环境污染的生物修复学习教案.pptx

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1、会计学1环境污染的生物环境污染的生物(shngw)修复修复第一页，共100页。第一节第一节 生物生物(shngw)修复的概念及修复的概念及其原理其原理一、生物修复技术的基本概念一、生物修复技术的基本概念1.广义的生物修复广义的生物修复(Bioremediation)利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场性污染物现场(xinchng)去除或降解的工程技去除或降解的工程技术系统称为生物修复。术系统称为生物修复。2.生物修复分类生物修复分类 可以分为微生物修复、植物修复、动物修复和可以分为微生物修复、植物修复、动物修复和生态修复四大类，其中微

2、生物修复就是我们通生态修复四大类，其中微生物修复就是我们通常所称的狭义上的生物修复。常所称的狭义上的生物修复。第1页/共99页第二页，共100页。一、生物修复一、生物修复(xif)技术的基本概念技术的基本概念 3.狭义的生物修复 通常是指在自然或人工控制的条件下，利用特定的微生物降解、清除环境中污染物的技术。土著微生物外来微生物基因工程菌 采用基因工程技术，将降解性质(xngzh)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高效降解难降解污染物的工程菌。第2页/共99页第三页，共100页。二、二、(微微)生物生物(shngw)修复的基本原理修复的基本原理 1.1.1.1.生物修复的

3、基本原理生物修复的基本原理生物修复的基本原理生物修复的基本原理 由于溶解氧不足、营养盐缺乏和有效微生物生长缓由于溶解氧不足、营养盐缺乏和有效微生物生长缓由于溶解氧不足、营养盐缺乏和有效微生物生长缓由于溶解氧不足、营养盐缺乏和有效微生物生长缓慢等限制性因素，使以微生物作用为主的环境慢等限制性因素，使以微生物作用为主的环境慢等限制性因素，使以微生物作用为主的环境慢等限制性因素，使以微生物作用为主的环境自然净化速度很慢，在环境的人工治理中需要采自然净化速度很慢，在环境的人工治理中需要采自然净化速度很慢，在环境的人工治理中需要采自然净化速度很慢，在环境的人工治理中需要采用各种方法来强化这一过程。这就是

4、生物修复的用各种方法来强化这一过程。这就是生物修复的用各种方法来强化这一过程。这就是生物修复的用各种方法来强化这一过程。这就是生物修复的 基本思想。基本思想。基本思想。基本思想。原理：通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化原理：通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化原理：通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化原理：通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化为为为为 无害的小分子化合物和二氧化碳与水无害的小分子化合物和二氧化碳与水无害的小分子化合物和二氧化碳与水无害的小分子化合物和二氧化碳与水 采用诸如提高通气效率、补充营养采用诸如提高通气效率、补充营养采用诸如提高通气效率、补充营养采用诸如

5、提高通气效率、补充营养(对石油污染而言，对石油污染而言，对石油污染而言，对石油污染而言，主要是补充主要是补充主要是补充主要是补充N N N N、P)P)P)P)，投加优良菌种、改善环境条件等办法，投加优良菌种、改善环境条件等办法，投加优良菌种、改善环境条件等办法，投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污来提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污来提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污来提高微生物的代谢作用和降解活性水平，以促进对污染物的降解速度，从而染物的降解速度，从而染物的降解速度，从而染物的降解速度，从而(cng r)(cng r)(c

6、ng r)(cng r)达到治理污染环境的目达到治理污染环境的目达到治理污染环境的目达到治理污染环境的目的。的。的。的。第3页/共99页第四页，共100页。难降解难降解(jin ji)有机污染物和重金属及有机污染物和重金属及其相应的降解其相应的降解(jin ji)转化微生物转化微生物第4页/共99页第五页，共100页。第5页/共99页第六页，共100页。二、二、(微微)生物生物(shngw)修复的基本原修复的基本原理理2.2.应用微生物修复技术必须具备以下条件：应用微生物修复技术必须具备以下条件：存在存在(cnzi)(cnzi)具有代谢活性的微生物具有代谢活性的微生物降解过程不产生有毒副产物降

7、解过程不产生有毒副产物污染环境中的污染物对微生物无害或其浓度不影响污染环境中的污染物对微生物无害或其浓度不影响微生物的生长微生物的生长目标化合物必须能被微生物利用目标化合物必须能被微生物利用处理场地利于微生物的生长；处理场地利于微生物的生长；处理费用较低，至少要低于其他处理技术处理费用较低，至少要低于其他处理技术 第6页/共99页第七页，共100页。三、生物修复三、生物修复(xif)技术特点技术特点1.1.优点：与物理、化学处理技术相比，采用生物修复技术投资费用省，对环境影优点：与物理、化学处理技术相比，采用生物修复技术投资费用省，对环境影优点：与物理、化学处理技术相比，采用生物修复技术投资费

8、用省，对环境影优点：与物理、化学处理技术相比，采用生物修复技术投资费用省，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现场响小，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现场响小，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现场响小，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现场(xinch(xinch ng)ng)操作，如位于建筑物或公路下受污染土壤。适用于大面积、低浓操作，如位于建筑物或公路下受污染土壤。适用于大面积、低浓操作，如位于建筑物或公路下受污染土壤。适用于大面积、低浓操作，如位于建筑物或公路下受污染土壤。适用于大面积、低浓度的污染

9、位点而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中利用适度的污染位点而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中利用适度的污染位点而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中利用适度的污染位点而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中利用适当的植物种类不仅可去除环境的有机污染物，还可去除环境中的重金属和放当的植物种类不仅可去除环境的有机污染物，还可去除环境中的重金属和放当的植物种类不仅可去除环境的有机污染物，还可去除环境中的重金属和放当的植物种类不仅可去除环境的有机污染物，还可去除环境中的重金属和放射性核素。可对富营养化地表水体进行修复射性核素。可对富营养化地表水体进行修复射性

10、核素。可对富营养化地表水体进行修复射性核素。可对富营养化地表水体进行修复 2.2.局限性：如微生物不能降解进入环境的所有污染物，需要对具体地点的状况和局限性：如微生物不能降解进入环境的所有污染物，需要对具体地点的状况和局限性：如微生物不能降解进入环境的所有污染物，需要对具体地点的状况和局限性：如微生物不能降解进入环境的所有污染物，需要对具体地点的状况和存在的污染物进行详细而昂贵的具体考察，微生物活性受温度和其他环境条存在的污染物进行详细而昂贵的具体考察，微生物活性受温度和其他环境条存在的污染物进行详细而昂贵的具体考察，微生物活性受温度和其他环境条存在的污染物进行详细而昂贵的具体考察，微生物活性

11、受温度和其他环境条件影响，在有些情况下，生物修复不能去除全部污染物。件影响，在有些情况下，生物修复不能去除全部污染物。件影响，在有些情况下，生物修复不能去除全部污染物。件影响，在有些情况下，生物修复不能去除全部污染物。第7页/共99页第八页，共100页。三、生物修复三、生物修复(xif)技术技术特点特点3.3.影响微生物修复的因素影响微生物修复的因素 营养营养 微生物的生长需要维持一定量的微生物的生长需要维持一定量的C:N:PC:N:P营养营养 物质及某些微量营养元素。物质及某些微量营养元素。电子电子(dinz)(dinz)受体受体 环境中的有机污染物在微生物的作用下被氧化分解环境中的有机污染

12、物在微生物的作用下被氧化分解时需耗氧。时需耗氧。有毒有害有机污染物的化学性质有毒有害有机污染物的化学性质污染现场和土壤的特性污染现场和土壤的特性 共代谢基质共代谢基质 第8页/共99页第九页，共100页。四、微生物在环境污染四、微生物在环境污染(hunjng wrn)治理中的作用治理中的作用1.1.微生物对有机微生物对有机(yuj)(yuj)污染物的降解与转化污染物的降解与转化 微生物是自然界中的分解者，在好氧条微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下，它能将有机件下，它能将有机(yuj)(yuj)污染物彻底氧化，污染物彻底氧化，分解成分解成CO2CO2、H2OH2O、SO42-SO42-、PO

13、43-PO43-、NO2-NO2-、NO3-NO3-等无机物。等无机物。在厌氧条件下，能将有机在厌氧条件下，能将有机(yuj)(yuj)物降解，物降解，转化成小分子有机转化成小分子有机(yuj)(yuj)酸、酸、CO2CO2、H2H2、CH4CH4等。因此，微生物是生物修复中污染物等。因此，微生物是生物修复中污染物降解的主力军。降解的主力军。第9页/共99页第十页，共100页。2.2.微生物对重金属的转化与固定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降低其毒性，并可将其累积在菌体内(t(t ni)ni)使之

14、固定。使之固定。汞的去甲基化及还原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，经离子转化成元素汞，经1010小时后挥发掉的小时后挥发掉的汞可达汞可达75%75%。假单胞菌。假单胞菌K62K62能使无机汞和有能使无机汞和有机汞形成元素汞。机汞形成元素汞。四、微生物在环境污染四、微生物在环境污染(hunjng wrn)治理中的作用治理中的作用第10页/共99页第十一页，共100页。累积及固定重金属 在微生物累积重金属方面(fngmin)，已阐明同细胞内金属硫蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一种低分子量的细胞

15、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。四、微生物在环境污染治理四、微生物在环境污染治理(zhl)中的中的作用作用第11页/共99页第十二页，共100页。第二节植物第二节植物(zhw)在环境污染治理中的在环境污染治理中的作用作用一、植物修复的概念一、植物修复的概念 利用绿色植物清除环境中的污染物，使其去除利用绿色植物清除环境中的污染物，使其去除降低或消失称作植物修复降低或消失称作植物修复(phytoremediation)(phytoremediation)(Raskin(Raskin等等.1994).1994)。植物修复的主要对象植物修复的

16、主要对象(duxing)(duxing)是有毒重金属是有毒重金属和有机污染物。和有机污染物。研究表明，许多细菌、真菌、藻类和植物都研究表明，许多细菌、真菌、藻类和植物都有从周围环境富集重金属的能力，然而至今仍有从周围环境富集重金属的能力，然而至今仍没有一种经济有效的方法从土壤中回收富集了没有一种经济有效的方法从土壤中回收富集了重金属的微生物。相比较而言，回收富集了重重金属的微生物。相比较而言，回收富集了重金属的植物则较容易。尤其是那些将重金属吸金属的植物则较容易。尤其是那些将重金属吸收到地上部的植物的回收更加简便易行。收到地上部的植物的回收更加简便易行。第12页/共99页第十三页，共100页。

17、第13页/共99页第十四页，共100页。n n植物植物(zhw)(zhw)固定固定(Phytostabilization)(Phytostabilization)n n根系降解根系降解(Rhizodegradation)(Rhizodegradation)n n植物植物(zhw)(zhw)促进促进(Phytoaccumulation)(Phytoaccumulation)n n植物植物(zhw)(zhw)降解降解(Phytodegradation)(Phytodegradation)n n植物植物(zhw)(zhw)挥发挥发(Phytovolatilization)(Phytovolatili

18、zation)n n挥发转移挥发转移(Evapotranspiration)(Evapotranspiration)二、植物二、植物(zhw)修复的修复的类型类型 第14页/共99页第十五页，共100页。1.1.植物固定植物固定(Phytostabilization)(Phytostabilization)利用植物将有毒有害污染物如重金属利用植物将有毒有害污染物如重金属聚集在根系地带聚集在根系地带,降低降低(jingd)(jingd)其活动性其活动性,阻止其向深层土壤或地下水中扩散阻止其向深层土壤或地下水中扩散,但并不但并不为植物利用为植物利用,即根系对污染物起固定作用。即根系对污染物起固定作

19、用。第15页/共99页第十六页，共100页。2.2.根系降解根系降解(Rhizodegradation)(Rhizodegradation)植物中超过植物中超过(chogu)20%(chogu)20%的营养成分如的营养成分如糖分、氨基酸、有机酸等都聚集在根部糖分、氨基酸、有机酸等都聚集在根部,因此会生长很多微生物因此会生长很多微生物,尤其在根表面向尤其在根表面向外外1-3mm 1-3mm 的地方的地方,这些微生物是没有种植这些微生物是没有种植过植物的土壤的过植物的土壤的3-4 3-4 倍。一些微生物可以倍。一些微生物可以同植物相结合促进重金属的降解同植物相结合促进重金属的降解,也可以也可以矿化

20、某些有机污染物如矿化某些有机污染物如PAHsPAHs、PCBsPCBs。第16页/共99页第十七页，共100页。3.3.植物促进植物促进(Phytoaccumulation)(Phytoaccumulation)也称之为植物提取也称之为植物提取(phytoextraction),(phytoextraction),植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超过叶子干重那些能累积超过叶子干重1.0%1.0%的的MnMn，或者，或者0.1%0.1%的的CoCo、CuCu、PbPb

21、、NiNi、ZnZn，或者，或者0.01%0.01%的的CdCd的植物。目前的植物。目前(mqin)(mqin)世界上有世界上有500500多种多种这样的植物。这样的植物。第17页/共99页第十八页，共100页。4.4.植物降解植物降解(Phytodegradation)(Phytodegradation)植物的根、茎、叶吸收或降解污染物植物的根、茎、叶吸收或降解污染物,主要是有机污染物如主要是有机污染物如PAHsPAHs、TPHsTPHs、PCBs,PCBs,无无机机(wj)(wj)污染物如氮氧化物、硫氧化物。判污染物如氮氧化物、硫氧化物。判断这些污染物能否进入植物体内的指标是该断这些污染物

22、能否进入植物体内的指标是该物质在辛醇物质在辛醇水中的分配系数水中的分配系数(logKOW)(logKOW)。logKOW logKOW 在在1-3.5 1-3.5 之间的物质可以被植物吸之间的物质可以被植物吸收降解。收降解。第18页/共99页第十九页，共100页。5.5.植物挥发植物挥发(Phytovolatilization)(Phytovolatilization)某些易挥发污染物被植物吸收后从植物某些易挥发污染物被植物吸收后从植物表面组织空隙中挥发。如桉树降解三氯乙烯表面组织空隙中挥发。如桉树降解三氯乙烯(TCE)(TCE)、甲基叔丁基醚、甲基叔丁基醚(MTBE)(MTBE)，印度芥菜降

23、，印度芥菜降解硒化合物；烟草挥发甲基汞。从植物茎叶解硒化合物；烟草挥发甲基汞。从植物茎叶挥发出的物质可能挥发出的物质可能(knng)(knng)被空气中的活性被空气中的活性羟基分解。如有毒的羟基分解。如有毒的Hg2+Hg2+经植物挥发后变成经植物挥发后变成了低毒的了低毒的HgHg，高毒的硒变成了低毒的硒化物，高毒的硒变成了低毒的硒化物气体等。气体等。第19页/共99页第二十页，共100页。6.6.挥发转移挥发转移(Evapotranspiration)(Evapotranspiration)植物通过植物通过(tnggu)(tnggu)叶表孔隙挥发水分叶表孔隙挥发水分的形式转移在水系中的污染物。

24、如白杨、的形式转移在水系中的污染物。如白杨、桉树、河香柏等树木具有很深的根系桉树、河香柏等树木具有很深的根系,每每天可以蒸腾大量的水天可以蒸腾大量的水,将水中某些污染物将水中某些污染物转移至植物体内。转移至植物体内。第20页/共99页第二十一页，共100页。1.1.植物修复在空气污染中的应用植物修复在空气污染中的应用 2.2.植物在水环境污染植物在水环境污染(hunjng wrn)(hunjng wrn)中的应中的应用用 3.3.植物在土壤污染中的应用植物在土壤污染中的应用 三、植物修复在环境污染三、植物修复在环境污染(hunjng wrn)中的应用中的应用 第21页/共99页第二十二页，共1

25、00页。1.1.植物修复在空气污染中的应用植物修复在空气污染中的应用 氮氧化物氮氧化物NxOyNxOy是污染空气的一类主要化是污染空气的一类主要化合物，合物，NO2NO2同同O3O3在光照的条件下容易形成光在光照的条件下容易形成光化学烟雾，化学烟雾，N2ON2O是一种能引起温室效应的气是一种能引起温室效应的气体，它可以辐射传热体，它可以辐射传热,破坏同温层的破坏同温层的O3O3。某。某些植物将氮氧化物转化为氨基酸或以其为氮些植物将氮氧化物转化为氨基酸或以其为氮源加以利用源加以利用,利用这些植物去除空气中的氮利用这些植物去除空气中的氮氧化物无疑是环保节能的好方法氧化物无疑是环保节能的好方法 。H

26、iromichi Morikawa Hiromichi Morikawa 等人详细研究等人详细研究(ynji)(ynji)了了NO2NO2被被217217种高等植物、种高等植物、5050种野生种野生草本植物、草本植物、6060种人工培育的草本植物和种人工培育的草本植物和107107种木本植物吸收和还原为种木本植物吸收和还原为N2N2的情况，结果表的情况，结果表明辛荑对明辛荑对NO2NO2吸收最高，达吸收最高，达12.7mg/g(12.7mg/g(干重干重)；菊科、桃金娘科、茄科和杨柳科有较高的；菊科、桃金娘科、茄科和杨柳科有较高的还原还原N2N2的能力。的能力。第22页/共99页第二十三页，共

27、100页。2.2.植物在水环境污染中的应用植物在水环境污染中的应用 水环境中的污染大致可分为三类水环境中的污染大致可分为三类(sn(sn li):li):（1 1）无机营养元素如氮、磷等；）无机营养元素如氮、磷等；（2 2）有机污染物如农药、杀虫剂、多环）有机污染物如农药、杀虫剂、多环芳烃芳烃PAH sPAH s、炸药等；、炸药等；（3 3）重金属的污染）重金属的污染 。第23页/共99页第二十四页，共100页。（1 1）无机营养元素如氮、磷等去除）无机营养元素如氮、磷等去除 利用水生植物去除由氮、磷等无机营养元素引利用水生植物去除由氮、磷等无机营养元素引起的水体富营养化问题已有大量研究。起的

28、水体富营养化问题已有大量研究。种植莲藕、水稻既可以种植莲藕、水稻既可以(ky)(ky)去除氮、磷去除氮、磷,又又有很好的经济价值；被制成浮床的大椿草、水芹、有很好的经济价值；被制成浮床的大椿草、水芹、水荣草、多花黑麦草等对去除水体中的氮、磷和抑水荣草、多花黑麦草等对去除水体中的氮、磷和抑制藻类滋生均有明显的作用。这些植物发达的根系制藻类滋生均有明显的作用。这些植物发达的根系及与根系共生或混生的微生物往往共同对水环境起及与根系共生或混生的微生物往往共同对水环境起着净化作用。着净化作用。第24页/共99页第二十五页，共100页。(三三)水体水体(shu t)(shu t)的富营养的富营养化化2.2

29、.水体形成富营养化的指标水体形成富营养化的指标含氮量大于含氮量大于0.2-0.3 mg/L 0.2-0.3 mg/L，含磷量大于含磷量大于0.010.02mg/L 0.010.02mg/L，生化需氧量（生化需氧量（BOD5 BOD5）大于）大于10mg/L10mg/L。在在pHpH值值7979的淡水中细菌的淡水中细菌(xjn)(xjn)总数达到总数达到105105个个mlml，标志藻类生长的叶绿素标志藻类生长的叶绿素a a大于大于10g10gL L。第25页/共99页第二十六页，共100页。（2 2）有机污染物如农药、杀虫剂、多环芳烃）有机污染物如农药、杀虫剂、多环芳烃PAH sPAH s、炸

30、药等去除、炸药等去除 利用某些植物降解、矿化污染物为毒性利用某些植物降解、矿化污染物为毒性(d xn)(d xn)弱的小分子、具有无机物的特性弱的小分子、具有无机物的特性,修复受污染的水体。修复受污染的水体。水葫芦可以去除水体中的有机磷农药、染水葫芦可以去除水体中的有机磷农药、染料、酚、多环芳烃、甲基对硫磷等有机污染料、酚、多环芳烃、甲基对硫磷等有机污染物；浮萍、伊乐藻对杀虫剂物；浮萍、伊乐藻对杀虫剂DDTDDT降解有明显的降解有明显的作用作用,金鱼藻、伊乐藻或浮萍可以显著降低金鱼藻、伊乐藻或浮萍可以显著降低地表水中异丙甲草胺浓度地表水中异丙甲草胺浓度;长春花可用于修长春花可用于修复受炸药复受

31、炸药TNT TNT 污染的地表水污染的地表水;龙葵能有效地降龙葵能有效地降解解PCBsPCBs。第26页/共99页第二十七页，共100页。（3 3）重金属去除）重金属去除 植物通过根系吸收、浓缩和沉淀水体中植物通过根系吸收、浓缩和沉淀水体中有毒有害重金属是非常具有吸引力的一种含有毒有害重金属是非常具有吸引力的一种含重金属废水的处理方法重金属废水的处理方法,是目前研究的热点是目前研究的热点问题。问题。用于修复水体污染物的植物大多用于修复水体污染物的植物大多(ddu)(ddu)是沉水和水面漂浮植物是沉水和水面漂浮植物,其中如绿藻对其中如绿藻对CdCd、HgHg、CuCu、Pb Pb 的去除率可达的

32、去除率可达80%-90%;80%-90%;黑麦草黑麦草对黄金废水不仅有很强的净化能力对黄金废水不仅有很强的净化能力,而且也而且也具有很高的富集功能具有很高的富集功能,其根部的含金量最高其根部的含金量最高可达可达784 g/t(784 g/t(干重干重)。第27页/共99页第二十八页，共100页。植物种苗对水中重金属的去除作用(zuyng)比植物根的去除作用(zuyng)更强，利用植物种苗去除水中重金属被称为种苗过滤，是修复含重金属废水发展的新方向。渠荣遴等人研究了玉米、豌豆、蓖麻和向日葵等作物种苗对水体中Zn、Pb、Cu的去除作用(zuyng)，结果表明:蓖麻对Zn的积累最高，达30.0m g

33、/g；向日葵对Pb的积累最高,达91.6mg/g；向日葵对Cu 的积累最高,达24.3 m g/g，其茎、叶中也有一定量的铜积累。第28页/共99页第二十九页，共100页。3.3.植物在土壤污染中的应用植物在土壤污染中的应用(yngyng)(yngyng)土壤中的污染物主要为：土壤中的污染物主要为：（1 1）有机物如有机农药、石油类）有机物如有机农药、石油类(TPH)(TPH)、酚、酚类、氯溴代有机化合物等；类、氯溴代有机化合物等；（2 2）重金属等。）重金属等。第29页/共99页第三十页，共100页。（1 1）植物修复）植物修复(xif)(xif)有机污染物有机污染物 植物修复植物修复(xi

34、f)(xif)有机污染物的方式主要以植物固有机污染物的方式主要以植物固定、植物降解为主。定、植物降解为主。紫花苜蓿紫花苜蓿,黑麦草黑麦草,小蓝茎草已成功地用于土壤小蓝茎草已成功地用于土壤中中PAHsPAHs的修复的修复(xif),(xif),在在6 6个月内可以将个月内可以将PAHsPAHs总量降总量降低低57%57%；银合欢可以吸收和代谢二溴甲烷、三氯乙烯；银合欢可以吸收和代谢二溴甲烷、三氯乙烯；转基因胡萝卜根须中聚集的苯酚浓度可达转基因胡萝卜根须中聚集的苯酚浓度可达1000mmol/L1000mmol/L，氯酚，氯酚50mmol/L50mmol/L，在，在120h120h内可降解内可降解9

35、0%90%以上的苯酚类以上的苯酚类化合物化合物,研究表明根须中的过氧化酶研究表明根须中的过氧化酶第30页/共99页第三十一页，共100页。可以促进这些物质的代谢(dixi);在黑麦与大豆轮作的地块上TPH消失量显著高于无植被的地块；植物还能降解杀虫剂和除草剂，桑科植物及蔷薇科植物的根系分泌物能促进PCB降解菌的生长。柳树、鹅掌揪、落羽松、掸木及栋属植物都能有效地降解除草剂灭草松。第31页/共99页第三十二页，共100页。（2 2）植物修复土壤中重金属污染）植物修复土壤中重金属污染 植物修复主要是选用超富集植物通过根系吸收固定这些植物修复主要是选用超富集植物通过根系吸收固定这些重金属重金属,并转

36、移到地面部分并转移到地面部分,可采用收割的方式去除土壤可采用收割的方式去除土壤中重金属。中重金属。宝山堇菜是一种宝山堇菜是一种CdCd超富集植物超富集植物,它不仅可以超量吸收它不仅可以超量吸收CdCd，而且可以从地下向地上部位有效输送。蜈蚣草不仅有，而且可以从地下向地上部位有效输送。蜈蚣草不仅有较强的耐受和富集较强的耐受和富集SnSn的能力的能力,同时也具有较强的耐同时也具有较强的耐PbPb、ZnZn的能力的能力,具有生长具有生长(shngzhng)(shngzhng)速度快和生物量大的特点速度快和生物量大的特点,通过改善植物生长通过改善植物生长(shngzhng)(shngzhng)条件等措

37、施可以大幅度提条件等措施可以大幅度提高其富集能力高其富集能力,是有潜力的是有潜力的ZnZn、CdCd污染土壤的修复植物。污染土壤的修复植物。第32页/共99页第三十三页，共100页。用于修复土壤重金属污染用于修复土壤重金属污染(wrn)的植物应具有的的植物应具有的特性特性a即使在污染物浓度较低时也有较高的积累即使在污染物浓度较低时也有较高的积累速率；速率；b能在体内能在体内(t ni)积累高浓度的污染物；积累高浓度的污染物；c能同时积累几种金属；能同时积累几种金属；d生长快，生物量大；生长快，生物量大；e具有抗虫抗病能力。具有抗虫抗病能力。第33页/共99页第三十四页，共100页。n n总结总

38、结优点优点n n 与传统的修复技术与传统的修复技术(jsh)(jsh)相比相比,植物修复是一植物修复是一种容易接受、成本低、技术种容易接受、成本低、技术(jsh)(jsh)要求低的修复方要求低的修复方法法,它可应用于空气、地表水、地下水、土壤中污染它可应用于空气、地表水、地下水、土壤中污染物的修复。植物修复技术物的修复。植物修复技术(jsh)(jsh)可清除的污染物包可清除的污染物包括无机污染物如氮、磷、重金属等括无机污染物如氮、磷、重金属等;有机污染物如农有机污染物如农药、炸药、有机氯化物、杀虫剂、除草剂等。药、炸药、有机氯化物、杀虫剂、除草剂等。第34页/共99页第三十五页，共100页。n

39、 n总结总结缺点缺点n n 要求要求(yoqi)(yoqi)植株具有高的生物量；对污染物植株具有高的生物量；对污染物的耐受性要高的耐受性要高;受植物根系分布的限制受植物根系分布的限制;受气候、受气候、土质等的影响土质等的影响;清除污染物所需的时间长清除污染物所需的时间长;转基因转基因技术的应用可能会造成潜在的环境污染等等。技术的应用可能会造成潜在的环境污染等等。n n 但随着各方面研究和实践的深入但随着各方面研究和实践的深入,它必将得它必将得到广泛推广与应用到广泛推广与应用,并为环境保护和治理工作带来并为环境保护和治理工作带来新的前景与希望。新的前景与希望。第35页/共99页第三十六页，共10

40、0页。第二节第二节 生物生物(shngw)修复工程修复工程技术技术 一、生物(shngw)修复工程技术可行性研究(一)数据调查(二)技术查询(三)选择技术路线(四)可处理性试验(五)实际工程设计 第36页/共99页第三十七页，共100页。二、地表水生物二、地表水生物(shngw)修修复工程技术复工程技术 (一)利用微生物进行(jnxng)修复 第37页/共99页第三十八页，共100页。(二二)大型水生植物对水体大型水生植物对水体(shu t)(shu t)的净的净化化第38页/共99页第三十九页，共100页。沈阳浑南表面(biomin)流景观图 第39页/共99页第四十页，共100页。第40页

41、/共99页第四十一页，共100页。第41页/共99页第四十二页，共100页。第42页/共99页第四十三页，共100页。三、土壤生物修复三、土壤生物修复(xif)工程技工程技术术 (一)原位处理 原位生物处理是在受污染地区直接利用土壤中固有的微生物净化污染物，使土壤的理化特性、生物学特性和功能得到恢复(huf)的技术。主要有以下三种主要方式：土地处理 直接或间接利用高等植物分解有机物的生物修复技术 通风生物修复法 第43页/共99页第四十四页，共100页。土壤土壤(trng)原位处理原位处理对受油污染的土壤对受油污染的土壤(trng)进行修复进行修复第44页/共99页第四十五页，共100页。通风

42、生物修复通风生物修复(xif)法流程法流程 第45页/共99页第四十六页，共100页。（二）土壤（二）土壤(trng)异位生物修复异位生物修复 土壤异位生物修复是将受污染土壤挖掘起来，将之运输到一个经各种(zhn)工程准备的制备床进行生物修复(下图)，防止污染物向地下水或更广大地域扩散，处理后的土壤再运回原地的一种生物修复技术。第46页/共99页第四十七页，共100页。土壤异位土壤异位(y wi)生物修复主要方生物修复主要方式式n n堆肥：将污染物质与一些自身容易分解的有机物混堆肥：将污染物质与一些自身容易分解的有机物混合堆放，并加入氮、磷及其他无机营养物质。合堆放，并加入氮、磷及其他无机营养

43、物质。n n土壤堆积：将土壤挖起并加入限制性营养，在底部土壤堆积：将土壤挖起并加入限制性营养，在底部作防渗漏处理，附高通风系统作防渗漏处理，附高通风系统(xtng)，然后将污，然后将污染土壤调理至适宜的含水率进行控制通风堆积。染土壤调理至适宜的含水率进行控制通风堆积。n n反应器处理：将受污染的土壤挖掘起来，和水混合反应器处理：将受污染的土壤挖掘起来，和水混合后，在接种了微生物的反应器内进行处理，处理后后，在接种了微生物的反应器内进行处理，处理后的土壤与水分离后，经脱水处理后再运回原地。的土壤与水分离后，经脱水处理后再运回原地。第47页/共99页第四十八页，共100页。案例案例1:湖南郴州邓家

44、塘砷污染土壤湖南郴州邓家塘砷污染土壤(trng)修复示范工程修复示范工程 n n在国家高技术发展计划在国家高技术发展计划在国家高技术发展计划在国家高技术发展计划(863(863项目项目项目项目)、973973前期专项和国家前期专项和国家前期专项和国家前期专项和国家自然科学基金重点项目的支持下，自然科学基金重点项目的支持下，自然科学基金重点项目的支持下，自然科学基金重点项目的支持下，20012001年陈同斌研究员年陈同斌研究员年陈同斌研究员年陈同斌研究员在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复工在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复工在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复工

45、在湖南郴州建立了世界上第一个砷污染土壤植物修复工程示范基地。蜈蚣草叶片富集砷达程示范基地。蜈蚣草叶片富集砷达程示范基地。蜈蚣草叶片富集砷达程示范基地。蜈蚣草叶片富集砷达0.5%0.5%，为普通植物的，为普通植物的，为普通植物的，为普通植物的数十万倍；能够生长在数十万倍；能够生长在数十万倍；能够生长在数十万倍；能够生长在0.15-3%0.15-3%的污染土壤和矿渣上，具的污染土壤和矿渣上，具的污染土壤和矿渣上，具的污染土壤和矿渣上，具有极强的耐砷毒能力；其地上部与根的含砷比率为有极强的耐砷毒能力；其地上部与根的含砷比率为有极强的耐砷毒能力；其地上部与根的含砷比率为有极强的耐砷毒能力；其地上部与根

46、的含砷比率为5 5：1 1，显示其具有超常，显示其具有超常，显示其具有超常，显示其具有超常(cho chn(cho chn)的从土壤中吸收富集砷的从土壤中吸收富集砷的从土壤中吸收富集砷的从土壤中吸收富集砷的能力。蜈蚣草对砷和磷的吸收并不表现为拮抗作用，的能力。蜈蚣草对砷和磷的吸收并不表现为拮抗作用，的能力。蜈蚣草对砷和磷的吸收并不表现为拮抗作用，的能力。蜈蚣草对砷和磷的吸收并不表现为拮抗作用，二是一种协同作用，增施磷肥可增强蜈蚣草对砷的吸收二是一种协同作用，增施磷肥可增强蜈蚣草对砷的吸收二是一种协同作用，增施磷肥可增强蜈蚣草对砷的吸收二是一种协同作用，增施磷肥可增强蜈蚣草对砷的吸收能力。田间管

47、理除水肥管理外，还需除草、冬季盖膜防能力。田间管理除水肥管理外，还需除草、冬季盖膜防能力。田间管理除水肥管理外，还需除草、冬季盖膜防能力。田间管理除水肥管理外，还需除草、冬季盖膜防冻等措施。冻等措施。冻等措施。冻等措施。第48页/共99页第四十九页，共100页。蜈蚣草生物量大，富集砷能力强，每年去除土壤砷的效蜈蚣草生物量大，富集砷能力强，每年去除土壤砷的效蜈蚣草生物量大，富集砷能力强，每年去除土壤砷的效蜈蚣草生物量大，富集砷能力强，每年去除土壤砷的效率为率为率为率为10%10%左右。收割的蜈蚣草通过砷的固定剂安全焚烧。左右。收割的蜈蚣草通过砷的固定剂安全焚烧。左右。收割的蜈蚣草通过砷的固定剂安

48、全焚烧。左右。收割的蜈蚣草通过砷的固定剂安全焚烧。备注备注备注备注(bizh)(bizh)：20002000年年年年1 1月月月月8 8日，郴州市苏仙区邓家塘乡发生日，郴州市苏仙区邓家塘乡发生日，郴州市苏仙区邓家塘乡发生日，郴州市苏仙区邓家塘乡发生一起严重砷污染事故，导致一起严重砷污染事故，导致一起严重砷污染事故，导致一起严重砷污染事故，导致600600多亩稻田弃耕、多亩稻田弃耕、多亩稻田弃耕、多亩稻田弃耕、2 2人死亡、人死亡、人死亡、人死亡、400400多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突。多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突。多人集体住院，诱发严重纠纷和暴力冲突。多人集体住院，诱发严重纠

49、纷和暴力冲突。第49页/共99页第五十页，共100页。三、土壤生物修复三、土壤生物修复(xif)工程工程技术技术（三）矿山废弃地的植被恢复（三）矿山废弃地的植被恢复 (1)回填回填(2)复土复土 (3)先锋植物的筛选与种植先锋植物的筛选与种植(zhngzh)(4)复垦及其对土壤养分状况改变复垦及其对土壤养分状况改变 第50页/共99页第五十一页，共100页。四、地下水生物四、地下水生物(shngw)修复修复工程技术工程技术(一一)原位处理原位处理(二二)物理拦阻物理拦阻(lnz)(三三)地上处理地上处理 第51页/共99页第五十二页，共100页。第52页/共99页第五十三页，共100页。第53

50、页/共99页第五十四页，共100页。第54页/共99页第五十五页，共100页。第55页/共99页第五十六页，共100页。深层地下水超采引起深层地下水超采引起(ynq)生生态环境恶化态环境恶化 n n地下水位持续下降形成(xngchng)区域性降落漏斗 n n地面沉降 n n现状 第56页/共99页第五十七页，共100页。地下水位持续地下水位持续(chx)下降形成区域性下降形成区域性降落漏斗降落漏斗n n深层地下水超采使地下水位持续下降,造成大量泵井失效,泵井更新,单井出水量降低,提水成本增高。在地下水漏斗区,为适应(shyng)水位下降和用水需要,不少深井更换了高扬程水泵,并在打井时增大变径管