污染环境生态及生物修复.ppt

1 污染水环境生态及生物修复 2 一、生态系统的概念和组成 生态系统=生物群落+环境条件（一定时间和空间内） 生物圈 环境条件 生产者 消费者 分解者 生物生产 能量流动 物质循环 信息传递 生态系统是动态的、平衡的、具有自我调节能力。 3 第二节 土壤微生物生态 土壤是微生物最良好的天然培养基。土壤是物理、化学性 质极其复杂、多变的体系。 4 第二节 土壤微生物生态 生态条件 营养：能够提供微生物所需要的所有营养物质 ph值：3.58.5，多数5.58.5 渗透压：0.30.6mpa，低渗或等渗环境 氧气和水：多孔结构，利于空气和水分传递 温度：保温性较强 保护层：避免太阳直射 5 第二节 土壤微生物生态 植物根系土壤中微生物的荧光照片 一 水体自净 河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理 的、化学的和水生物（微生物、动物和植物） 等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污 染前的水平和状态，叫作水体自净。 任何水体都有其自净容量。 自净容量是指水体正常生物循环中能够净化 有机污染物的最大数量。 7 水体自净过程 8 9 衡量水体自净的指标 p/h指数：光合自养微生物与异养微生物的比值 10 污化系统 当有机污染物排入河流后，在排污点的下游 进行着正常的自净过程。沿着河流方向形成一系 列连续的污化带，根据指示生物的种群、数量及 水质划分为多污带、-中污带、-中污带和寡 污带， 污化指示生物包括细菌、真菌、藻类、原生动 物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物、软体动物 和水生昆虫。 11 生物种类少 、细菌种类 多、数量大 有机污染程度： 多污带-中污带-中污带寡污带 生物种类多、 细菌数量少、 浮游植物多 水污染生物指数（bip：biologica index of water pollution） 12 水体富营养化 总磷20mg/m3，无机氮300mg/m3 富营养化是由于过量的无机营养元素、有 机物和悬浮泥沙进入湖泊水库内，导致生物繁 殖大幅度增加。 通常表现为藻类滋生，根生或浮游生物大 量生长，以致达到公害的程度。 蓝细菌：微囊藻、腔球藻、鱼腥藻 13 水体富营养化的危害 导致饮用水嗅味和颜色，危及鱼类生存，影响 工农业使用，影响娱乐功能等； 大量浮游植物或者浅水根生植物的生长繁殖， 可能导致湖泊沼泽化，容积大幅度减少； 植物分解消耗大量溶解氧，释放溶解性有机物 ，导致水质急剧恶化； 藻类释放藻毒素，危及水环境整个生态系统。 14 评价水体富营养化的方法 观察蓝藻等指示生物； 测定生物现存量； 测定原初生产力； 测定透明度； 测定氮磷等导致富营养化的物质。 agp：藻类生产的潜在能力 15 污染水体生物修复：生态修复工程 控制面源污染： 人工湿地 16 废水土地处理 18 人工湿地 22 人工湿地 23 台北縣二重疏洪 道人造濕地 24 位於日本大阪港內之南港野鳥園創造型濕地 25 水体修复：人工内湖和人工浮岛 26 27 28 第二章 物质循环 第一节 碳循环 第二节 氮循环 第三节 硫循环 第一节 碳循环 水生环境中的碳循环 30 1. 纤维素多糖化合物 乳酸 纤维二糖 葡萄糖 能降解纤维素的微生物： 主要是霉菌和一些特殊的细菌： 纤维粘菌、纤维杆菌、莲霉菌、曲霉、 青霉、木霉 纤维素、半纤维素、木质素转化 第一节 碳循环 酶 31 2. 半纤维素 分子结构：由聚戊糖、聚己糖、聚糖醛酸构成 降解过程：半纤维素单糖+糖醛酸 能降解纤维素的微生物：芽孢杆菌、假单胞菌、放线菌。 第一节 碳循环 32 3. 木质素（lignin） ccc ho ccc ho h3co ccc ho h3co h3co 基本构成单位 芳醚键 降解机理（较为复杂）： 芳醚链断裂苯丙烷大分子解聚、 、 、 能降解木质素的微生物：担子菌纲，如白腐菌 第一节 碳循环 33 二、淀粉 分子结构：多糖 降解过程：淀粉糊精麦芽糖葡萄糖 降解微生物：主要有霉菌（曲霉、根霉） 三、脂肪 结构： ch2 o c r1 ch2 o c r2 ch2 o c r3 o o o 脂肪 甘油+脂肪酸 脂肪酶 降解微生物： 荧光杆菌、绿脓杆菌 放线菌、真霉 第一节 碳循环 34 四、芳香化合物 oh oh ohcooh cooh 酚邻苯二酚 粘康酸（mucomic acid） 第一节 碳循环 35 ch3 ch3 oh oh ch3 oh oh 苯甲酸、粘康酸 第一节 碳循环 36 五、烃类（脂肪烃） 2. 烯烃： 烯烃加氧化合物脂肪酸 氧化 1. 烷烃：cnh2n+2 一般从末端氧化，形成醇、醛、酸、 co2 氧化 降解微生物：主要是一些细菌、酵母菌 第一节 碳循环 37 so3na ch2（ch2）10 ch3 十二烷基苯磺酸钠 so3na ch2coohch3 so3na ch3 oh oh 氧化 . hso3 六、合成洗涤剂 降解微生物：主要是芽孢杆菌、假单胞菌（恶臭假单胞菌） 第一节 碳循环 38 分子结构与生物降解性的关系（一般规律，但例外较多） 1）增加a类取代基一般降解性变差，b类有时可以增加降解性。 oo 能使降解性降低的基团称异源基团。（xenophore） 2）异源基团数目增加，降解性越差。 oh cl oh cl cl oh cl cl cl 第一节 碳循环 39 oh oh cl oh cl 加速 减慢 4）甲基分支越多越不易降解 ch3cch3 ch3 h cch3 ch3 ch3 3）异源基团的位置对生物降解性产生显著影响。 第一节 碳循环 40 8）好氧条件下的降解规律与厌氧有时不同 9）化学品的生物降解性预测 物理化学性质生物降解性/qsbr (quantitative structure biodegradability relationship) 5）脂肪族：分子量越大越不易降解 6）芳香族, 细胞内积累硫而形成硫磺颗粒。 第三节 硫循环 53 特点：利用硫化物作能源，但不能在细胞内积累硫单体 。 常见的 硫化菌 好氧菌 厌氧菌 脱氮硫杆菌：在缺氧情况下还原硝酸根为氮气 (thiobacillus denitrificans) 排硫杆菌 氧化硫杆菌 2) 硫化细菌的一般特性 第三节 硫循环 54 3. 反硫化作用：硫酸盐被还原成硫化氢的过程。 反硫化作用微生物：硫酸盐还原菌（e.g. 去硫弧菌） 厌氧且在有机物存在的条件下： 硫酸盐还