污染环境的生物修复原理讲稿.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《污染环境的生物修复原理讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《污染环境的生物修复原理讲稿.ppt(62页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于污染环境的生物修复原理第一页,讲稿共六十二页哦4.1生物修复概述第二页,讲稿共六十二页哦 1.生物修复(Bioremediation)的概念 广义的生物修复通常是指利用广义的生物修复通常是指利用各种生物各种生物(包括微生物,动(包括微生物,动物和植物)的特性,吸收、降解、转化环境中的污染物,物和植物)的特性,吸收、降解、转化环境中的污染物,使受污染的环境得到改善的治理技术,一般分为植物修使受污染的环境得到改善的治理技术,一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。复、动物修复和微生物修复三种类型。狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条件下,狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条
2、件下,利用特定的利用特定的微生物微生物降解、清除环境中污染物的技术。降解、清除环境中污染物的技术。第三页,讲稿共六十二页哦环境生物修复技术主要由三方面的内容组成:环境生物修复技术主要由三方面的内容组成:(1)利用土著微生物代谢能力的技术)利用土著微生物代谢能力的技术(2)活化土著微生物分解能力的方法)活化土著微生物分解能力的方法(3)添加具有高分解难降解化合物能力的)添加具有高分解难降解化合物能力的特定微生物的方法特定微生物的方法第四页,讲稿共六十二页哦第五页,讲稿共六十二页哦2.生物修复的产生发展生物修复起源于生物修复起源于有机污染物有机污染物的治理,利用好氧或厌氧微生物处理污的治理,利用好
3、氧或厌氧微生物处理污水已有水已有100多年的历史,但是利用生物修复技术处理现场有机污染物才多年的历史,但是利用生物修复技术处理现场有机污染物才有有30多年的历史。多年的历史。1972年美国清除宾夕法尼亚州的年美国清除宾夕法尼亚州的Ambler管线泄漏管线泄漏的汽油是史料所记载的首的汽油是史料所记载的首次应用次应用生物修复技术生物修复技术20世纪世纪80年代以后基础研究的成功被应用于大范围的污染环境年代以后基础研究的成功被应用于大范围的污染环境治理,并取得了相当的成功,从而发展成为一种新的生物治理治理,并取得了相当的成功,从而发展成为一种新的生物治理技术。技术。1989年,美国阿拉斯加海域受到大
4、面积石油污染,生物修复技年,美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染,生物修复技术术首次大规模应用首次大规模应用,取得了很好的效果。阿拉斯加溢油生物修复,取得了很好的效果。阿拉斯加溢油生物修复成为生物修复史上的成为生物修复史上的里程碑里程碑,至此,生物修复技术成为一种可,至此,生物修复技术成为一种可被人们接受的油泄漏治理方法。被人们接受的油泄漏治理方法。我国关于生物修复的研究起步较晚,目前尚处于小试与中试阶段,我国关于生物修复的研究起步较晚,目前尚处于小试与中试阶段,还需进一步发展。还需进一步发展。第六页,讲稿共六十二页哦3.生物修复的特点优点优点(1)可以现场进行,节省了很多治理费用)可以现场进行
5、,节省了很多治理费用(2)环境影响小)环境影响小(3)最大限度的降低污染物浓度)最大限度的降低污染物浓度(4)可用于其他处理技术难以应用的场地)可用于其他处理技术难以应用的场地(5)可以同时处理受污染的土壤和地下水)可以同时处理受污染的土壤和地下水缺点缺点 (1)耗时长)耗时长 (2)运行条件苛刻)运行条件苛刻 (3)并非所有进入环境的污染物都能被生物利用)并非所有进入环境的污染物都能被生物利用 (4)特定的生物只能吸收、利用、降解、转化特定类型的化学物质,状态稍有)特定的生物只能吸收、利用、降解、转化特定类型的化学物质,状态稍有变化的化合物就可能不会被同一种生物酶破坏变化的化合物就可能不会被
6、同一种生物酶破坏第七页,讲稿共六十二页哦4.生物修复的类型按修复主体分按修复主体分(1)微生物修复)微生物修复(2)植物修复)植物修复(3)动物修复)动物修复(4)生态修复)生态修复按修复受体分按修复受体分土壤生物修复、河流水生物修复、湖泊水库生物修复、海洋生物修复、土壤生物修复、河流水生物修复、湖泊水库生物修复、海洋生物修复、地下水生物修复、大气生物修复、矿区生物修复、垃圾场生物修复等地下水生物修复、大气生物修复、矿区生物修复、垃圾场生物修复等按修复场所分按修复场所分(1)原位生物修复(原位)原位生物修复(原位工程工程生物修复和原位生物修复和原位自然自然生物修复)生物修复)(2)异位生物修复
7、)异位生物修复(3)原位)原位-异位联合生物修复异位联合生物修复第八页,讲稿共六十二页哦5.生物修复的原则及可处理性实验生物修复的原则生物修复的原则(1)适合的生物(先决条件)适合的生物(先决条件)(2)适合的场所)适合的场所(3)适合的环境条件)适合的环境条件(4)适合的技术费用)适合的技术费用生物修复的可处理性试验生物修复的可处理性试验 可处理性试验的目的:环境中的污染物一般是混合性可处理性试验的目的:环境中的污染物一般是混合性化学物质;污染现场各有特点,在某一现场起作用的化学物质;污染现场各有特点,在某一现场起作用的生物修复技术在另一现场并不一定有效。生物修复技术在另一现场并不一定有效。
8、第九页,讲稿共六十二页哦可处理性试验分为三个不同的规模:实验室可处理性试验分为三个不同的规模:实验室小试、中试和现场试验小试、中试和现场试验可处理性试验的结果应为实际工程的实施回答以下几个问题可处理性试验的结果应为实际工程的实施回答以下几个问题(1)污染物进一步扩散的可能性以及防治措施)污染物进一步扩散的可能性以及防治措施(2)提高生物活性的手段)提高生物活性的手段(3)评价生物修复效果所需要的检测手段)评价生物修复效果所需要的检测手段进行可处理性试验是要进行可处理性试验是要监测污染物的降解过程和最终产物的毒监测污染物的降解过程和最终产物的毒性性,监测方法有化学分析和生物监测。采用生物监测手段
9、能够,监测方法有化学分析和生物监测。采用生物监测手段能够了解污染物的降解和解毒过程中产物毒性的变化,目前常用了解污染物的降解和解毒过程中产物毒性的变化,目前常用Ames试验检测遗传毒性,用发光菌毒性试验检测急性毒性试验检测遗传毒性,用发光菌毒性试验检测急性毒性第十页,讲稿共六十二页哦 可处理性试验方法可处理性试验方法(1)土壤灭菌试验)土壤灭菌试验(2)土壤柱试验)土壤柱试验(3)摇瓶试验)摇瓶试验(4)反应器试验)反应器试验第十一页,讲稿共六十二页哦 6 生物修复工程技术生物修复工程技术 生物修复工程技术可行性研究生物修复工程技术可行性研究()数据调查()数据调查污染物性质,受污染前后生物性
10、质、分布,污染现场条件,有关管理法规,确立净化目标。污染物性质,受污染前后生物性质、分布,污染现场条件,有关管理法规,确立净化目标。(二)技术查询(二)技术查询(三)选择技术路线(三)选择技术路线 对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价,列出可行方案,并确定最对各种修复技术以及它们可能组合进行全面客观评价,列出可行方案,并确定最佳技术。佳技术。(四)可处理性试验(四)可处理性试验假如生物修复技术可行,要设计小试和中试,不能忽视规模因素。假如生物修复技术可行,要设计小试和中试,不能忽视规模因素。(五)实际工程设计(五)实际工程设计小试和中试可行后,可进行具体设计,包括生物种类筛选、处理设
11、备、营养物和氧小试和中试可行后,可进行具体设计,包括生物种类筛选、处理设备、营养物和氧源等。源等。第十二页,讲稿共六十二页哦 修复效果评价第十三页,讲稿共六十二页哦4.2 环境微生物修复机理第十四页,讲稿共六十二页哦1、用于生物修复的微生物土著微生物外来微生物(需大量接种)基因工程菌用于生物修复的其他微生物微生物产品和酶 基因工程菌基因工程菌 采用基因工程技术,将降解性质粒转移到一些采用基因工程技术,将降解性质粒转移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建能在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建高效降解难降解污染物的工程菌。高效降解难降解污染物的工程菌。第十五页,讲稿共六十二页哦
12、表4-1 难降解有机污染物和重金属及其相应的降解转化微生物第十六页,讲稿共六十二页哦第十七页,讲稿共六十二页哦 2、微生物修复的影响因素:微生物修复的影响因素:(1 1)微生物营养盐)微生物营养盐 (2 2)电子受体:)电子受体:溶解氧溶解氧鼓气或添产氧剂鼓气或添产氧剂H2O2、有、有 机物分解机物分解中间产物和无机酸根(如硝酸根、硫酸根)中间产物和无机酸根(如硝酸根、硫酸根)。(3 3)共代谢基质)共代谢基质 :洋葱假单胞菌以甲苯作生长基质洋葱假单胞菌以甲苯作生长基质可对三氯乙烯共代谢降解。可对三氯乙烯共代谢降解。(4 4)污染现场和土壤特性)污染现场和土壤特性(5 5)有毒有害有机污染物物
13、理化学性质)有毒有害有机污染物物理化学性质:淋失与吸附、挥发、生物降解、化学反应。淋失与吸附、挥发、生物降解、化学反应。第十八页,讲稿共六十二页哦 微生物营养盐微生物营养盐 在营养缺乏的环境中,为了使污染物达到完全降解,适当添加营养物比接种特殊的微在营养缺乏的环境中,为了使污染物达到完全降解,适当添加营养物比接种特殊的微生物更为重要,例如氮、磷营养盐。生物更为重要,例如氮、磷营养盐。电子受体电子受体:土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度也极大地影响这污染物土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度也极大地影响这污染物生物降解的速度和进程。微生物氧化还原反应的最终电子受体主要包括生
14、物降解的速度和进程。微生物氧化还原反应的最终电子受体主要包括溶解溶解氧、有机物分解的中间产物和无机酸根氧、有机物分解的中间产物和无机酸根(如(如硝酸根和硫酸根)。硝酸根和硫酸根)。可通过对土壤鼓气或添加产氧剂的方式来提供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;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。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。共代谢基质共代谢基质 微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作用,因此,微生物的共代谢基质对一些顽固污染物的降解起着重要作用,因此,共代谢基质对生物修复有重要
15、影响。共代谢基质对生物修复有重要影响。污染现场和土壤特性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。度和程度。有毒有机污染物的物理化学性质有毒有机污染物的物理化学性质 如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。如有机污染物的化学结构、毒性、生物可利用性。第十九页,讲稿共六十二页哦3.微生物修复与物质循环(一)碳循环(一)碳循环(二)氮循环(二)氮循环(三)氢与氧的循环(三)氢与氧的循环(四)硫循环(四)硫循环第二十页,讲稿共六十二页哦(一)(一)碳循环碳循环一、纤维素的转化一、纤维素的转化二
16、、半纤维素的转化二、半纤维素的转化三、果胶质的转化三、果胶质的转化四、淀粉的转化四、淀粉的转化五、脂肪的转化五、脂肪的转化六、木质素的转化六、木质素的转化七、烃类物质的转化七、烃类物质的转化第二十一页,讲稿共六十二页哦一、纤维素的转化一、纤维素的转化纤维素是葡萄糖的高分子聚合物,分子式:纤维素是葡萄糖的高分子聚合物,分子式:(C6H10O5)140010000纤维素在微生物酶的作用下,分解为葡萄糖。这类微生物主要有细菌、放线纤维素在微生物酶的作用下,分解为葡萄糖。这类微生物主要有细菌、放线菌和真菌等。菌和真菌等。第二十二页,讲稿共六十二页哦二、半纤维素的转化二、半纤维素的转化半纤维素存在于植物
17、细胞壁中。半纤维素的组成中含聚戊糖、聚半纤维素存在于植物细胞壁中。半纤维素的组成中含聚戊糖、聚己糖及聚糖醛酸。造纸废水和人造纤维废水含半纤维素。己糖及聚糖醛酸。造纸废水和人造纤维废水含半纤维素。分解纤维素的微生物大多能分解半纤维素。分解纤维素的微生物大多能分解半纤维素。半纤维素的分解过程如下:半纤维素的分解过程如下:第二十三页,讲稿共六十二页哦三、果胶质的转化三、果胶质的转化果胶质存在于植物细胞壁和细胞间质中,造纸、制麻果胶质存在于植物细胞壁和细胞间质中,造纸、制麻废水多含有果胶质。天然的果胶质不溶于水,称原果废水多含有果胶质。天然的果胶质不溶于水,称原果胶。胶。果胶质水解生成的果胶酸、聚戊糖
18、、半乳糖醛酸、甲醇果胶质水解生成的果胶酸、聚戊糖、半乳糖醛酸、甲醇等在好氧条件下分别为二氧化碳和水,在厌氧条件下进等在好氧条件下分别为二氧化碳和水,在厌氧条件下进行丁酸发酵,产物有丁酸、乙酸、醇类、二氧化碳和氢行丁酸发酵,产物有丁酸、乙酸、醇类、二氧化碳和氢气。气。好氧分解果胶质的微生物有:枯草芽孢杆菌、多粘芽好氧分解果胶质的微生物有:枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、浸软芽孢杆菌等。孢杆菌、浸软芽孢杆菌等。第二十四页,讲稿共六十二页哦四、淀粉的转化四、淀粉的转化淀粉的种类包括:直链淀粉和支链淀粉。淀粉的种类包括:直链淀粉和支链淀粉。淀粉广泛地存在于植物种子(稻、麦、玉米)之中。凡是以上述物质作为淀
19、粉广泛地存在于植物种子(稻、麦、玉米)之中。凡是以上述物质作为原料的工业废水等均含有淀粉。原料的工业废水等均含有淀粉。第二十五页,讲稿共六十二页哦第二十六页,讲稿共六十二页哦五、脂肪的转化五、脂肪的转化脂肪是甘油和高级脂肪酸所形成的脂,不溶于水,可溶于有机溶剂。毛脂肪是甘油和高级脂肪酸所形成的脂,不溶于水,可溶于有机溶剂。毛纺、油脂厂废水,制革废水含有大量油脂。脂肪被微生物分解的反应式纺、油脂厂废水,制革废水含有大量油脂。脂肪被微生物分解的反应式如下:如下:甘油的转化甘油的转化第二十七页,讲稿共六十二页哦六、木质素的转化六、木质素的转化木质素是植物木质化组织的重要成分,稻草秆、麦秆和木材是造纸
20、的原木质素是植物木质化组织的重要成分,稻草秆、麦秆和木材是造纸的原料,木材也是人造纤维的原料。所以造纸和人造纤维废水均含有大量木料,木材也是人造纤维的原料。所以造纸和人造纤维废水均含有大量木质素。质素。分解木质素的微生物主要是担子菌纲中的干朽菌、多孔菌、伞菌等分解木质素的微生物主要是担子菌纲中的干朽菌、多孔菌、伞菌等的一些种,有厚毛霉和松全菌。假单胞菌的个别种也能分解木质素的一些种,有厚毛霉和松全菌。假单胞菌的个别种也能分解木质素。木质素被微生物分解的速率缓慢,在好氧条件下分解木质素比在厌木质素被微生物分解的速率缓慢,在好氧条件下分解木质素比在厌氧条件下快,真菌分解木质素比细菌快。氧条件下快,
21、真菌分解木质素比细菌快。第二十八页,讲稿共六十二页哦七、烃类物质的转化七、烃类物质的转化炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂的废水均含有芳香烃。酚炼油厂、煤气厂、焦化厂、化肥厂的废水均含有芳香烃。酚和苯的分解菌有假单胞菌,铜绿色假单胞菌及苯杆菌等。和苯的分解菌有假单胞菌,铜绿色假单胞菌及苯杆菌等。苯的代谢如下:苯的代谢如下:第二十九页,讲稿共六十二页哦(二)(二)氮循环氮循环一、微生物转化氮素物质的一般途径一、微生物转化氮素物质的一般途径二、氨化作用二、氨化作用三、硝化作用三、硝化作用四、反硝化作用四、反硝化作用五、固氮作用五、固氮作用六、其它含氮物质的转化六、其它含氮物质的转化第三十页,讲稿共六十
22、二页哦一、微生物转化氮素物质的一般途径一、微生物转化氮素物质的一般途径氮素是核酸及蛋白质的主要成分,是构成生物体的必须元素。自然界蕴氮素是核酸及蛋白质的主要成分,是构成生物体的必须元素。自然界蕴藏着丰富的氮素物质,其主要形态有三种:藏着丰富的氮素物质,其主要形态有三种:1.分子态氮,存在于空气分子态氮,存在于空气中,数量最大,占空气容量近中,数量最大,占空气容量近79%,每亩土地上空估计有,每亩土地上空估计有5000吨;吨;2.生物体中的蛋白质、核酸和其它有机氮化物;生物体中的蛋白质、核酸和其它有机氮化物;3.铵盐及硝酸盐等无机铵盐及硝酸盐等无机态氮化物。前两种形态的氮虽然数量很大,但不能被植
23、物直接吸态氮化物。前两种形态的氮虽然数量很大,但不能被植物直接吸收利用。后一种形态的氮,是植物所能吸收的氮,但为数很少,收利用。后一种形态的氮,是植物所能吸收的氮,但为数很少,远不能满足地面植物对氮素营养的需求。远不能满足地面植物对氮素营养的需求。上述三种形态的氮素物质,在自然界中因生物的作用,不断地相互转化,上述三种形态的氮素物质,在自然界中因生物的作用,不断地相互转化,进行着氮素循环。进行着氮素循环。氮素循环图例氮素循环图例、第三十一页,讲稿共六十二页哦第三十二页,讲稿共六十二页哦第三十三页,讲稿共六十二页哦二、氨化作用二、氨化作用有机氮化物在微生物的分解作用中释放出氨的过程,称有机氮化物
24、在微生物的分解作用中释放出氨的过程,称为氨化作用为氨化作用(ammonification)。这里着重介绍:。这里着重介绍:(一)蛋白质的分解(一)蛋白质的分解(二)核酸的分解(二)核酸的分解(三)其它含氮有机物的分解(三)其它含氮有机物的分解第三十四页,讲稿共六十二页哦(一)蛋白质的分解1.氧化脱氨基作用:产生酮酸和氨2.水解脱氨基作用:产生含氧酸和氨3.还原脱氨基作用:产生饱和酸和氨第三十五页,讲稿共六十二页哦氨基酸脱氨基后的残余基团是一个有机酸,将作为微生物氨基酸脱氨基后的残余基团是一个有机酸,将作为微生物生活的碳源物质,在呼吸作用中或被氧化分解成生活的碳源物质,在呼吸作用中或被氧化分解成
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 污染环境 生物 修复 原理 讲稿
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内