠江、松花江均遭受不同程度污染；中國90%城市的水域受到污染，約有3億城市居民面臨水體污染的世界環(huán)境問題；據(jù)推算，中國因水體污染年經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)400多億元；荒漠化沙進(jìn)人退森林砍伐消失的文明——高昌古城3全球及中國的荒漠化全球荒漠化面積達(dá)3600萬km2，并且還以每年6-10萬km2的面積擴(kuò)展；全球4大沙漠——撒哈拉大沙漠、阿拉伯大沙漠、維多利亞大沙漠及塔克拉瑪干大沙漠；世界上荒漠化最嚴(yán)重的地方是非洲的蘇丹——薩赫勒地區(qū)；中國現(xiàn)有荒漠化土地160萬km2，約為國土面積的1/6，每年還以2000km2面積加速擴(kuò)展；中國的4大沙漠——塔克拉瑪干大沙漠、庫爾班通古沙漠、巴旦吉林沙漠及騰格里沙漠；4.1物種滅絕和消失的原因森林銳減、濕地退化、荒漠?dāng)U展等，嚴(yán)重破壞了生物的生存環(huán)境；地球生態(tài)環(huán)境的逐年加速惡化，是物種滅絕和消失的根本原因；環(huán)境污染直接傷害生物，其“三致”作用可導(dǎo)致物種變異和滅絕；人類的濫捕、濫獵、濫采、濫挖，也是導(dǎo)致瀕危物種減少直至消失的重要原因；重大的天象變化及自然災(zāi)害，也會導(dǎo)致物種滅絕和消失；4.2全球物種狀況生物系指地球上所有的植物、動物、微生物及其所構(gòu)成的綜合體；生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性；地球38億年進(jìn)化以來，物種總數(shù)達(dá)500萬種左右；現(xiàn)代全球有記錄和命名的物種約170萬種，其中6%在寒帶、59%在溫帶、35%在熱帶；目前全球每天約有50個物種滅絕或消失，每年滅絕和消失的物種高達(dá)1——2萬種；每滅絕一個物種，由于食物鏈的相關(guān)作用，往往會有10——30個物種消失；20世紀(jì)已有約20%物種滅絕或消失，預(yù)計至2050年將有25%以上的物種滅絕或消失；5.1

自然資源分類與特征不可再生資源；可再生資源；自然資源特征——稀缺性區(qū)域性多用性整體性5.2能源的分類燃料性能源——煤炭、石油、天然氣、沼氣、氫氣等；過程性能源——太陽能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮堋ⅲê四埽┑?；地外能源、地?nèi)能源、運(yùn)動能源； 可再生能源、不可再生能源；一次能源、二次能源；清潔能源、非清潔能源；5.3能源危機(jī)

據(jù)聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）預(yù)測，若以20世紀(jì)末世界能源消耗水平推算——全球石油儲量僅可支持46年；全球煤炭可開采205年；全球天然氣可開采67年；這些礦物燃料在全球的分布很不均衡，因此，區(qū)域性的能源危機(jī)會降臨的更早！5.4中國能源可持續(xù)利用行動制定國家、地方的能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)綜合規(guī)劃；實現(xiàn)年節(jié)能效率＞2.2%；促進(jìn)煤炭開采加工方式向環(huán)境無害化方向轉(zhuǎn)變；提高可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比例發(fā)展水電容量＞8000萬KW；太陽能利用達(dá)到200~300萬t標(biāo)煤/a；風(fēng)力發(fā)電達(dá)到20萬KW；地?zé)崂眠_(dá)80萬t標(biāo)煤/a；提高生物質(zhì)能利用率；1、生物質(zhì)能與沼氣（1）生物質(zhì)能。生物體直接或間接吸收太陽能并不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)化，成為維持生命活動的能源，就是生物質(zhì)能。通常作能源消耗掉的生物質(zhì)能，包括薪柴、木炭、農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料或廢棄物（如谷殼、甘蔗渣、秸桿）、能源樹、雜草、人畜糞便，以及上述物質(zhì)經(jīng)過一定的工藝過程而制成的醇類、沼氣等。（1）優(yōu)點(diǎn)：潔凈；取之不盡（2）缺點(diǎn)：分散、間歇、能量密度不高，風(fēng)力不均勻（3）風(fēng)能利用的環(huán)境影響：噪聲；風(fēng)車布置不當(dāng)時，也會影響景觀，甚至造成鳥類撞擊傷亡而破壞生態(tài)平衡。巨型風(fēng)車會因槳葉強(qiáng)度不夠，或受颶風(fēng)襲擊，部件外拋造成事故等。這些情況均需加以周密考慮。風(fēng)能2

3海洋能

4地?zé)崮芪鞑匮虬司責(zé)岚l(fā)電廠1地?zé)岬膩碓磁c分類地?zé)嵴羝堑叵滤谀撤N地質(zhì)條件下受地?zé)岬淖饔枚a(chǎn)生的(見圖9－4)。2地?zé)岚l(fā)電站截至2001年底，全世界地?zé)岚l(fā)電站約有300座，總裝機(jī)容量接近1×104MW，分布在20多個國家，其中美國占40％。

3地?zé)岚l(fā)電與環(huán)境應(yīng)用地?zé)岚l(fā)電對環(huán)境的影響有下述幾方面：（1）地?zé)嵴羝臏囟群蛪毫Χ疾蝗缁鹆Πl(fā)電站高，因此地?zé)崂寐实?，象蓋塞斯老發(fā)電機(jī)組的熱效率只有14.3％，以致冷卻水用量多于普通電站，熱污染也比較嚴(yán)重。（2）地?zé)犭娬疽部衫美鋮s塔將余熱釋放到大氣中，以避免上述的熱污染。（3）從冷卻塔排出的廢蒸汽和廢水產(chǎn)可能含有H2S等有毒氣體，應(yīng)予重視并及時加以處理，以免污染廠區(qū)附近的空氣。（4）地?zé)釋儆谠偕容^慢的一種資源。（2）沼氣。它是利用城市垃圾、污水、污泥、人畜糞便、莊稼秸桿、雜草等廢棄物經(jīng)好氧分解和厭氧分解二個階段而得到的混合氣體。沼氣的熱值視其中甲烷的含量而定，一般為（2～2.6)×107J/m3。環(huán)境污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為環(huán)境生物效應(yīng)：指各種環(huán)境因素變化而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異的結(jié)果。環(huán)境化學(xué)效應(yīng)：在多種環(huán)境條件的影響下，物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)所引起的環(huán)境效果。如：酸雨、光化學(xué)煙霧等。環(huán)境物理效應(yīng)：物理作用引起的環(huán)境效果。如熱污染、噪聲污染等。生物對污染物在環(huán)境中行為的影響1、生物污染（BiologicalPollution）：環(huán)境中的病原微生物（PathogenicMicroorganism）例如：沙門氏菌、霍亂弧菌、腸道病毒等水體的富營養(yǎng)化（Eutrophication）概念：指大量的氮磷等營養(yǎng)元素物質(zhì)進(jìn)入水體，使水中藻類等浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體的生態(tài)平衡的現(xiàn)象。不良后果：微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)生的污染硫化氫酸性礦水硝酸和亞硝酸微生物毒素指微生物在其生長、代謝過程中所產(chǎn)生的毒素，可污染食品和環(huán)境，危害人類健康。如黃曲霉毒素、葡萄球菌腸毒素、藻類毒素等。生物對污染物在環(huán)境中行為的影響1、金屬的生物轉(zhuǎn)化金屬的毒性影響因素：金屬的濃度、金屬的存在狀態(tài)例如，六價鉻比三價鉻毒得多；甲基汞的毒性比其他的汞化合物毒性大得多；有機(jī)錫比無機(jī)錫毒，有機(jī)錫中的烷基錫比芳香基錫毒，烷基錫中三烷基又比其他烷基錫毒。金屬的微生物轉(zhuǎn)化微生物對金屬的毒性轉(zhuǎn)化，主要是氧化還原和甲基化作用。重金屬生物轉(zhuǎn)化的環(huán)境效應(yīng):微生物通過分泌作用或呼吸作用排出形成的有機(jī)金屬化合物，是微生物具有的一種對有毒金屬解毒方式；但被排出的金屬化合物，可能比其原形態(tài)對高等生物具更大的危害性。另一方面，微生物可將化合態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化還原為單質(zhì)形式，這種轉(zhuǎn)移方式可暫時或永久地將金屬從生物接觸的環(huán)境中清除出去。污染環(huán)境的生物修復(fù)1、生物修復(fù)的概念及其原理：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污染環(huán)境的生物修復(fù)1、生物修復(fù)的概念及其原理：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污染環(huán)境的生物修復(fù)2、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，而且能同時處理受污染的土壤和地下水。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。

污染環(huán)境的生物修復(fù)3、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)污染現(xiàn)場和土壤特性：污染環(huán)境的生物修復(fù)3、微生物修復(fù)及其原理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)。4、植物修復(fù)（Photoremediation）植物修復(fù)的特點(diǎn)可同時去除有機(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)。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。該法只是暫時將金屬固定，并沒有徹底去除環(huán)境中的金屬。污染環(huán)境的生物修復(fù)植物揮發(fā)指利用植物和其他一些添加物使環(huán)境中的金屬流動性降低，生物可利用性下降，降低金屬對生物的毒性。該法只是暫時將金屬固定，并沒有徹底去除環(huán)境中的金屬。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