土壤中有机污染物的微生物修复课件
63页1、土壤中有机污染物的微生物修复,土壤中有机污染物的微生物修复,微生物修复的发展历史 微生物修复概述 影响因素 原(异)位强化微生物修复技术 微生物修复的优缺点 研究趋势及发展 3 Cases About In-Situ Bioremediation,微生物降解有机污染物的技术在废水处理中的应用已有几十年的历史,而将微生物降解技术有意识地大规模地应用于受污染的土壤治理仅仅是十几年的事。 美国、日本、欧洲等发达国家对微生物修复技术进行研究,并完成了一些实际的处理工程,结果表明这种技术是有效的、可行的。 80年代以后基础研究的成果被应用于大范围的污染治理,并取得了相当的成功,从而发展成为一种新的生物治理技术。,美国环境保护局在阿拉斯加Exxon Vadez 石油泄漏的生物修复项目中,短时间内消除了污染,改善了环境,为生物修复提供了一个成功的例证。 自1991年以来已经举行2次国际学术会议,1993年4月在美国的圣地亚哥举行的第2次国际讨论会,有26个国家的1100多位代表参加。 生物修复技术被人们称为生物处理技术的里程碑,已经得到世界环保部门的认可,并引起工业界的关注。 预计生物修复服务和产品
2、平均每年增长15%,到1995年美国全国的营业额可达3亿美元。,环境微生物修复 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。 它包括自然和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程。,微生物修复的分类 按场址:原位生物修复和异位生物修复 按条件:自然修复(土著微生物) 人工控制修复(外源微生物) 人工控制修复也称强化生物修复(enhanced bioremediation)或工程化的生物修复(engineered bioremediation) 强化生物修复:生物刺激(biostimulation) 生物强化(bioaugmentation),自然修复(利用土著微生物)的环境条件 有充分和稳定的地下水流 有微生物可利用的营养物质 有缓冲PH的能力 有使代谢能够进行的电子受体 如果缺少一项条件,将会影响微生物修复的速率和程度。特别是对于外来化合物,如果污染新进发生,很少会有土著微生物能降解它们,所需要加入有降解能力的外源微生物。,生物修复中的基本概念 生物刺激(biostimulation) 满足土著微生物生长所必需的环境条件,诸如提供电子受体、供体,氧以及营养物
3、质等。 生物强化(bioaugmentation) 需要不断地向污染环境投入外源微生物、酶、其他生长基质或氮、磷无机盐。,原位生物修复(in-situ bioremediation) 污染在原地点进行,不挖出或抽取需要修复的土壤及地下水,采用一定的工程措施,利用生物通气、生物冲淋等一些方式进行。 异位生物修复(ex-situ bioremedation) 需要挖掘土壤或抽取地下水,将污染物移动到邻近地点或反应器内进行。显然,这用处理更好控制,结果容易预料,技术难度较低,但投资成本较大。 可以通过土壤堆、泥浆反应器和厌氧处理。,微生物修复机理 共代谢(co-metabolism) 对于一些污染物,微生物虽然可以降解他们,但却不能利用该污染物作为碳源合成自身生长所需要的有机质,因此需要另外的生长基质维持自身的生长。 矿化作用(mineralization) 指有机物在微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物的过程,是彻底的生物降解(终极降解),可从根本上清除有毒物质的环境污染。实质都是酶促反应。,修复中的微生物 细菌:好氧细菌、厌氧细菌、兼氧细菌 细菌可以在污染条件下,不断
4、适应环境,产生降解能力。如通过特定酶的诱导和抑制产生基因突变,通过质粒转移获得利用特定污染物的能力。 真菌:软腐菌、褐色菌、白腐菌 真菌对于一些大分子化合物表现出很强的降解能力,它们都以降解木质素而著称。,营养物质 微生物分解有机污染物一般利用有机污染物做为碳源,但是微生物将有机污染物转化为其自身增长的生物质,还需要其他营养元素。 典型的细菌细胞组成为:50%C、14%N、3%P、2%K、1%S、0.2%Fe、0.5%Ca、Mg、Cl。 确定添加营养盐的形式、合适的浓度以及适当的比列,才能更好地大搞效果。,电子受体(主要为种类和浓度) 微生物氧化还原反应的最终电子受体分为三大类,包括溶解氧、有机物分解的中间产物和无机酸根(如NO3-、SO42-、CO32-),第一种为有氧过程,而后两种为无氧过程。 可以将压缩空气送入土壤,添加过氧化物及其它产氧剂等。厌氧环境中CH4、NO3-、SO42-和Fe3+子等都可以作为有机物降解的电子受体。 当所加H2O2的量适当时,土壤样品中烃类污染物的生物降解速率较加入前增加3倍。这是因为H2O2不仅能直接降解部分有机污染物,还能为生物降解提供所需的电子受
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