环境生物学及教案第八章优秀课件.ppt

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1、环境生物学课件及教案第八章第1页，本讲稿共15页8.1生物修复的概念及其原理n n什么是生物修复什么是生物修复?生物修复（生物修复（BioremediationBioremediation）指利用生物将土壤、地表及地下水）指利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统。或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统。n n生物修复的基本指导思想生物修复的基本指导思想净化速度缓慢净化速度缓慢由于三方由于三方面的原因面的原因生物修复技术系统中生物修复技术系统中添加氮、磷等营养盐添加氮、磷等营养盐接种、驯化高效菌接种、驯化高效菌自然条件下自然条件下DODO不足不

2、足营养盐缺乏营养盐缺乏高效菌生长缓慢高效菌生长缓慢供氧供氧快速去除污染物快速去除污染物第2页，本讲稿共15页n n生物修复技术的特点生物修复技术的特点 优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低污优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，适用于在其他技术难以应用的场地，而染物浓度，适用于在其他技术难以应用的场地，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。且能同时处理受污染的土壤和地下水。局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细而局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细而昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条件的昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条件的影响，某些情况下，生物修复不

3、能去除全部的污染影响，某些情况下，生物修复不能去除全部的污染物。物。与生物处理的区别：两者原理一致，但生物修复侧与生物处理的区别：两者原理一致，但生物修复侧重于受污区域的原位生物处理。重于受污区域的原位生物处理。第3页，本讲稿共15页微生物修复及其原理n n微生物修复的生物类型微生物修复的生物类型 土著微生物：环境中固有的微生物土著微生物：环境中固有的微生物 外来微生物：需大量接种的高效菌外来微生物：需大量接种的高效菌 基因工程菌（基因工程菌（GEMGEM）n n微生物修复的影响因素微生物修复的影响因素 营养盐：需添加氮、磷营养元素营养盐：需添加氮、磷营养元素 电子受体：电子受体：可通过对土壤

4、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DODO作为有机物降解的电子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。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 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度和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。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第4页，本讲稿共15页植物修复（Photoremediation）n n植物修复的特点植物修复的特点

5、可同时去除有机污染物和重金属、放射性核素，适可同时去除有机污染物和重金属、放射性核素，适用于大面积、低污染的位点。用于大面积、低污染的位点。第5页，本讲稿共15页植物对环境中金属的去除n n环境中金属污染的去除环境中金属污染的去除 已有方案：场外修复，先将土壤挖掘、转移，再去除金属离子；已有方案：场外修复，先将土壤挖掘、转移，再去除金属离子；微生物修复：生物量小，从而吸收量小，同时生物体过小难以进行微生物修复：生物量小，从而吸收量小，同时生物体过小难以进行后处理；后处理；植物修复特点：生物量大，从而吸收量大，同时易于进行后处理。植物修复特点：生物量大，从而吸收量大，同时易于进行后处理。适应重金

6、属胁迫的植物不吸收或少吸收重金属将吸收的金属钝化在植物的地下部分大量吸收金属的同时正常生长可在金属污染土壤中生产符合环境标准的农产品通过栽种植物积累金属，收获后进行植物提取第6页，本讲稿共15页植物修复金属污染的方式n n植物固定植物固定 指利用植物和其他一些添加物使环境中的金属流动性降低，生物可指利用植物和其他一些添加物使环境中的金属流动性降低，生物可利用性下降，降低金属对生物的毒性。利用性下降，降低金属对生物的毒性。该法只是暂时将金属固定，并没有彻底去除环境中的金属。该法只是暂时将金属固定，并没有彻底去除环境中的金属。n n植物挥发植物挥发 指植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，

7、释放到大气指植物将污染物吸收到体内后又将其转化为气态物质，释放到大气中。中。该法只适用于挥发性污染物。该法只适用于挥发性污染物。n n植物吸收植物吸收 指利用能耐受并可过量积累金属的植物吸收环境中的金属离子，将它们输送指利用能耐受并可过量积累金属的植物吸收环境中的金属离子，将它们输送并贮存在植物体的地上部分。并贮存在植物体的地上部分。需要选择能耐受并可过量积累金属的植物种类。需要选择能耐受并可过量积累金属的植物种类。第7页，本讲稿共15页植物修复去除有机污染物的机理n n植物对有机污染物的直接吸收作用植物对有机污染物的直接吸收作用n n植物释放分泌物和酶植物释放分泌物和酶n n强化根区的矿化作

8、用强化根区的矿化作用第8页，本讲稿共15页植物在富营养化水体的水质净化中的作用n n富营养化水体富营养化水体 水华和赤潮水华和赤潮 防治水体富营养化的对策：防治水体富营养化的对策：控制外源性营养物质的输入；控制外源性营养物质的输入；减少内源性营养物质的负荷。减少内源性营养物质的负荷。防治水体富营养化的措施：防治水体富营养化的措施：工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；化学法：凝聚沉降、化学药剂杀藻等；化学法：凝聚沉降、化学药剂杀藻等；生物法：即生物修复，利用水生生物吸收氮、磷进行代谢活动从而除去生物法：即生物修复，利用水生生物吸收氮、磷进行代谢活动从而除去

9、水体中的营养物质。水体中的营养物质。n n高等水生植物净化水体的特点高等水生植物净化水体的特点 以大型植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，经以大型植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属元素也有去除效果。和悬浮颗粒，同时对重金属元素也有去除效果。第9页，本讲稿共15页8.2 生物修复工程技术n n生物修复的可行性研究生物修复的可行性研究 数据调查数据调查 技术查询技术查询 选择技术路线选择技术路线 可处理性试验可处理性试验 实际工程设计实

10、际工程设计第10页，本讲稿共15页地表水生物修复工程技术n n微生物修复微生物修复 针对流动的河道水体，可采用直接曝气、生物膜法针对流动的河道水体，可采用直接曝气、生物膜法等；等；对于浅水湖泊，可添加营养盐、采用曝气机搅拌混对于浅水湖泊，可添加营养盐、采用曝气机搅拌混合等法；合等法；n n大型水生植物对水体的净化大型水生植物对水体的净化第11页，本讲稿共15页土壤生物修复工程技术n n原位处理原位处理 特点：原地进行，无需挖出土壤和运输，采用土著微生物或经驯化的微特点：原地进行，无需挖出土壤和运输，采用土著微生物或经驯化的微生物处理。生物处理。包括两方面内容：包括两方面内容：对受油污染的土壤进

11、行修复对受油污染的土壤进行修复 对矿山废弃地进行植被恢复对矿山废弃地进行植被恢复n n挖掘堆置处理挖掘堆置处理 特点：可在受污染初期限制污染物的扩散和迁移，减少受污染范围，但运输、特点：可在受污染初期限制污染物的扩散和迁移，减少受污染范围，但运输、挖掘费用较高，运输过程中可能引发新的污染或因挖掘造成土壤生态结构的挖掘费用较高，运输过程中可能引发新的污染或因挖掘造成土壤生态结构的破坏。破坏。n n反应器处理反应器处理 特点：此法类似于污水生物处理，受污染的土壤挖出与水混合后在接种特点：此法类似于污水生物处理，受污染的土壤挖出与水混合后在接种了微生物的反应器内进行处理，处理速度较快，但工程复杂，费

12、用较高。了微生物的反应器内进行处理，处理速度较快，但工程复杂，费用较高。第12页，本讲稿共15页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第13页，本讲稿共15页地下水生物修复工程技术n n原位处理原位处理 特点：与土壤原位处理基本相同。特点：与土壤原位处理基本相同。n n物理拦阻物理拦阻 指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污染物在地下指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污染物在地下水中的进一步迁移。水中的进一步迁移。n n地上处理地上处理 又称抽取处理技术，将受污染的地下水从地下水又称抽取处理技术，将受污染的地下水从地下水层中抽取出来，在地面上用一种或多种工艺处理之层中抽取出来，在地面上用一种或多种工艺处理之后，再将水注入地层。后，再将水注入地层。+第14页，本讲稿共15页思考题n n影响生物修复过程的主要因素有哪些？影响生物修复过程的主要因素有哪些？第15页，本讲稿共15页