生物修复课件

1、生物修复生物修复生物修复技术生物修复技术1.生物修复的基本内容2.生物修复的优缺点3.生物修复的主要方法4.影响生物修复的环境因素5.生物修复三原则6.生物修复技术的应用7.生物修复技术的进展生物修复的基本内容生物修复的基本内容 广义的生物修复：指一切以利用生物为主体的环境污染的治理技术。它包括利用植物、动物和微生物吸收、降解、转化土壤和水体中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将污染物稳定化，以减少其向周边环境的扩散。 狭义的生物修复：是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物，或是使污染物无害化的过程。它包括自然的和人为控制条件下的污染

2、物降解或无害化过程。 一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。根据生物修复的污染物种类，它可分为有机污染生物修复和重金属污染的生物修复和放射性物质的生物修复等。 生物修复的基本内容生物修复的基本内容 微生物修复：即利用微生物将环境中的污染物降解或转化为其他无害物质的过程。 动物修复：指通过土壤动物群的直接（吸收、转化和分解）或间接作用（改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长）而修复土壤污染的过程。 植物修复：就是利用植物去治理水体、土壤和底泥等介质中的污染的技术。植物修复技术包括六种类型：植物萃取、植物稳定、根际修复、植物转化、根际过滤、植物挥发等技术。生物修复的优缺点

3、生物修复的优缺点 生物修复同传统或现代的物理、化学修复方法相比，有许多优点：1、生物修复可现场进行，减少了运输费用和人类直接接触污染物的机会；2、生物修复经常以原位方式进行，对污染位点的干扰或破坏达到最小，可在难以处理的地方(如建筑物下、公路下)进行，在生物修复时场地可以照常用于生产；3、生物修复可永久性地消除污染物和长期的隐患，无二次污染；4、生物修复可与其他处理技术结合使用，处理复合污染；5、降解过程迅速，费用低，生物修复的优点生物修复的优点3、生物修复可永久性地消除污染物和长期的隐患，无二次污染；4、生物修复可与其他处理技术结合使用，处理复合污染；5、降解过程迅速，费用低，只是传统物理、

4、化学修复费用的3050。生物修复的缺点生物修复的缺点 生物修复技术虽然已经取得了长足的发展，但由于受生物特性的限制，生物修复技术还存在着许多的局限性：1、不是所有的污染物都适用于生物修复，污染物的难生物降解性、不溶性以及污染物土壤腐殖质或泥土结合在一起常使生物修复难以进行；2、生物修复要求对地点状况进行工程前期的考察，往往费时、费钱；3、有些化学品的生物降解产物的毒性和移动性比母体化合物还大；4、可处理性研究和评价的费用要高于常规技术的费用，一些低渗透性土壤往往不适合生物修复；生物修复的优缺点生物修复的优缺点5、微生物活性受温度和其他环境条件的影响；6、执行时的监测指标除化学监测项目以外，还需

5、要微生物监测项目；7、特定的微生物只降解特定的化合物类型，化合物形态一旦变化就难以被原有的微生物酶系降解；8、有些情况下，生物修复不能将污染物全部除去，因为当污染物浓度太低不足以维持一定数目的降解菌时，残余的污染物就会留在土壤中。生物修复的主要方法生物修复的主要方法 生物修复方法的种类很多，可以根据不同的标准进行分类。 根据被修复的污染环境，可以分为土壤生物修复、地下水生物修复、沉积物生物修复和海洋生物修复等。 根据生物修复利用微生物的情况，可以分为使用污染环境土著微生物、使用外源微生物和进行微生物强化作用。类型修复技术优 点缺 点适用类型生物修复植物修复成本低、不改变土壤性质、没有二次污染耗

6、时长、污染程度不能超过修复植物的正常生长范围重金属、有机物污染等原位生物修复快速、安全、费用低条件严格、不宜用于治理重金属污染有机物污染异位生物修复快速、安全、费用低条件严格、不宜用于治理重金属污染有机物污染生物修复的主要方法生物修复的主要方法生物修复的主要技术生物修复的主要技术 生物修复技术的种类很多，但大致可以分为原位生物修复和异位生物修复两类。原位生物处理中的污染对象不需移动，处理费用低，但处理过程控制比较难。异位生物处理需要通过某种方法将污染对象转移到现场之外，再进行处理。通常污染物搬运费用较大，但处理过程容易控制。生物修复的主要方法生物修复的主要方法 原位生物修复的主要技术手段是添加

7、：营养物质；溶解氧；微生物或酶；表面活性剂；补充碳源及能源。根据被处理对象的性质、污染物种类、环境条件等的区别，营养物质的添加方式也不同。生物修复的主要方法生物修复的主要方法 异位生物修复涉及各种类型的生物反应器的利用。与原位生物处理一样，根据处理对象、处理工艺的要求，处理过程中常需要添加各种辅助有机物分解的物质。生物反应器的加工制造及控制系统的设置等虽然增加了异位生物修复的费用，但对一些难以处理的污染物，异位生物修复是不可代替的选择。此外，生物反应器的条件可以严格控制，生物修复的除污效率较高。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 1、非生物因素 影响生物修复最重要因素有温度、pH值、

8、湿度水平、盐度、有毒物质、静水压力。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 2、营养物质 异养微生物及真菌的生长除需要有机物提供的碳源及能源之外，还需要一系列营养物质及电子受体。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 生物修复技术是利用生活的有机体处理污染物，因而必须受到许多外界环境的影响。在被污染的土壤和地下水中，石油污染物是微生物可利用的大量碳底物，但它只能够提供有机碳而不能提供其它营养物，因而N、P常常是限制微生物活性的重要因素，为了使污染物完全降解，适当的添加外源营养物具有重要的作用。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 3、电子受体 微生物的活性除了受营养盐的限制

9、，土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类与浓度也极大的影响着生物修复的速度和程度.包括O2、H2O2和其它的一些离子。 影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 4、复合基质 污染环境中常存在多种污染物，这些污染物可能合成有机物、天然物质碎片、土壤或沉积物中的腐植酸等。在这样多种污染物与多种微生物共存条件下的生物修复过程与实验室进行的单一微生物分解单一化合物的情况有很大区别。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 5、微生物的协同作用 自然界存在为数众多的微生物种群，多数生物修复过程需要两种或更多种类微生物的协同作用。描述这种协同作用的主要机理有：（1）一种或多种微生物为其他微生物

10、提供B族维生素、氨基酸及其他生长因素；影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素（2）一种微生物将目标化合物分解成一种或几种中间有机物，第二种微生物继续分解中间产物；（3）一种微生物共代谢目标化合物，形成的中间产物不能被其彻底分解，第二种微生物分解中间产物；（4）一种微生物分解目标化合物形成有毒中间产物，使分解速率下降，第二种微生物以有毒中间产物为碳源将其分解。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 6、捕食作用 环境中细菌或真菌浓度较高时，常存在一些捕食或寄生类微生物。有些寄生微生物可能引起细菌或真菌分解。这种捕食、寄生及分解作用可能影响细菌或真菌对污染物的生物修复过程。这种影响常是

11、破坏性的，但也有有利的情况。影响生物修复的环境因素影响生物修复的环境因素 7、种植植物 近年来，植物根际微生物的分解过程受到了较多关注。多数情况下，植物的种植有利于生物修复的进行。生物修复三原则生物修复三原则 尽管生物修复技术多种多样，生物修复的地点千差万别，但它必须遵守三个原则，即：使用适合的微生物、在适合的地点和适合的环境条件下进行。生物修复三原则生物修复三原则 适合的微生物 是指具有生理和代谢能力并能降解污染物的细菌和真菌。如果在反应器内处理高浓度有毒污染物，修复位点处有降解微生物存在。在多数情况下，则要加入外源微生物。生物修复三原则 适合的地点 是指要有污染物和合适的微生物相接触的地点

12、。生生物物修修复复三三原原则则 适合的环境条件 是指要控制或改变环境条件，使微生物的代谢和生长活动处于最佳状态。生生物物修修复复技技术术的的应应用用 土壤原位生物修复1、土地处理 天然土壤中存在丰富的微生物种群，具多种代谢活性。因此，处理污染物的一个简单方法是依靠土著微生物的作用将污染物分解去除，这种方法称为土地处理。当土著微生物不具有污染物降解能力或其数量较少，可在污染场地投加具有分解活性的微生物，这种方法称作生物强化。生物修复技术的应用生物修复技术的应用 2、生物通气法 生物通气法是向土壤亚表层供给空气或氧气，促进不饱和层中污染物生物修复的技术。 3、光修复 直接或间接利用高等植物分解有机

13、物的技术被称为光修复技术。 4、生物冲淋法 将含氧和营养物的水补充到亚表层，促进土壤和地下水中污染物的生物修复。生物修复技术的应用生物修复技术的应用 土壤异位生物修复 1、异位土地耕作 将污泥或污染土壤均匀的撒到土地表面，然后用拖拉机作业使之与土壤混合，必要时加入营养物。 2、土壤堆积 将含污染物的土壤挖掘出来，堆放在不透水的衬层上，衬层可以截留滤液。在堆放的土壤中设置通气管道，通入空气或氧气以促进污染物的好氧降解。生物修复技术的应用生物修复技术的应用 3、堆制处理 和普通堆肥相似，在堆制时除有待处理的污染物以外，还有易降解的固体有机物质。 4、泥浆反应器 在某些条件下，尤其当土壤污染较为严重

14、或污染物质较难控制和分解时，需要采用一些工程措施，如泥浆反应器。生物修复技术的应用生物修复技术的应用 地下水原位修复 一种有效的地下水原位生物修复方法是：在修复区分别钻掘注水井和抽水井，接种微生物和营养物，并通过向地面上抽取地下水，造成地下水在地层中流动，促进微生物的分布和营养物质的运输，保持氧气供应，以利于微生物的修复作用。生物修复技术的应用生物修复技术的应用 海洋污染的生物修复 对海洋石油污染的生物修复通常有两种方法。 第一种方法是通过增加营养盐以促使土著微生物的生长； 第二种方法是通过生物反应器培养，增加有益微生物的数量，然后再将这些微生物分类群接种到污染地进行生长、繁殖。生物修复技术的

15、应用生物修复技术的应用重金属污染物的生物修复 1、生物吸附法 这是一种利用廉价的失活生物细胞分离有毒重金属的方法。这些生物的细胞壁表面有一些具有金属络合、配位能力的基团，这些基团通过与吸附的金属离子形成离子键或共价键来达到吸附金属离子的目的。生物修复技术的应用生物修复技术的应用 2、生物累积法 生物累积法主要是利用生物细胞的新 陈代谢作用，吸收金属离子并输送到细胞内部累积起来，从而达到去除环境中的金属污染物的效果。自然界中某些微生物和植物种类具有较强的生物累积作用，可用于重金属污染环境的治理。生物修复技术的进展生物修复技术的进展白腐真菌技术 白腐真菌及其他一些真菌具有强大的胞外酶，这种酶与许多其他酶不同，可以作用于一系列有机化合物。在生物修复中，尤其在处理其他微生物难以分解的化合物时，使用白腐真菌是很有效的。生