土壤微生物与土壤污染修复.ppt

土壤微生物与土壤污染修复单 位：资源微生 汇报人：马腾飞导 师：晁群芳物实验室土壤微生物的天然培养基土壤是土壤是许多不同微生物的栖息地，包括多不同微生物的栖息地，包括细菌、真菌、病毒都存在于土壤中。土壤的各种特性使得土壤成菌、真菌、病毒都存在于土壤中。土壤的各种特性使得土壤成为微生物生微生物生长发育的天然培养基，极育的天然培养基，极为适合微生物的生适合微生物的生长发育。育。1.1.养分养分土壤中含有丰富的土壤中含有丰富的动植物和微生物残体，可供微生物作植物和微生物残体，可供微生物作为碳源、氮源等。碳源、氮源等。2.2.水分和氧气水分和氧气土壤富含足量水分供微生物生土壤富含足量水分供微生物生长所需。土壤水分的存在又影响土壤中氧气的含量，所需。土壤水分的存在又影响土壤中氧气的含量，进而影响土壤中好氧而影响土壤中好氧菌和菌和厌氧菌的分布情况。氧菌的分布情况。3.pH3.pH土壤的土壤的pHpH值范范围在在3.510.03.510.0，多数在，多数在5.58.55.58.5。而大多数微生物的适。而大多数微生物的适应生生长pHpH也在也在这一范一范围。4.4.温度温度土壤温度土壤温度变化幅度小而化幅度小而缓慢，慢，这一特性极利于微生物的生一特性极利于微生物的生长。如夏季土壤温度比空气温度低，而冬季土。如夏季土壤温度比空气温度低，而冬季土壤温度又比空气温度高。土壤的温度范壤温度又比空气温度高。土壤的温度范围恰是中温性和低温性微生物生恰是中温性和低温性微生物生长的适宜范的适宜范围。5.5.保保护层土壤表土壤表层土一般只有几毫米，含量少但作用巨大，因土一般只有几毫米，含量少但作用巨大，因为土壤表土壤表层土是微生物的天然保土是微生物的天然保护伞，能，能够吸收大吸收大部分太阳部分太阳辐射的紫外射的紫外线，以保，以保护土壤中的微生物。土壤中的微生物。土壤中的微生物土壤中的微生物种土壤中的微生物种类是极其丰富的，种是极其丰富的，种类齐全、数量多，是主要的微生物源。全、数量多，是主要的微生物源。1.1.土壤微生物区分法土壤微生物区分法土壤微生物区分法是由俄国土壤微生物学家土壤微生物区分法是由俄国土壤微生物学家C.H.C.H.维诺格拉斯基提出的，并由后人不断格拉斯基提出的，并由后人不断发展。此区分法展。此区分法将土壤微生物分将土壤微生物分为以下三以下三类。（1 1）土著微生物或天然微生物）土著微生物或天然微生物一般指土壤中天然具有的微生物，其中包括革一般指土壤中天然具有的微生物，其中包括革兰氏阳性球菌氏阳性球菌类、色杆菌、芽、色杆菌、芽孢杆菌、放杆菌、放线菌、青霉、菌、青霉、曲霉、曲霉、丛霉等。霉等。（2 2）发酵微生物酵微生物发酵微生物一般在土壤中有新酵微生物一般在土壤中有新鲜有机有机质加入，并在空气流通的情况下出加入，并在空气流通的情况下出现。其中包括革。其中包括革兰氏阴性无芽氏阴性无芽孢杆菌、酵母菌，以及芽杆菌、酵母菌，以及芽孢杆菌、杆菌、链霉菌、根霉、曲霉、木霉、霉菌、根霉、曲霉、木霉、镰刀霉等。刀霉等。（3 3）暂居微生物居微生物暂居微生物是不适合在土壤中居微生物是不适合在土壤中长期生存的微生物，它期生存的微生物，它们一般由外来物一般由外来物带入土壤之中的。如植物残体上入土壤之中的。如植物残体上带有的病原菌。有的病原菌。2.2.土壤微生物土壤微生物类群群土壤微生物主要分土壤微生物主要分为土壤土壤细菌、土壤放菌、土壤放线菌、土壤真菌、土壤藻菌、土壤真菌、土壤藻类和土壤原生和土壤原生动物物5 5大大类群群。土壤土壤细菌在土壤微生物中菌在土壤微生物中数量最多、分布最广数量最多、分布最广。土壤土壤细菌包括菌包括土壤自养土壤自养细菌菌（soil autotrophic soil autotrophic bacteriabacteria）和）和土壤异养土壤异养细菌菌（soil heterotrophic soil heterotrophic bacteriabacteria）。自养）。自养细菌能直接利用光能或无机物菌能直接利用光能或无机物氧化氧化时所所释放的能量，并能同化二氧化碳，放的能量，并能同化二氧化碳，进行行营养，如硝化养，如硝化细菌、硫黄菌、硫黄细菌、硫化菌、硫化细菌、菌、铁细菌、菌、氢细菌。异养菌。异养细菌从有机物中菌从有机物中获取能取能源和碳源。源和碳源。对农业生生产来来说，土壤，土壤细菌又可分菌又可分为有益的有益的和和有害的有害的，有益的如固氮菌、硝化，有益的如固氮菌、硝化细菌和腐生菌和腐生细菌，有害的如反硝化菌，有害的如反硝化细菌。菌。土壤土壤细菌菌土壤放土壤放线菌是指在形菌是指在形态学特征上是学特征上是细菌和真菌菌和真菌间过渡的渡的单细胞微生物，胞微生物，数量数量仅次于土壤次于土壤细菌菌。具有直径具有直径0.5-0.8m0.5-0.8m呈分枝状的菌呈分枝状的菌丝。典型。典型丝状状放放线菌主要属于菌主要属于链霉菌属霉菌属（StrephomycesStrephomyces）和）和小小单孢菌属菌属（MicromonosporaMicromonospora）两）两类。均属好。均属好气性异养型，能气性异养型，能够广泛利用广泛利用纤维素、半素、半纤维素、素、蛋白蛋白质、木、木质素等含碳和含氮化合物。最适，素等含碳和含氮化合物。最适，最适温度最适温度25-3025-30。农田土壤中田土壤中检出的放出的放线菌主菌主要是要是链霉菌属。霉菌属。土壤放土壤放线菌菌土壤真菌（土壤真菌（soil fungisoil fungi）是指土壤中具有真核）是指土壤中具有真核细胞的胞的单细胞或多胞或多细胞分枝胞分枝丝状体或状体或单细胞个体，胞个体，属属真核生物真核生物。土壤真菌以土壤作。土壤真菌以土壤作为活活动场所完所完成其全部或部分生活史。常成其全部或部分生活史。常见者有者有藻菌藻菌纲(Phycomycetes)(Phycomycetes)、子囊菌子囊菌纲(Ascomyctes)(Ascomyctes)、担子担子菌菌纲（BasidiomycetesBasidiomycetes）及有性世代不明的）及有性世代不明的半半知菌属知菌属（Fungi imperfectiFungi imperfecti）等。）等。土壤真菌土壤真菌土壤藻土壤藻类：土壤中有：土壤中有许多藻多藻类，其中大部分是，其中大部分是单细胞的胞的硅藻硅藻、单细胞或胞或丝状体的状体的绿藻藻和和蓝澡澡（蓝细菌）。藻菌）。藻类在土壤中的主要作用是防止土壤中在土壤中的主要作用是防止土壤中有机有机矿物物质的流失，并通的流失，并通过利用有机利用有机矿物物质合成合成必必须物物质来增加土壤中的有机物来增加土壤中的有机物质。一部分藻。一部分藻类还能能够在土壤中分泌粘液，板在土壤中分泌粘液，板结土壤，有效防止土壤，有效防止土壤流失。土壤流失。土壤藻土壤藻类土壤原生土壤原生动物一般可通物一般可通过其其营养养类型分型分为以下三以下三类。（1 1）自养型自养型类群群 少量原生少量原生动物能物能够营光合作用，体光合作用，体内含有叶内含有叶绿素，能素，能够将将简单的无机物的无机物质合成复合成复杂的供的供生命活生命活动所需的有机物所需的有机物质。（2 2）腐食性腐食性类群群 以土壤中各种以土壤中各种动植物与微生物残植物与微生物残体中含有的有机物体中含有的有机物质为食，可以加速土壤中有机物食，可以加速土壤中有机物质的分解，的分解，释放其中的可溶解性养分。放其中的可溶解性养分。（3 3）食菌性食菌性类群群 土壤中的大多数原生土壤中的大多数原生动物如肉足物如肉足虫、虫、纤毛虫等都能以毛虫等都能以细菌菌为食，甚至以其他小型原生食，甚至以其他小型原生动物物为食。食。土壤中原生土壤中原生动物的主要作用是促物的主要作用是促进物物质循循环，使，使营养养物物质更加适合植物生更加适合植物生长的需要，同的需要，同时也能加速土壤中也能加速土壤中有机物有机物质的降解，增加土壤肥力。的降解，增加土壤肥力。土壤原生土壤原生动物物土壤环境与污染土壤是人土壤是人类赖以生存与以生存与发展的重要展的重要资源与生源与生态环境条件。在境条件。在长期的生期的生产过程中，人程中，人类利用和改造土壤的利用和改造土壤的同同时，产生了新的生了新的环境境问题。目前人。目前人们较为关心的土壤关心的土壤问题主要有如下三个方面：主要有如下三个方面：（1 1）人）人类大大规模生模生产、生活活、生活活动改改变了影响土壤了影响土壤发育的生育的生态环境，使土壤本身的自然循境，使土壤本身的自然循环状状态受到影响受到影响或破坏。如人或破坏。如人类对森林、草原等天然植被的破坏引起土壤侵森林、草原等天然植被的破坏引起土壤侵蚀、水土流失、土地沙化和、水土流失、土地沙化和贫瘠化，由此引瘠化，由此引发干旱、沙干旱、沙尘暴、河流断流、地下水位下降等一系列生暴、河流断流、地下水位下降等一系列生态环境境问题。（2 2）现代化代化农业生生产对农药、化肥的大量使用，使土壤遭受、化肥的大量使用，使土壤遭受长期期污染。染。（3 3）现代城市代城市发展以及展以及现代工代工业排放的大量排放的大量废气、气、废水和水和废渣中的各种渣中的各种污染物，常常染物，常常经由不同途径由不同途径污染染土壤。土壤。典型的土壤污染：土壤重金属污染、土壤化学农药污染、土壤化肥污染、土壤石油污染 等。土壤中主要的污染物质有：无机污染物和有机污染物。土壤环境的自净作用土壤污染物数量土壤自净能力土壤土壤环境的自境的自净作用，即土壤作用，即土壤环境的自然境的自然净化作用，是化作用，是指在自然因素作用下，通指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使土壤自身的作用，使污染物染物在土壤在土壤环境中的数量、境中的数量、浓度或者毒性、活性降低的度或者毒性、活性降低的过程。程。在正常情况下，土壤在正常情况下，土壤环境中境中污染物的染物的输入、入、积累和土壤累和土壤环境的自境的自净作用作用处于一定的于一定的动态平衡状平衡状态。但是，当土。但是，当土壤壤环境中所含境中所含污染物的数量超染物的数量超过土壤自土壤自净能力或当能力或当污染染物在土壤物在土壤环境中的境中的积累量超累量超过土壤土壤环境基准或土壤境基准或土壤环境境标准准时，即，即为土壤土壤污染。染。土壤污染修复技术1.1.物理修复技物理修复技术物理分离技物理分离技术主要主要应用在用在污染土壤中无机染土壤中无机污染物的修复技染物的修复技术上，它最适合用来上，它最适合用来处理小范内射理小范内射击场污染的染的土壤，从土壤、沉土壤，从土壤、沉积物、物、废渣中分离重金属、清渣中分离重金属、清洁土壤、恢复土壤正常功能。土壤、恢复土壤正常功能。物理修复技物理修复技术主要包括：土壤蒸汽提取技主要包括：土壤蒸汽提取技术、固化、固化/稳定化技定化技术、玻璃化技、玻璃化技术、热处理技理技术、电动力学力学修复技修复技术、稀、稀释和覆土等。和覆土等。2.2.化学修复技化学修复技术污染土壤的化学修复技染土壤的化学修复技术是利用加入到土壤中的化学修复是利用加入到土壤中的化学修复剂与与污染物染物发生一定的化学反生一定的化学反应，使，使污染物被染物被降解和毒性被去除或降低的修复技降解和毒性被去除或降低的修复技术。化学修复技化学修复技术主要包括：化学淋洗技主要包括：化学淋洗技术、溶液浸提技、溶液浸提技术、化学氧化、化学氧化还原修复技原修复技术、土壤改良修复技、土壤改良修复技术等。等。3.3.植物修复技植物修复技术污染土壤植物修复技染土壤植物修复技术指利用植物及其根指利用植物及其根际微生物微生物对土壤土壤污染物的吸收、染物的吸收、挥发、降解、固化作用而去、降解、固化作用而去除土壤中除土壤中污染物的修复技染物的修复技术。植物修复技植物修复技术主要包括：植物提取修复、植物主要包括：植物提取修复、植物挥发修复、植物修复、植物稳定修复、植物降解修复、根定修复、植物降解修复、根际圈生物圈生物降解修复。降解修复。4.4.微生物修复技微生物修复技术污染土壤的微生物修复技染土壤的微生物修复技术是指利用天然存在的或特是指利用天然存在的或特别培养的微生物在可培养的微生物在可调控的控的环境条件下将土壤中境条件下将土壤中有毒有毒污染物染物转化化为无毒物无毒物质的的处理技理技术。受受污染土壤的微生物修复染土壤的微生物修复谢 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