第5章影响生物修复的环境条件

1、第第5章章 影响生物修复的环境条件影响生物修复的环境条件 环境条件与生物降解环境条件与生物降解 一、一、 非生物因子对生物降解的影响非生物因子对生物降解的影响 二、二、 生物因子对生物降解的影响生物因子对生物降解的影响 物理、化学和生物等环境条件都会影响物理、化学和生物等环境条件都会影响微生物的生存和活动，即影响微生物的微生物的生存和活动，即影响微生物的种类、生物化学转化速率和生物降解产种类、生物化学转化速率和生物降解产物。物。 如不同地点取样的微生物对同一个污染如不同地点取样的微生物对同一个污染物代谢情况有很大差异。物代谢情况有很大差异。第一节、第一节、 非生物因子对生物降解的影响非生物因子

2、对生物降解的影响 物理化学因子物理化学因子 矿质元素供应矿质元素供应 氧气氧气 生长因子生长因子 多种基质作用多种基质作用一、一、 非生物因子对生物降解的影响非生物因子对生物降解的影响1、 物理化学因子物理化学因子 包括：包括： 温度，温度，pH，土壤水分，盐分，水压，土壤水分，盐分，水压（深海和深层土壤）（深海和深层土壤） 每种微生物对环境都有一个耐受范围。超每种微生物对环境都有一个耐受范围。超过了范围，降解作用就不会发生。过了范围，降解作用就不会发生。 （1） 温度温度 一般是随温度增加而增加一般是随温度增加而增加（2）pH 一般用石灰调节酸性土壤一般用石灰调节酸性土壤（3）水分）水分 土

3、壤水分是重要限制因子。土壤水分是重要限制因子。最适宜的水分是最适宜的水分是田间持水量田间持水量的的30-90%。 最适水分取决于土壤特性，化合物种类最适水分取决于土壤特性，化合物种类已厌氧还是好氧转化。已厌氧还是好氧转化。 含油污泥的生物降解的最适水分为田间含油污泥的生物降解的最适水分为田间持水量的持水量的30-90%。 (4) 盐分盐分 设计渗透压设计渗透压（5） 压力压力 海底高压力不适应微生物降解。海底高压力不适应微生物降解。 尽管调节上述因子有利于提高生物修复的效率，尽管调节上述因子有利于提高生物修复的效率，但是，在经济上是不可行的。但是，在经济上是不可行的。 不过，在反应器中，或者在

4、可控环境中调节温不过，在反应器中，或者在可控环境中调节温度、水分、度、水分、pH值可以是生物降解反应达到最值可以是生物降解反应达到最佳。佳。 2、养分供应、养分供应（1）碳源）碳源 碳源对细菌和真菌的生长很重要。碳源对细菌和真菌的生长很重要。 有机物污染物在环境界面上的有机碳浓度很高，有机物污染物在环境界面上的有机碳浓度很高，一般不会成为限制因子，但一般不会成为限制因子，但N、P含量很低，而含量很低，而K，S，Mg，Ca，Fe等通常不缺。等通常不缺。这是这是NP经常经常成为限制因子，需要添加的原因。成为限制因子，需要添加的原因。 由于共代谢等多种原因，向环境基质中加入有由于共代谢等多种原因，向

5、环境基质中加入有机物或单一化合物往往会促进污染物的降解。机物或单一化合物往往会促进污染物的降解。 见表见表5-1BHC： 六六六MCPA： 2甲4氯通常，在土壤中加入联苯可以加速PCBs 的矿化。如何促进有机物降解，是研究的重要内容之一。 （2）氮和磷）氮和磷 一般，微生物要求一般，微生物要求C：N20：1；C：P M1+M2 3拮抗作用拮抗作用 MM1+M2 4独立作用独立作用 MM1M2（1M1）独立作用独立作用 MM1M2（1M1） 各单一化学物质对生物体作用的途径、各单一化学物质对生物体作用的途径、方式及其机理均不相同，联合作用于某方式及其机理均不相同，联合作用于某机体时，在机体内的作

6、用互不影响。但机体时，在机体内的作用互不影响。但常出现在一种有毒物资作用后时机体的常出现在一种有毒物资作用后时机体的抵抗力下降，而使另一种毒物再作用时抵抗力下降，而使另一种毒物再作用时毒性明显增加。毒性明显增加。污染物复合作用的例子污染物复合作用的例子 如水体含盐量增加，促使沉积物中的重金如水体含盐量增加，促使沉积物中的重金属部分释放出来，尤其是对于结合在颗粒属部分释放出来，尤其是对于结合在颗粒表面离子交换位点上的重金属表面离子交换位点上的重金属Hg、Cd、Ni、Pb、Zn 锌能拮抗凤眼莲对镉的吸收。低浓度的锌能拮抗凤眼莲对镉的吸收。低浓度的镉时，锌降低吸收，但高浓度时促进吸镉时，锌降低吸收，

7、但高浓度时促进吸收。收。五、植物营养物质五、植物营养物质不同作物不同土壤不同不同作物不同土壤不同 使用磷肥促进镉的吸收量；使用磷肥促进镉的吸收量； 氮肥促进镉的吸收量。机理：氮肥促进镉的吸收量。机理：NH4与与Cd形成络形成络合物，降低土壤对镉的吸附。合物，降低土壤对镉的吸附。 钾肥也促进镉的吸收积累。钾肥也促进镉的吸收积累。油菜增施氮肥提高油菜对镉的吸收表 1 不同施钾量对油菜吸收镉的影响 含鉀量 吸鉀量 mg/盆 施钾量 地上部 地下部 地上部 地下部 总量 K1 0.4446 0.9980 173.91 217.2197 391.1297 K2 0.5003 0.4997 221.45

8、221.1879 442.6379 K3 0.4226 0.5774 221.88 303.1728 525.0679 K4 0.4477 0.5523 277.51 342.4129 619.9229 K5 0.4519 0.5481 321.84 390.3365 712.1765 其中为含镉量，和吸镉量增施钾肥对油菜镉的含量无影响，但促进镉的累积处理(mg/kg)123 总和平均值P1265.2044 246.8293 226.3355 738.3692 246.1231P2214.8956 208.1317 176.9527599.98 199.9933P3208.9407 191.9

9、851 197.0278 597.9536 199.3179P4197.619 155.4307 235.9606 589.0104 196.3368P5189.3435 217.8744214.218 621.4359 207.1453增施磷肥降低油菜对镉的吸收。腐殖质与重金属吸收腐殖质与重金属吸收 重金属非常容易与土壤中的有机物形成重金属非常容易与土壤中的有机物形成有机络合物。而水溶性有机物更容易和有机络合物。而水溶性有机物更容易和重金属络合，增加重金属的移动性和生重金属络合，增加重金属的移动性和生物有效性。物有效性。 富里酸与重金属形成的络合物一般时可富里酸与重金属形成的络合物一般时可溶的；溶的； 胡敏酸与重金属形成的盐一般难溶。胡敏酸与重金属形成的盐一般难溶。六、植物激素六、植物激素 向玉米喷施低剂量植物激素除草剂向玉米喷施低剂量植物激素除草剂2，4D，促进植物对促进植物对Ni、Cd的吸收。的吸收。七、植物七、植物-微生物相互作用微生物相互作用 主要是菌根的作用。主要是菌根的作用。 菌根能改变植物对重金属的吸收与转移。菌根能改变植物对重金属的吸收与转移。 一般，接种菌根显著提高植物对重金属一般，接种菌根显著提高植物对重金属的吸收能力。的吸收能