污染环境生态修复--利用微生物进行有机污染环境的生态修复

1、学号 姓名2013.XX.XX微生物常见的有机污染环境利用微生物进行有机污染环境的生态修复小结微生物微生物 包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。广泛涉及健康、食品、医药、工农人类生活关系密切。广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。业、环保等诸多领域。 原核：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克原核：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克 次氏体、衣原体。次氏体、衣原体。 种类种类 真核：真菌真核：真菌 、藻类、藻类(部分部分

2、)、原生动物（部分）。、原生动物（部分）。 非细胞类：病毒和亚病毒。非细胞类：病毒和亚病毒。一些常见有机污染物一些常见有机污染物 比如一些持久性有机污染物：多氯联苯、二噁英、呋比如一些持久性有机污染物：多氯联苯、二噁英、呋喃、六氯苯等。喃、六氯苯等。 比如挥发性有机化合物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、比如挥发性有机化合物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、甲醛等。三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、甲醛等。 还有一些具体的物质：泄漏的石油、杀虫剂、农药、还有一些具体的物质：泄漏的石油、杀虫剂、农药、室内装修污染等。室内装修污染等。有机污染环境有机污染环境 有机农药等污染的农田 有

3、机污染的河流、湖泊 石油污染的土壤和海域 VOC污染的空气 利用微生物进行有机污染环境的生态修复利用微生物进行有机污染环境的生态修复 滨海湿地的微生物修复滨海湿地的微生物修复 石油烃类是当前威胁湿地生态的主要污染物之一，虽然石油烃类是当前威胁湿地生态的主要污染物之一，虽然能够降解这些污染的微生物广布于湿地环境中，但由于条件能够降解这些污染的微生物广布于湿地环境中，但由于条件所限土著微生物的自然降解效率很低，因此需要通过人为添所限土著微生物的自然降解效率很低，因此需要通过人为添加活性物质及接种高效降解菌株等手段促进微生物对石油的加活性物质及接种高效降解菌株等手段促进微生物对石油的降解。降解。有关

4、滨海湿地修复的一些研究成果有关滨海湿地修复的一些研究成果 Singer等发现通过使用表面活性剂扩大油类的弥散面积，可以增强等发现通过使用表面活性剂扩大油类的弥散面积，可以增强细菌真菌对石油烃的吸收和降解。细菌真菌对石油烃的吸收和降解。 1989年在美国阿拉斯加的一个溢油事故中，使用亲油性肥料年在美国阿拉斯加的一个溢油事故中，使用亲油性肥料EAP22和缓释材料和缓释材料Customblen作为微生物强化剂，利用石油烃降解菌群对受到作为微生物强化剂，利用石油烃降解菌群对受到污染的污染的120km基岩海岸成功进行了清理。基岩海岸成功进行了清理。 Rosenberg等将聚脲醛树脂（等将聚脲醛树脂（F-

5、1）和以此为氮源的石油降解菌制成）和以此为氮源的石油降解菌制成活性菌剂，增强了细菌对不能利用活性菌剂，增强了细菌对不能利用F-1的土著微生物的竞争优势。的土著微生物的竞争优势。 日本科学家日本科学家J在一次港湾溢油事故中接种高效降解菌在一次港湾溢油事故中接种高效降解菌Terra-Zyme有效有效增强了重油的生物降解。增强了重油的生物降解。the treated sitethe untreated site 许多学者致力于优化降解条件和探索微生物的其它降解途径，许多学者致力于优化降解条件和探索微生物的其它降解途径，Athanasios S S研究了供氧情况对微生物降解敌草隆的影响，发研究了供氧情

6、况对微生物降解敌草隆的影响，发现厌氧条件下比需氧状态降解率更高。现厌氧条件下比需氧状态降解率更高。 Achromobacter xylosoxidans Ns是香港是香港Mai Po湿地的一种湿地的一种土著细菌，它几乎能仅以硝基酚作为代谢底物进行生命活动。土著细菌，它几乎能仅以硝基酚作为代谢底物进行生命活动。 张松柏等筛选出一株光合细菌张松柏等筛选出一株光合细菌Rhodopseudomonas sp.，在培养在培养15天内对高浓度氯氰菊酯、联苯菊酯的降解率分别达到天内对高浓度氯氰菊酯、联苯菊酯的降解率分别达到43.25%和和50.18%，添加，添加Fe2+可提高其降解率。可提高其降解率。 许育

7、新等分离到许育新等分离到1株能以甲基对硫磷为唯一碳源的微生物株能以甲基对硫磷为唯一碳源的微生物Stenotrophomonas sp.，命名为，命名为PF32，其在，其在24h内对高浓度内对高浓度甲基对硫磷甲基对硫磷(100mg/L)的降解率超过的降解率超过99%。 Ramaraj B等从美国等从美国Barataria湾湿地土壤中分离到一株能以湾湿地土壤中分离到一株能以硝基芳烃作为氮源的微生物。硝基芳烃作为氮源的微生物。 Mareike B等采用等采用13C放射性同位素标记技术，从湿地底泥中放射性同位素标记技术，从湿地底泥中鉴定出一系列可以降解氯苯并将其转化为自身脂肪酸的细菌。鉴定出一系列可以

8、降解氯苯并将其转化为自身脂肪酸的细菌。 此外，可以利用重组此外，可以利用重组DNA技术获得具有污染物降解能力的技术获得具有污染物降解能力的工程菌及使用酶定向进化技术改造微生物的代谢酶。工程菌及使用酶定向进化技术改造微生物的代谢酶。 被除草剂阿特拉津污染的土壤和水体的微被除草剂阿特拉津污染的土壤和水体的微生物修复生物修复 阿特拉津阿特拉津(atrazine,简称简称AT),其化学名为氯乙异丙嗪，其化学名为氯乙异丙嗪，是一种至今仍为有效的重要的除草剂之一。是一种至今仍为有效的重要的除草剂之一。 危害：阿特拉津具有较大的极性危害：阿特拉津具有较大的极性,在环境中较为稳定在环境中较为稳定,容易污染地表

9、水和地下水。因阿特拉津分子中含有一个容易污染地表水和地下水。因阿特拉津分子中含有一个氯原子氯原子,对人和哺乳动物也具有毒性对人和哺乳动物也具有毒性(致畸、致癌、致突致畸、致癌、致突变变)。 土壤生物修复是利用微生物将土壤中有土壤生物修复是利用微生物将土壤中有毒有害有机污染物降解为无害的无机物质的毒有害有机污染物降解为无害的无机物质的过程。降解过程可以由改变土壤理化条件来过程。降解过程可以由改变土壤理化条件来完成完成,也可接种特殊驯化与构建工程微生物提也可接种特殊驯化与构建工程微生物提高降解速度。高降解速度。 用化学试剂吸附固定有机污染物用化学试剂吸附固定有机污染物,或者通或者通过表面活性剂的增

10、溶作用过表面活性剂的增溶作用,增加有机污染物的增加有机污染物的水中溶解度水中溶解度,再利用现场的微生物生物降解有再利用现场的微生物生物降解有机污染物。机污染物。 微生物修复微生物修复微生物与化学微生物与化学修复修复微生物对阿特微生物对阿特拉津的作用拉津的作用方式方式矿化作用矿化作用微生物对农药微生物对农药的间接作用的间接作用共代谢作用共代谢作用(辅代谢辅代谢)生物浓缩或生物浓缩或累积作用累积作用降解阿特拉津降解阿特拉津的微生物的微生物真菌：烟曲霉真菌：烟曲霉(Aspergillus fumigatus)(Aspergillus fumigatus)、焦曲霉焦曲霉(A.ustus)(A.ustu

11、s)、白腐真菌、白腐真菌(white rot (white rot fungi) fungi) 和菌根真菌和菌根真菌(mycorrhizal fungi)(mycorrhizal fungi)等等放线菌：至目前为止放线菌：至目前为止, ,所发现的参与阿所发现的参与阿特拉津降解的放线菌均为诺卡氏菌特拉津降解的放线菌均为诺卡氏菌(Nocardia sp. )(Nocardia sp. )细菌：降解阿特拉津的细菌主要是红细菌：降解阿特拉津的细菌主要是红球菌球菌(Rhodococcus sp. )(Rhodococcus sp. )和假单胞菌和假单胞菌(Pseudomonas sp. )(Pseudo

12、monas sp. )微生物对阿特微生物对阿特拉津的降解拉津的降解途径途径脱烷基脱烷基( (即脱乙基或脱异丙基过程即脱乙基或脱异丙基过程) )：红球菌(TE1)降解阿特拉津产生脱乙基阿特拉津和脱异丙基阿特拉津后不能进一步降解这两种产物。水解水解( (即脱氯即脱氯, ,用羟基取代用羟基取代) )：Madelbarm等发现,一种混合菌株可以从水中获取氧产生羟基阿特拉津。开环：在深层土壤中开环：在深层土壤中, ,氧气的缺氧气的缺乏会阻碍阿特拉津的降解。目前乏会阻碍阿特拉津的降解。目前发生的能够使阿特拉津开环的菌发生的能够使阿特拉津开环的菌株多为假单胞菌株多为假单胞菌, ,红球菌较少。红球菌较少。 石

13、油污染土壤的微生物修复石油污染土壤的微生物修复 Atlasrm等人研究发现自然界中降解烃类的微生物约等人研究发现自然界中降解烃类的微生物约占微生物群落总数的占微生物群落总数的 1%，而当石油污染物存在时，这个，而当石油污染物存在时，这个比例可增加到比例可增加到10%。 微生物修复的成本低，对环境的影响小，处理形式微生物修复的成本低，对环境的影响小，处理形式多样，可进行原位微生物修复、异位微生物修复及原位多样，可进行原位微生物修复、异位微生物修复及原位-异位联合修复，操作简单，不破坏土壤环境。异位联合修复，操作简单，不破坏土壤环境。 原位微生物修复技术原位微生物修复技术 原位微生物修复不需要将石

14、油污染土壤挖走，主要是向石油污染原位微生物修复不需要将石油污染土壤挖走，主要是向石油污染区投放区投放N、P 等营养物质和供氧，促进土壤中依靠有机物作为等营养物质和供氧，促进土壤中依靠有机物作为C源的源的土著微生物的代谢活性，也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株。土著微生物的代谢活性，也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株。Mohn 等对北极原油污染土壤现场接种抗寒微生物混合菌种等对北极原油污染土壤现场接种抗寒微生物混合菌种进行生物修复处理，进行生物修复处理，1 年后，土壤中油浓度降到初处理浓度的年后，土壤中油浓度降到初处理浓度的 1/20 。 Eliss 等在斯德哥尔摩中部的一个废弃的木材防腐油

15、生产区，对高等在斯德哥尔摩中部的一个废弃的木材防腐油生产区，对高浓度低分子量浓度低分子量 PAHs 和高分子量和高分子量 PAHs 污染进行就地处理。经过污染进行就地处理。经过4 个月个月处理，所有处理，所有 PAHs 的降解都很明显。的降解都很明显。 1984年，美国密苏里州西部石油运输泄漏，采用了添加年，美国密苏里州西部石油运输泄漏，采用了添加 N、P 营养营养物质，人工曝气的方法进行原位生物修复，经过物质，人工曝气的方法进行原位生物修复，经过 32 个月的运行，苯、甲个月的运行，苯、甲苯和二甲苯的浓度从苯和二甲苯的浓度从20mg/L降低到降低到 0.05 mg/L。CAM-MBAR-1

16、原位微生物修复操作简单，通常允许污染区的商业运转照常进原位微生物修复操作简单，通常允许污染区的商业运转照常进行，而且适合遭受大面积污染的土壤，成本较低、效果较好。但所行，而且适合遭受大面积污染的土壤，成本较低、效果较好。但所需时间较长，而且较难严格控制，会受到多种因素的影响。需时间较长，而且较难严格控制，会受到多种因素的影响。优缺点优缺点 异位微生物修复技术异位微生物修复技术 异位微生物修复又称为地上处理技术，要求把石油污染的土壤异位微生物修复又称为地上处理技术，要求把石油污染的土壤挖出，集中起来进行生物降解。挖出，集中起来进行生物降解。 Balba 等在科威特等在科威特Burgan 油田采用

17、长条形堆腐方法处理石油污染油田采用长条形堆腐方法处理石油污染土壤，在连续处理土壤，在连续处理 10 个月后，土壤中的石油污染物基本被降解。个月后，土壤中的石油污染物基本被降解。 Mueller等对弗罗里达州等对弗罗里达州Pensacola 木材防腐油生产区的污染土壤木材防腐油生产区的污染土壤进行了处理，进行了处理，12 周以后，表层土中含有的低分子量周以后，表层土中含有的低分子量 PAHs 的降解率高的降解率高于于 50% Eliss 等用预制床法（滤液收集和水循环系统）对斯德哥尔摩中部等用预制床法（滤液收集和水循环系统）对斯德哥尔摩中部防腐油生产区的污染土壤进行了处理，土壤中防腐油生产区的污染土壤进行了处理，土壤中PAHs 的浓度降低了的浓度降低了 68%。 一般只有被石油严重污染的土壤，石油含量高、面积较小的地块，一般只有被石油严重污染的土壤，石油含量高、面