环境生态学教学PPT第十三章.ppt

第十三章 环境污染防治的生态对策,第一节 环境污染治理的生物技术,环境生物技术： 是用生物技术手段解决人类所面临的种种环境问题。 依据的主要生物学机制是生物降解作用，即利用生物降解机制将环境中的各种各样有毒有害物质分解(矿化)成简单的无机物(如CO2和水)，以便能消除其环境危害。某些不易或不能降解的污染物(如重金属)可以利用生物蓄积作用将其从环境中清除。 可资利用的生物不仅仅是微生物，植物和动物在某些方面也显示越来越突出的作用。,一、污水的生物处理,1活性污泥法 利用人工培养和驯化的微生物群体降解污水中的有机污染物，从而达到净化污水的目的。 活性污泥是一种由好气性微生物(包括细菌、真菌、原生动物和后生动物)及其代谢和吸附的有机物、无机物组成的污泥状褐色絮状物。 活性污泥法的BOD去除率一般可达90，是较为广泛采用的生物处理方法。 2生物膜法 是一类使生物群体附着于其他物体表面而呈膜状，并让其与被处理污水接触而使之净化的污水生物处理法。,污水的生物处理,3厌氧生物处理法 当废水中有机物浓度较高，BOD超过1500 mg/L时，在厌氧条件下，利用厌氧微生物分解污水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的方法。,二、大气污染的生物防治,1大气污染的植物防治 (1)吸收大气中的有毒有害物质 (2)滞尘作用 2大气污染物的微生物处理 是利用微生物的生物化学作用，使大气中污染物分解并转化为无害或少害的物质。 (1)微生物吸收法：处理可溶性的气态污染物。 (2)微生物洗涤法：对脱除复合型臭气效果很好，脱臭率可达99。 (3)微生物过滤法：土壤和堆肥、专门设计的生物过滤床。,三、噪声污染的生物防治,40 m宽的林带可以降低噪声1015dB；市区公园内成片林带可将噪声减少至2643dB。 许多树种有较好的隔音效果，如雪松、接柏、龙柏、水杉h悬钟木、梧桐、垂柳、云杉、山核桃、柏木、臭椿、樟树、椿树、柳杉、棕树、佳花树、女贞等。 用木本植物建立防护林带时，应考虑林带的宽度、高度、与声源的距离以及林带配置方式，这些因素对减弱噪声的效果均有影响。 多条窄林带比单条林带防声效果好；林带应靠近声源，而不要靠近受声区。 林带边沿至声源的距离在615m效果最佳。林带以乔木、灌木和草地相结合而形成一个连续、密集的隔声带，减声效果更好。,四、土壤污染的生物治理,1农药 农药是土壤中的主要污染物之一。 农药在土壤中的降解作用包括氧化、光解、水解和微生物分解。其中微生物分解起重要作用。 能代谢有机农药的微生物主要有假单胞菌属、诺卡氏菌属及曲霉菌属等。 2重金属 重金属是另一种主要的土壤污染物。 可利用细菌降低土壤中重金属毒性； 具有超量蓄积重金属能力的植物用于土壤重金属治理。 培育对重金属具有高度避性能力的作物防止重金属在食物链中传递。,五、固体废物的生物处理,1堆肥法 利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，认为促进废弃物中可降解有机物向腐殖质进行转化。 好氧堆肥法 厌氧堆肥法 2厌氧发酵法 沼气池,第二节 环境生态工程,生态工程：是应用生态系统中物种共生与物质循环再生的原理、根据结构与功能协调原则，结合系统工程的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。 目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展的目的。 思路是利用自然生态系统无废弃物质和物质循环再生等特点来解决环境污染问题。 利用太阳能为基本能源，并保持或增加生态系统内部的物种多样性，是一类低消耗、多效益、可持续的工程体系。 生态工程技术已成功地应用于水、土、气等环境介质的污染防治，成为污水处理革新替代技术,一、氧化塘法,生物氧化塘:是一种利用水塘中的微生物和藻类对污水进行好氧生物处理的构筑物。 氧化塘利用藻类和细菌两类生物间功能上的协同作用处理污水的生态系统。由藻类的光合作用产生的氧以及空气中的氧来维持好气状态，使池塘内的废水中的有机物在微生物作用下进行生物降解。 氧化塘可以划分为兼性塘、厌氧塘、好氧高效塘、精制塘、曝气塘。,二、人工湿地处理系统,人工湿地是人工设计的、模拟自然湿地结构和功能的复合体，由水、处于水饱和状态的基质、挺水植物、沉水植物和动物等组成，并通过其中一系列生物、物理、化学过程实现污水净化。 人工湿地中大型水生植物起到重要的净化作用。空气中的O2通过大型水生植物的叶、茎的传输到达根部，扩散到周围缺氧的底质中，形成了氧化的微环境，刺激好氧生物对有机物的分解作用。有助于硝化细菌的生长，降低废水中的BOD，并将NH3N转化为N03- 、N02- 。 人工湿地系统主要由5个部分构成：(1)具有透水性的基质；(2)微生物；(3)适应在经常处于水饱和状态的基质中生长的水生植物；(4)无脊椎或脊椎动物；(5)水体,三、污水土地处理系统,是指利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染物的净化能力来处理已经过预处理的污水或废水，同时利用其中的水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。 污水通过土壤，土壤将污水中悬浮和溶解状态的有机物质截留下来，在土壤颗粒表面形成一层充满细菌的薄膜，吸附污水中的有机物，并利用空气中的氧，在好氧细菌的作用下，将污水中的有机物转化为无机物；土地上生长的植物，经过根系吸收污水中的水分和被细菌矿化的无机养分，再通过光合作用转化为植物的组成成分，从而实现将有害污染物转化为有用物质的目的，使污水得到净化处理。 系统由污水预处理设施、污水调节与储存设施、污水输送、布水及控制系统、土地处理面积和排出水收集系统组成。 主要类型有：地表漫流系统、慢速渗滤系统、快速渗透系统、地下渗滤系统。,第三节 污染环境的生物修复,一、生物修复的概念 是利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的有毒污染物现场去除或降解的工程技术系统。 生物修复与生物处理的区别在于生物修复专指已被污染的土壤、地下水和海洋中有毒有害污染物的原位生物处理，而生物处理则有较广泛的涵义。 生物修复已由微生物修复拓展到植物修复。 同传统或现代的物理、化学和工程处理技术相比，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，如位于建筑物或公路下方污染的土壤，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。 生物修复是一项很有希望、很有前途的环境污染治理技术，具有广阔的应用市场。,一、污染环境的微生物修复,1微生物修复的原理 采用各种方法强化微生物将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水的降解过程，例如提供氧气，添加氮、磷营养盐，接种经驯化培养的高效微生物等，以便能够迅速去除污染物。 使用污染环境土著微生物：使用污染环境中自然存在的降解微生物，无需加入外源微生物。 使用外来微生物：接种一些降解污染物的外源微生物，提高污染物降解的速率。 微生物强化作用：不断地向污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷等无机盐。,一、污染环境的微生物修复,2影响微生物修复的因素 (1)微生物营养盐 (2)电子受体 (3)共代谢基质 (4)污染现场和土壤的特性 (5)污染物的理化性质 3生物修复实例 (1)海洋石油污染的生物修复 (2)污染土壤的生物修复,二、污染环境的植物修复,植物修复：是利用植物的独特功能及与根系微生物的协同作用对污染环境进行修复。 1.重金属污染的植物修复 植物吸收：利用一些植物对重金属的吸收和在地上部的积累，并通过收获地上部分来达到减少土壤重金属含量的目的。 用于植物修复的理想植物应具有以下几个特性：即使在污染物浓度较低时也有较高的积累速率；能在体内积累高浓度的污染物；能同时积累几种金属；生长快，生物量大；具有抗虫抗病能力。,二、污染环境的植物修复,植物挥发：利用植物去除环境中的一些挥发性污染物的方法，即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。 植物固定：利用植物吸收和固定土壤中的大量有毒金属，以降低其生物有效性并防止其进入地下水和食物链，从而减少其对环境利人类健康的污染风险。 植物过滤或根系过滤:利用植物根系的吸收能力和巨大的表面积或利用整个植株来去除废水中的重金属。,二、污染环境的植物修复,2有机污染物的植物降