环境污染与微生物

环境污染与微生物第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一1化学品的数量2环境污染的来源3生物修复

第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一化学品种类繁多，至今全世界已知的化学品超过1000万种。据UNEP1990年的报告（IRPTC）每天在使用的合成化学品有70000种，包括许多药品和农药；每年大约有500~1000种新化学品进入市场，其中79%在商业流通中缺乏有关毒性影响的资料。每年约有3~4吨有毒有害废物进入环境。第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一元素环境释放量/（kt/a）元素环境释放量/（kt/a）大气水土壤大气水土壤AsCdCrCuHgInMnMo18.87.630353.80.02383.3419.41421124.6—2621182228969548.3—167088NiPbSbSeSnTlVZn563323.53.86.45.1861321131381841——122263257962641——121372

几种典型重元素的全球释放量第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期一我国是发展中国家，与发达国家相比，化学工业生产虽有一定差距，生产的化学品也有约4万多种。近年来化工产品值占全国总产值的8%~9%,化工产品值为2800亿元（1999年统计）。第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期一种类产量/万吨种类产量/万吨种类产量/万吨乙烯丙烯丁二烯乙二烯苯甲苯二甲苯乙苯434.8394.753.484.425.450.958.27.0烷基苯对苯二甲酸萘蒽三氯甲烷四氯化碳氯苯苯酚3.1113.18.60.33.62.919.020.62-萘酚对硝基酚胺硝基苯对硝基氯苯苯胺邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二辛酯丙烯腈2.20.312.83.913.68.513.916.6

我国典型有机化学品的产量（1999年）第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期一环境污染的来源1工业污染2交通污染3农业污染4生活污染5事故污染6战争造成的污染第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（1）工业污染

工业生产的一些环节，如原料生产、加工、燃烧、加热和冷却、成品整理过程，都会因生产过程中的“跑、冒、滴、漏”和排放的废水、废气和固体废弃物造成环境污染。第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（2）交通污染交通污染物是指汽车、飞机、船和内燃机车等造成的污染，主要是因为汽油、柴油不完全燃烧引起的。汽车排放的尾气含有CO、NOx、碳氢化合物、醛类和苯并[а]芘等；还有运输容器的清洗水和压舱水污染。第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（3）农业污染和生活污染为了增加农业生产，使用大量的杀虫剂、杀菌剂和除草剂防止作物病虫草害。大约只有不到10%的的农药作用于靶标生物，90%以上的农药则通过各种方式扩散到环境里。生活污染包括燃煤污染、污水污染和固体废弃物污染。第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一（4）事故污染和战争造成的污染工业和交通运输业经常会有各类事故发生，如核电站放射性物质泄漏、有毒化学品泄露、易燃易爆物爆炸、油轮触礁等，这类事故对受害地区居民的生活和财产造成严重的危害和损失，对当地生态造成难以估计的破坏。战争对人民的生命财产和生产、生活设施的破坏是惨烈的，对生态和环境的破坏尤为巨大。第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期一第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期一生物修复的基本内容生物修复（bioremediation）的基本定义为利用生物，特别是微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污染物的一个受控或自发进行的过程其目的是去除环境中的污染物，使其浓度降至环境标准规定的安全浓度之下生物修复技术已成功地应用于清除或减少土壤、地下水、废水、污泥、工业废物及气体中的化学物质，如石油及石油制品、多环芳烃、氯代烃、氯代芳香烃等第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期一生物修复的特点生物修复的产生尽管只有30多年的历史，但其发展势头是其他修复技术无可比拟的。与传统或现代的物理、化学修复方法相比，生物修复技术具有以下优点。优点可以现场进行，节省了很多治理费用；环境影响小；最大限度地降低污染物浓度；可以同时处理受污染的土壤和地下水。局限性耗时长；条件苛刻；并非所有的污染物都能被生物利用；特定生物只能降解特定类型的化学物质。第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期一生物修复的主要方法生物修复技术的重点研究方向通过各种工程手段增强自然界中已有但速度缓慢的生物降解过程通过应用各类生物反应器，增加污染物与微生物的接触机会，创造最佳生物代谢反应条件，促进污染物加速转化生物修复技术的分类原位生物修复（insitu）：污染物位置不改变，费用低，控制困难异位生物修复（exsitu）：污染物转移后处理，费用高，控制容易第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期一原位生物修复和异位生物修复原位生物修复添加营养物质、溶解氧、微生物或酶、表面活性剂、碳源及能源异位生物修复应用各类生物反应器添加辅助有机物分解的物质适用于有毒化合物、挥发性污染物或浓度较高污染物的处理第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期一应用生物修复技术的前提条件必须存在具有代谢活性的微生物，能以相当速率降解污染物，并使其浓度降至环境要求的范围内降解过程不产生有毒副产物污染物对微生物无害或其浓度对微生物的生长不构成抑制，或可以对污染物进行稀释目标化合物必须能够被生物利用污染场地或生物处理反应器的环境必须利于微生物生长和保持活性处理费用较低第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期一影响生物修复的环境因素非生物因素温度、pH、湿度水平、盐度、有毒物质、静水压力营养物质氮、磷、生长因子如氨基酸、B族维生素、脂溶性维生素及其他有机分子电子受体好氧微生物的电子受体是O2，兼性厌氧微生物可利用硝酸盐、CO2、硫酸盐、三价铁等复合基质：多种污染物的相互影响微生物的协同作用：提供营养、共同代谢捕食作用：一般为破坏性影响种植植物：多数有利于生物修复第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期一土壤污染的生物修复技术原位生物处理利用土著微生物的作用将污染物分解或去除称为土地处理

在污染场地投加具有分解活性的微生物，称作生物强化，可以缩短土著微生物降解污染物的滞后期对于不良环境，如极端pH、重金属等需投加特征微生物，对特殊污染物需添加具有降解活性的工程菌

直接或间接利用高等植物分解有机物称为植物修复，包括植物对污染物质的吸收及植物根部及根部附近土壤中微生物对污染物的分解在土壤含水层之上通入空气称为生物通风，将空气通入水位以下称为生物喷雾，以促进好氧生物降解第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期一异位生物处理用于土壤修复的特制生物反应器，可处理多环芳烃、BTEX（苯、甲苯、乙基苯、二甲苯）或其混合物第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期一土壤堆积（soilpiles）：将含污染物的土壤堆放在不透水的衬层上，设置通气管道，通入空气或氧气或抽真空以促进污染物的好氧降解。含有营养物质的液体施用于土壤表面，以促进微生物活性，渗滤液被收集并循环于堆积土壤中。释放气体如有毒性，需采用活性炭吸附等。已用于修复含碳氢化合物、五氯酚等污染物的污染土壤堆肥（compositing）：将污染物质与易分解有机物混合堆放，并加入氮磷和其他无机营养物质。也可进行曝气。处理有毒有害化合物时使用容器。保持高温有利于生物降解的进行。堆肥法已应用于被氯酚污染的土壤，和含炸药（TNT、RDX、HMX）的沉积物第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期一泥浆反应器：将污染土壤与液体混合起来形成泥浆，引入反应器进行处理，与活性污泥反应器相似，并可控制各种运行参数。可有效分解多环芳烃、杂环化合物、酚等第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期一利用注射井进行地下水修复利用生物滴滤池修复地下水第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期一地下水污染的生物修复技术有机物污染的地下水多采用原位修复技术，无机物污染（金属、放射性物质、硒化合物及无机营养物质）的地下水一般采用异位修复技术地下水原位修复：向含水层内通入氧气及营养物质，依靠土著微生物的作用分解污染物质，也称生物恢复，主要应用于含石油烃类化合物的地下水。加入氮磷及溶氧等营养源的方法是将其通过注射井注入饱和含水层，或利用入渗渠加入到不饱和含水层或表面土层。供氧是生物修复过程中的重要难题也可结合废水处理的各类生物反应器用于修复第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期一石油污染含水层的生物修复第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期一生物修复技术进展生物强化技术的应用：尚缺乏在实际土地处理或特制生物床反应器系统中具有说服力的成功应用白腐真菌技术：具有强大的胞外酶，属于过氧化物酶，可催化多种有机化合物分解，如多环芳烃、多氯联苯、炸药等共代谢：额外提供碳源和能源厌氧过程：现存生物修复工程均是好氧系统酶的应