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时间:2020-07-26
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1、一、生物修复的概念及其原理二、生物修复技术---------植物修复三、生物修复实例---水体、土地修复四、总结生工090129刘慧芳环境污染生物修复一、生物修复的概念及其原理1、什么是生物修复生物修复(Bioremediation):广义上,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。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
2、物修复和放射性物质的生物修复狭义上,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物降解或无害化过程。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。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。2、生物修复的基本指导思想净化速度缓慢由于三
3、方面的原因生物修复技术系统中添加氮、磷等营养盐接种、驯化高效菌自然条件下DO不足营养盐缺乏高效菌生长缓慢供氧快速去除污染物3、生物修复技术的特点优点: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,而且能同时处理受污染的土壤和地下水。局限性:需对具体地点的状况和污染物进行详细而昂贵的考察,微生物活性受温度和其他环境条件的影响,某些情况下,生物修复不能去除全部的污染物。与生物处理的区别:两者原理一致,但生物修复侧重于受污区域的原位生物处理。生物修复技术分类:原位生物修复,异位生物修复4、生物修复的影响因素与基本措施微生物修复的生物类型土著微生物:环境中
4、固有的微生物外来微生物:需大量接种的高效菌基因工程菌(GEM)植物及超积累植物微生物修复的影响因素营养盐:需添加氮、磷营养元素电子受体:可通过对土壤鼓气或添加产氧剂的方式来提供DO作为有机物降解的电子受体;此外,硝酸根、硫酸根、铁离子也可作为有机物降解的电子受体。共代谢基质污染现场和土壤特性:土壤特性影响污染物和微生物的相对活性,最终影响生物修复的速度和程度。有毒有机污染物的物理化学性质5、生物修复的基本措施接种微生物或引种超积累植物添加营养物提供电子受体提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生添加表面活性剂二、生物修复技术之植物修复1、植物修复(Photoremediation)的类型植
5、物固定(Phytostabilization)根系降解(Rhizodegradation)植物促进(Phytoaccumulation)植物降解(Phytodegradation)植物挥发(Phytovolatilization)挥发转移(Evapotranspiration2、植物修复金属污染的方式植物固定指利用植物和其他一些添加物使环境中的金属流动性降低,生物可利用性下降,降低金属对生物的毒性。该法只是暂时将金属固定,并没有彻底去除环境中的金属。植物挥发指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。该法只适用于挥发性污染物。植物吸收指利用能耐受并可过量积累金属的
6、植物吸收环境中的金属离子,将它们输送并贮存在植物体的地上部分。需要选择能耐受并可过量积累金属的植物种类。植物挥发植物修复植物修复的特点可同时去除有机污染物和重金属、放射性核素,适用于大面积、低污染的位点。3、植物修复在环境污染中的应用植物修复在空气污染中的应用植物在水环境污染中的应用植物在土壤污染中的应用3、1植物修复在空气污染中的应用氮氧化物NxOy是污染空气的一类主要化合物,NO2同O3在光照的条件下容易形成光化学烟雾,N2O是一种能引起温室效应的气体,它可以辐射传热,破坏同温层的O3。某些植物将氮氧化物转化为氨基酸或以其为氮源加以利用,利用这些植物去除空气中的氮氧化物无疑是环
7、保节能的好方法。HiromichiMorikawa等人详细研究了NO2被217种高等植物、50种野生草本植物、60种人工培育的草本植物和107种木本植物吸收和还原为N2的情况,结果表明辛荑对NO2吸收最高,达12.7mg/g(干重);菊科、桃金娘科、茄科和杨柳科有较高的还原N2的能力。3、2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:(1)无机营养元素如氮、磷等;(2)有机污染物如农药、杀虫剂、多环芳烃PAHs、炸药等;(3)重金属的污染。(1)无机营养元素
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