生物修复-微生物技术

第七章水污染的生物修复

---微生物修复技术生物修复---314000条生态修复---533000条生物处理---472000条生物净化---301000条搜索结果一.几个概念生物净化Biologicalpurification：是指生物通过自身的代谢，使环境中的污染物数量减少，浓度下降，毒性减轻，有害成分转化、分解，直至消失的过程。生物降解Biodegradation：生物对天然和合成的有机物质进行破坏和矿化的过程。生物处理（治理）biotreatment

：利用生物的生命活动过程来处理污水或治理污染水体的方法。一.几个概念生物修复Bioremediation

：是利用特定生物（特别是微生物）对水体中污染物的吸收、转化或降解作用，达到减缓或最终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施。生态修复eco-restoration

：是利用生物生态工程原理及相关技术，通过对水体污染源控制，水量和水流态的调节，水底及沿岸形态结构的生态改造，恢复水体生物多样性，重建水生生态系统的结构和功能，使生态系统回复协调和平衡的过程。生物修复和生态修复1.技术原理生物修复：主要利用环境生物学原理，主要利用培育的微生物、植物等生物，特别是通过强化微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解，从而使水体得到净化；生态修复：是通过创造良好而多样化的水域生态环境，合理引进和配置水生生物群落，促进水体向良性生态系统演替。2.技术手段生物修复：以环境技术手段为主，如曝气，投加营养物质、表面活性剂和电子受体，投放微生物合酶制剂，布置人工生物膜、设置植物浮床等；生态修复：以生态工程技术手段为主，如河道形态、结构的生态改造，河道水量、水流态的人为调控，施加微生物，构建动植物群落结构等。生物修复和生态修复3.适用范围生物修复：主要适应于重污染水体，特别是黑臭河道、溢油污染海域等；生态恢复：适应于轻度污染水体和富营养化水域。通过生物修复改善水体水质，为生态修复创造了良好的基础，而生态修复是水域生态系统恢复的最高目标。如东钱湖等。微生物在环境污染治理中的作用一.微生物对有机污染物的降解与转化微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下，它能将有机污染物彻底氧化，分解成CO2、H2O、SO42-、PO43-、NO2-、NO3-等无机物。在厌氧条件下，能将有机物降解，转化成小分子有机酸、CO2、H2、CH4等。因此，微生物是生物修复中污染物降解的主力军。微生物在环境污染治理中的作用二、微生物对重金属的转化与固定微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低其毒性，并可将其累积在菌体内使之固定。

1.汞的去甲基化及还原例如：蓝绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发掉的汞可达75%。假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。微生物在环境污染治理中的作用2.累积及固定重金属微生物累积重金属与细胞内金属硫蛋白(Metalothioneins)（简称MT）有关，MT是一种低分子量的细胞质蛋白，同Hg,Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。二.生物修复实例之一1989年美国阿拉斯加威廉王子海湾：“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮搁浅，造成3.8万吨原油泄漏。造成海湾生态环境的毁灭性灾害：2100公里海岸线污染，25万只海鸟、近4000只海獭、300只海豹、250只海雕、22只虎鲸死亡。捕捞业损失近200亿美元、旅游业损失近190亿美元。美国Exxon公司和环保局联合实施“阿拉斯加研究计划”：投加2种亲油性肥料作为微生物营养成分。研究发现：异氧菌和石油烃降解菌数量增加1～2个数量级，石油类污染物的降解速度提高2～3倍，整个修复过程加快近2个月时间。生物修复实例（二）2010.7.16大连新港中石油输油管道爆炸事故生物修复实例（二）输油管道爆炸持续9小时，预计1500吨原油泄漏，海域污染面积近百平方公里。清油毡：每张吸收70-80斤石油。施用23吨“微普”紧急泄漏处理液，取得良好效果。（2010.4.21）墨西哥湾漏油事件？英国石油公司（BP）租赁的“深水地平线”钻井平台发生爆炸，36小时后钻井平台沉入墨西哥湾。4月24日开始大量泄漏原油，原油以每天1.2万到1.9万桶的速度从油井中流出，持续3个月。每天投放几十吨分散剂（Corexit9500和CorexitEC9527A）：一种类似餐具洗涤液的表面活性剂，可中和原油中的酯基，使原油分散成微小的液滴，能直接被微生物降解转化。生物修复？需要5000吨以上的海洋烷烃降解菌。生物修复的应用城市黑臭河道（上海上澳塘、随塘河、静安公园、广州市朝阳涌等水体）；藻华水体、养殖水体：光合细菌、硝化细菌、ＥＭ复合菌、海藻等。化学和危险物质泄漏事故等。三.污染水体微生物修复主要技术

生物修复中可利用的生物：微生物（细菌、真菌）、高等植物、大型海藻、鱼类、贝类及其他水生无脊椎动物等。微生物法（接种微生物法、强化土著微生物法）、高等植物修复法等；工程实施上有原位修复技术、异位修复技术和原位-异位联合修复技术之分。原位生物修复技术不需要搬运或输送被污染对象（包括水、底泥等）而在受污染水域直接进行生物修复的技术修复过程主要依赖于微生物降解能力和人为创造的适宜条件。污染物降解的主体一般采用土著微生物和本地动植物，有时也加入经过人工筛选或改造的商品化的微生物菌剂。（一）接种微生物技术通过向污染水体直接引入菌种得以实现，适用于水体中污染物降解菌很少甚至没有，在现场富集培养存在一定难度等情况。引入的菌种按来源可分为土著微生物、外来微生物和基因工程菌。商品化菌剂多为复合菌群（如EM菌等）或是菌酶的合剂，包括光合细菌、乳酸菌、芽孢杆菌、枯草杆菌、放线菌和酵母菌等几十个具备各种功能的微生物。基因工程菌：在污染水体的修复方面愈来愈显示出其优势，它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，可有效地提高微生物的降解能力。1970年，（美国）铜绿假单胞菌为宿主微生物，将恶臭假单胞菌等微生物携带的降解质粒转入其中的基因表达，构建同时带有多种降解性质粒的“超级微生物”，将其用于修复海上溢油污染，仅用几个小时将在自然条件下需要一年才能被降解的浮油去除。蓝藻水华的微生物治理技术利用微生物的降解与竞争来抑制藻华的发生分离、培养藻类病原菌（粘细菌、真菌）和藻类病毒（溶藻病毒、病毒类粒子）杀藻；基因工程控藻---将细菌中产生抑藻因子的基因导入工程菌（如大肠杆菌等）；（二）强化土著微生物技术

向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质等来激活水环境中本身存在的土著微生物。布置人工载体（生物膜等）；人工曝气等。表面活性剂能够增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性，从而有助于提高环境中微生物的数量和有机污染物的降解速率，因此成为一种重要的污染水体生物修复的强化手段。利用微生物表面活性剂对受烷烃和原油污染的土壤和洋面进行生物修复的报道。电子受体为发挥好氧微生物对水体污染物的氧化分解作用，在人工曝气难以实现时，向厌氧水体中投加电子受体可以暂时改变水环境的厌氧状态，在厌氧环境中，过氧化氢、硝酸盐、硫酸盐和铁离子等都可作为有机物降解的电子受体。台湾处理污染河道的生化船就是基于这个原理而设计的。生化船---施放电子受体底泥中注入硝酸钙是近十多年来发展起来的一种污染底泥原位处理技术；能消除水体黑臭、去除有机物、抑制磷的释放。（/szswkj/Szswkj_01/Lunwen15.htm）把硝酸钙溶液，通过附在耙齿上的喉管及噴咀，噴注到河床底泥中。微生物以硝酸盐为电子受体，对有机碳源（电子供体）进行氧化。硝酸钙注入底泥后，钙离子和硝酸根离子均对磷的释放有抑制作用。布置人工水草（生物膜）生物膜法处理的机理：使工程菌和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在填料或载体上生长繁育，形成膜状生物污泥。水草形状的编织物是一种人造聚合物惰性生态净化基，它是由超编织技术制造的具有高比表面积的织物，其机理是通过提供巨大的生物附着表面积（1平方米表面积达245平方米），大量地吸附和繁衍水体降解微生物。

一些工厂化污水处理装置中

使用的生物膜---填料（载体）人工水草、生物栅人工曝气复氧污染水体的生物修复工程能否顺利进行,在很大程度上取决于水体中是否有足够的溶解氧。对于厌氧或缺氧水体可选择人工曝气,以利于水体中好氧土著微生物或外加菌种的生长繁殖。有人研究证明：即使是受污染严重的黑臭水体,在有氧条件下20h后臭味基本消除,水体颜色明显改观,COD、BOD都有大幅度（

30%～50%）的降低。人工曝气复氧四、微生物修复的优点与局限性（一）优越性：效率高，修复时间短，可最大限度地降低污染物浓度；费用低，仅为传统化学、物理和环境工程技术修复经费的30%~50%，如采用生物清淤比机械清淤费用将节省80%以上；环境影响小，由于微生物的专一性，一般不会形成二次污染，遗留问题小；就地处理操作简便，对周围环