微生物对污染的修复污染修复工程课件

1、 一.前言 二.微生物修复的原理和特点 三.微生物修复技术的研究和应用 四.微生物技术的应用前景和不足 土壤、水体以及空气中有毒有害化学物质的污染加重是现阶段众多国家面临的主要环境问题。 微生物种类繁多 ，代谢类型多样，每一种微生物都有独特的酶系与功能。因此，它们是自然界进行自净作用的主力军，也是我们对污染物进行生物处理的“有力武器”，是环境治理的主要工具。大连街头出现微生物无臭味公厕二.微生物修复的原理和特点1.微生物对污染物的作用2.微生物修复的定义3.可以用作生物修复的微生物4.影响微生物修复的因素5.微生物修复的方法有毒物质结构变化彻底分解为CO2H2O毒性增加毒性不变毒性降低激活作用

2、去毒作用微生物的降解作用降解微生物细菌真菌藻类，20几个种类微生物真细菌蓝细菌古菌酵母霉菌大型真菌细菌，29个种类菌根 2.环境污染的微生物修复 利用微生物将环境中的污染物降解或转化为无害的小分子化合物或二氧化碳和水的过程。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） 基因工程菌是将不同细菌的降解基因进行重组,将分属于不同细菌个体中的污染物代谢途径组合起来以构建具有特殊降解功能的超级降解菌,可以有效地提高微生物的降解能力,从而提高生物修复效果。抗虫棉人工合成胰岛素注射液 4.影响微生物修复的因素 前提条件 影响因素一是必须存在具代谢活

3、性的微生物,这些微生物在降解或转化化合物时必须达到一定的速率,且不会产生有毒物质二是目标化合物必须能够被微生物利用,污染场地不含对降解菌种有抑制作用的物质,否则需先行稀释或将该抑制剂无害化;三是污染场地或生物反应器的环境条件必须有利于微生物生长或保持活性;四是技术费用必须尽可能低 微生物修复的影响因素营养盐：需添加氮、磷营养元素电子受体：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、硫酸根、铁离子也可作为有机物降解的电子受体。共代谢基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 5.

4、微生物修复的方法污染环境生物修复可用原位 ( in situ ) 和异位（ ex situ ） 两种不同方式进行。原位方式即是在污染环境原地进行技术性生物治理，不需将污染的土壤或水体转移。而异位方式是将污染土壤或水体转移至指定地点进行集中处理。废水处理系统营养盐 空气污染区抽水井地下水位注水井观测井图 生物修复原位处理方式示意图 生物修复的基本方法：一是进行生物扩增，即接种具有降解和富集功能的微生物；二是进行生物性刺激，即施加生物活性物质，刺激和促进土著微生物的生长和增殖，发挥其分解作用。 三.微生物修复技术的研究和应用污染土壤的微生物修复污染水体的微生物修复污染大气的微生物修复固体废弃物的微

5、生物修复土壤在自然地理环境中起着重要作用（1）为陆生植物：营养物质、立地条件（2）为河水、海水：盐份等物质（3）形成沉积物、沉积矿床；（4）与大气圈进行热量和物质交换。 农用化肥对土壤的影响生活垃圾对土壤的影响污水灌溉对土壤的影响大气酸沉降的影响土壤有毒有机物污染土壤的石油污染农药对土壤的污染土壤重金属污染农药污染土壤的微生物修复 土壤是各种污染物质的归属地，有专家把受污染的土壤称为“化学定时炸弹”。很多城市近郊生产的农产品重金属含量已经严重超标。 降解农药的微生物类别 另外还有藻类等 细菌: (1)假单胞菌 , (2)芽孢杆菌属 ,(3)黄杆菌属 ,(4)产碱菌属 另外，对农药具有降解作用的

6、细菌还有节细胞属、固氮极毛杆菌属、短杆菌属、枝动杆菌属、链球菌属、极瘤细菌属、八叠球菌属、硫杆菌属等等。真菌包括曲霉属 、青霉属 、根霉属 、木霉属 、镰刀菌属、交链菌属 、头孢菌属 、毛霉属 、胶霉属 、链孢霉属 、根霉菌属 等等。放线菌降解农药的有诺卡氏菌属、链霉菌属、放线菌属、小单胞菌属、高温放线菌属等。降解农药微生物的分离和筛选 为获取降解农药的微生物菌株，可从现已收藏的菌种中筛选，亦可以从土壤、水体或污染环境中直接分离筛选或经富集培养获得。农药降解菌的富集培养方法主要有：液体培养法、土壤环流法、连续流动培养法。 通常是从长期被某种药剂污染的土壤和污水中取样经富集培养，再经固体培养分离

7、纯化得到所需菌株。微生物降解农药的途径 酶促作用 (1)微生物以农药或其分子中某部分作为能源和碳源。部分微生物能以某种农药为唯一碳源和能源。 (2)微生物通过共代谢作用使农药降解。 (3)去毒代谢作用。 非酶促作用 (1)脱卤作用(2)脱烃作用(3)胺及酯的水解(4)还原作用。(5)环裂解。(6)氧化作用。(7)缩合或共轭形成。 大多数农药的微生物降解途径已经明了,微生物降解作用实质是酶促作用.微生物降解农药的实用化探索和今后的研究方向降解基因的克隆与表达农药降解酶制剂和固相酶反应器的研制采用生物降解与其它降解机制相结合的降解系统真菌对农药的降解实验室研究与大田应用相结合水资源污染日益严重20

8、00年3月上旬，数千条死鱼漂在巴西里约热内卢的一个湖面上。一只因超负荷而破裂的污水管中流淌出来的污水是杀死鱼儿的元凶。2002年11月16日，“威望”号油轮泄漏的燃油漂浮在西班牙西北方的海面，西班牙加利西亚地区在世界上享有盛名的度假海滩遭受着威胁。载有7.7万吨燃油的“威望”号油轮发生的泄漏事故成为当年最重大的环境灾难。微生物在海洋石油污染中 的生物修复作用1.降解石油的微生物种类及分布2.石油降解菌的作用3.微生物降解石油的方式4.石油降解菌的获得1.降解石油的微生物种类及分布据目前的研究,能降解石油的微生物有70个属,其中28个属细菌,30个属丝状真菌,12个属酵母,共200多种微生物。细

9、 菌 假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属放线菌 诺卡氏菌酵母菌 假丝酵母霉 菌 青霉属、曲霉属藻 类 蓝藻和绿藻石油降解菌通常生长在油水界面上,而不是油液中。 烃氧化细菌大量聚集在油-水界面上2.石油降解菌的作用作为油污染的生物指示通过自身代谢作用降解石油合成生物表面活性剂,加速石油的降解基因工程菌3.微生物降解石油的方式 石油烃化合物可分为4类:饱和烃、芳香族烃类化合物、树脂及沥青质。 短链的饱和烃在溢油发生初期通过挥发等作用进入大气 饱和正烷烃 分支烷烃 低分子量芳香烃,多环芳烃 树脂和沥青质 直链烷烃的降解方式主要有3种:末端氧化、亚末端化和氧化。芳香烃在好氧条件下先被转化为儿茶酚

10、或衍生物,然后再进一步被降解。高分子量多环芳烃降解菌报道很少,许多四环或多环高分子量多环芳烃的降解是以共谢(Cometabolism)的方式进行的。 树脂和沥青质极难被降解,但是有报道称,有着 杂构造的树脂和沥青质也能受到某种程度的分解 。 4.石油降解菌的获得油污染环境适应性菌株高效降解菌株筛选驯化富集培养石油降解菌 环境 固体废弃物的微生物修复 处理固体废物的方法很多，有填坑、综合利用、焚烧、化学固定、堆肥、制取沼汽等物理、化学和生物方法。其中固体废物的生物处理，主要是利用微生物分解有机污染物的能力，制作有机肥料和沼气、化害为利。同时，在堆肥制作过程中，产生7080高温，还可杀灭许多病原菌

11、、虫卵及杂草种子。 通常根据处理过程中的通气情况，可分为需氧性堆肥法和厌氧发酵法两大类。四.微生物技术的应用前景和不足 我国生物修复的研究与应用也已受到越来越多的关注。但生物修复技术的发展仍然面临许多问题,其中有技术层面的问题,也有非技术层面的问题。 首先不是所有的污染物都适合于生物修复,有些化学品不易或根本不能被生物降解其次微生物对污染物的降解速度取决于微生物对污染物的吸收、代谢和转移速度。生物修复今后的研究重点一是扩展对在降解毒害化合物中具有普遍意义的微生物互惠共生群体结构的了解;二是确定好氧、厌氧微生物降解毒害化合物的生物化学机制,加强对其代谢途径及遗传学的研究;三是开展生物修复新技术的小试/中试研究,并建立专用基地供实地试验;四是开发有关生物传感器及生物过程模型,以评估实地试验效果。参考文献1.杨小红，李俊，葛诚，沈德龙.微生物降解农药的研究新进展，20032孙玮,夏文香.微生物在海洋石油污染中的生物修复作用.能源与环境.3李顺鹏,蒋建东.农药污染土壤的微生