第五章环境污染的生物净化
环境污染的生物修复
2、1微生物基础代谢过程 2、2微生物生态学概要 2、3微生物修复污染环境得原理
2、3、1微生物参与得物质循环 2、3、2污染物得微生物降解性 2、3、3微生物对污染物降解转化途径 2、4微生物修复污染环境得技术 2、4、1用于生物修复得微生物 2、4、2微生物对有机污染物得修复 2、4、3微生物对重金属污染物得作用 2、5影响微生物修复效率得因素 2、5、1微生物得种类 2、5、2环境因素 2、5、3污染物特性
微生物向环境释放抗生素抑制其她微生物 得代谢,包括破坏其她微生物细胞膜结构,导 致细胞膜得渗透性改变,进而使细胞内环境 改变,最终使得其她微生物生理紊乱而死亡; 或者直接干扰或抑制蛋白质和核酸代谢
近似得概念:生物净化 自然环境系统利用本身固有得生物体自发降解、
清除环境中污染物得过程; 区别:生物净化就是自发得过程
生物修复就是人为控制或人为引发得过程, 更强调人有意识地利用生物体进行污染物得无害化, 即人为条件下生物技术得一种应用方式
1、2 生物修复得特点
1、3 生物修复技术类型
1、3、1 按修复主体分类 微生物修复:生物修复狭义定义包含得范围,即利用
生态系统中得信息传递
信息流(传递、接受和感应)存在于不同组织水平, 就是长期进化得结果。
生态系统中得信息各类 物理信息:声、光、电、热等 化学信息:代谢分泌物、植物次生代谢物等 营养信息:影响生物得迁徙等 行为信息
生态系统中信息传递得特征 具有可传扩性、永续性; 具有时效性、分享性与转化性
微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境 或消除环境中得污染物得过程
一株可同时有效降解有机氮和有机硫得微生物
生物净化
选择
净化
相应的环境污染
二、生物净化的应用举例 1、通过植树造林可以净化大气中的 、 各种污染物
作用： 作用： 1.遏制风沙灾害， .遏制风沙灾害， 减少水土流失 2.降低大气污染 . 三北防护林体系工程
二、生物净化的应用举例 2.植物可以净化土壤中的重金属污染物 植物可以净化土壤中的重金属污染物 植物可以净化土壤中的重金属
有
碳 能 和 吸 收 空 气 中 甲 醛
.
85% 的 的 一 氧 化
95% 95%
效 率 。 睡 眠 ， 还 能 提 高 于 利
有 的 杀 菌 作
产 生 的 挥 用 。 可 使 人 放 有 松 显 、 著 具 类 油 性 发
工 作
2土壤-植物系统对土壤污 染的净化作用
沿阶草(Ophiopogon japnicus)、金发草 (Pogonatherumpaniceum)、苏丹草 (Sorghum vulgare)、高羊茅(Festuca arundinacea)、油菜 (Brassicacampestris)、紫花苜蓿 (Medicago sativa)等6种西南地区常见乡 土植物对土壤中菲、芘污染的修复作用。
《1》陆地生态系统的生 》 物净化作用 包括植物对大气污染的 净化作用和土壤-植物系 统对土壤污染的净化作 用。
1、绿色植物的净化作用： 、绿色植物的净化作用：
⑴吸收大气中一定浓度范围内的有害气体 ⑵阻滞和吸附大气中的粉尘和放射性物质 ⑶分泌抗生素等物质杀灭空气中的细菌
圆柏
夹竹桃
山毛榉
尘 的 功 除 效 气 灰 空 清
水 烛
灯 心 草
环境污染的生物净化原理
环境污染的生物净化原理环境污染是指由于人类活动引起的大气、水体、土壤等环境中的物质或能量的增加而导致的生态系统的紊乱和破坏。
随着工业化和城市化的快速发展，环境污染已成为一个严重的问题。
为了解决环境污染问题，人们利用生物净化技术来植物、微生物等生物体来清除或降解污染物质，达到净化环境的目的。
生物净化的原理主要包括吸附、降解、转化和蓄积等作用。
首先，生物净化的原理之一是吸附作用。
植物通过根系吸附土壤中的污染物质，并通过细胞膜的选择性吸收机制将污染物质转运至植物体内。
植物的根系具有丰富的根毛和根突，增加了其表面积，有利于污染物质的吸附和根际活性。
其次，生物净化的原理之二是降解作用。
微生物是环境中最重要的降解有机污染物的组成部分之一。
某种微生物可通过自身的代谢产生酶来分解有机污染物，将这些有机污染物转化为无害物质或较低毒性的物质。
例如，一些细菌可将有机污染物如石油烃类降解成水和二氧化碳。
微生物通过降解作用将污染物质转化为无机物或较低毒性的物质，从而净化环境。
生物转化也是生物净化的原理之一。
一些微生物可以利用污染物质作为能源和碳源，通过酶的作用将其转化为其他有用的物质。
例如，一些细菌可以利用亚硝酸盐还原亚硝酸并进一步还原为氮气，从而消除水体中的氨氮污染。
此外，生物净化还具有积累作用。
当一些重金属和有机污染物质进入生物体内，生物可以通过积累这些污染物质来净化环境。
例如，一些植物的根系具有超富集作用，可以将土壤中的重金属吸收、富集到植物体内，从而达到净化土壤的效果。
总的来说，生物净化的原理主要包括吸附、降解、转化和蓄积等作用。
利用植物和微生物等生物体的这些作用，可以有效地净化环境中的污染物质，使得环境恢复到良好的状态。
生物净化技术不仅具有高效的净化效果，而且具有环保性和经济性优势，因此在环境净化和生态修复领域具有广阔的应用前景。
《生物污染与生物净化》教案
生物污染与生物净化教案教学目标本教案旨在让学生了解生物污染的概念、来源和对环境、人类健康的影响，以及生物净化的原理、方法和应用，并通过案例分析和实验操作，提高学生对于生物污染和生物净化的认识和应用能力。
教学内容一、生物污染概念1.生物污染的定义和分类；2.生物污染的来源和传播途径；3.生物污染对环境、人类健康的影响。
二、生物净化原理1.生物净化的概念和分类；2.微生物和酶的作用原理；3.微生物及其代谢产物对物质的转化过程。
三、生物净化方法1.生物处理技术的基本原理；2.常见的生物处理方法及其优缺点；3.生物处理工艺的选择和设计。
四、生物净化应用1.根据污染物的特点选择适宜的生物净化技术；2.生物净化技术在工业废水处理、城市污水处理和土壤修复等领域的应用；3.生物净化技术的发展趋势和应用前景。
教学方法通过教师讲解、案例分析、实验操作等多种教学方法，激发学生的学习兴趣和探究欲望，培养学生的分析、综合和实践能力。
教学过程第一课时：生物污染概念1.定义生物污染；2.分类生物污染；3.讲解生物污染的来源和传播途径；4.分析生物污染对人类健康和环境的影响。
第二课时：生物净化原理1.讲解生物净化的概念和分类；2.探究微生物和酶的作用原理；3.介绍微生物及其代谢产物对物质的转化过程。
第三课时：生物净化方法1.讲解生物处理技术的基本原理；2.介绍常见的生物处理方法及其优缺点；3.分析生物处理工艺的选择和设计。
第四课时：生物净化应用1.根据污染物的特点选择适宜的生物净化技术；2.探讨生物净化技术在工业废水处理、城市污水处理和土壤修复等领域的应用；3.展望生物净化技术的发展趋势和应用前景。
第五课时：实验操作学生将围绕生物污染和生物净化的相关知识进行实验操作，提高学生的实践操作能力和探究能力。
学习评价通过期末考试、课堂表现、实验报告等综合评价学生的学习成果。
同时，教师也应及时记录学生的学习情况和问题，及时进行诊断和辅导，提升学生的学习效果和实践能力。
环境污染的净化方法
2）颗粒污泥基本成熟后（运行第120天）
第二阶段（颗粒污泥形成阶段）：有机负荷=1-3kgCOD/(m3·d)，污泥负荷为 0.2-0.4kgCOD/(kgSS·d)，运行时间约需1-1.5个月。
颗粒污泥基本成熟后的扫描电镜照片
3）颗粒污泥成熟后（运行180天）
第三阶段（颗粒污泥层成熟阶段）：有机负荷＞3-5 kgCOD/(m3·d)，运行时间 约需3-4个月。 产甲烷菌主要集中颗粒内部，产酸菌在颗粒表层，为产甲烷菌提供保护层或缓冲层。
ΔG （kJ/mol）
细菌
CH4+3H2O CH4+3HCO3-
Байду номын сангаас
-135 -145
大多数产甲烷细菌 许多氢营养型产甲烷细菌
CH4+3HCO3-+H2O
-196
产甲烷杆菌、产甲烷八叠 球菌
CH3COO-+H+ CH4+H2O CH4+HCO3-
-116 一些氢营养型产甲烷菌
-31 产甲烷八叠球菌和产甲烷 丝菌
好氧生物降解
厌氧生物降解
好氧微生物(较简单) 厌氧微生物(复杂)
分子态氧
化合态盐：碳、硫、氮
快
慢
碳降解、氨降解 碳降解
适当的溶解氧
无溶解氧
常温 适应范围宽
常温-中温-高温 适应范围较窄
100:5:1
H2O、CO2 较低
500:5:1
CH4、H2O、CO2 较高
较高
较低、回收能源
项目
好氧处理
厌氧处理
在甲烷的形成过程中，主要的中间产物是甲基辅酶M（CH3-S-CH2-SO3-）。
污染生态学复习资料
1
效应浓度：超过最高允许浓度，生物开始出现受害症状，接触时间越长，受害越重。这种使 生物开始出现受害症状的浓度称为效应浓度。EC50、 EC70 、EC90 分别表示该浓度下有 50%、 70%、90%的个体出现特殊效应，即开始出现受害症状。 致死浓度 ：当污染物浓度继续上升到某一定浓度，生物开始死亡，这时的浓度称为致死浓 度．也称致死阈值。LC50、 LC70 、LC90 、 LC100 分别表示该浓度下毒害致死 50%、70%、90%、 100%的个体的阈值。 在动物急性毒性试验中，使受试动物半数死亡的毒物浓度，用 LC50 表示。使受试动物半数 死亡的毒物剂量，则称为半数致死量，用 LD50 表示。 植物对污染物的吸收： 1.植物对气态污染物的粘附吸收：过程：①黏附和吸收②气孔、皮孔进入。粘附决定于植 物表面积的大小和粗糙程度。不同植物种类，截获粉尘的数量不同。气孔是叶片吸收污染物 的主要部位。 2.植物对水溶态污染物的吸收：主要是植物的根，其次是叶面。 1>水溶态污染物到达植物根(或叶)表面：植物根部吸收：一条是质体流途径，即污染物随蒸 腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部，这是污染物到达根部的主要途径。；另 一条是扩散途径，即通过扩散到达根表面。重金属的扩散一般遵循 Fick 定律。扩散作用很 慢，只有靠近根部的重金属才能通过扩散作用到达根表。到达根表的污染物不一定被吸收。 吸收的污染物种类和数量取决于污染物、土壤与植物特性。 2>水溶态污染物进入细胞的过程：污染物-根表面-细胞壁-体内细胞膜 ①细胞壁的吸附、非共质体沉积：细胞壁是污染物进入细胞的第一道屏障。在细胞壁中的果 胶质成分为结合污染物提供了大量的交换位点。从溶液中吸收的 Pb 首先沉积在根表面，然 后以非共质体方式扩散（非代谢性扩散）进入根冠细胞层。在根的成熟区域，在皮层细胞壁 和表皮细胞壁都可发现 Pb 的沉积。当铅浓度较低和吸收的开始阶段，铅被细胞壁吸附，与 细胞壁上带有负电荷的“道南”牢固结合。当这种结合达到平衡后，才有粗颗粒的铅沿细胞 壁的水分自由空间沉积、迁移 ②穿过细胞膜，共质体迁移：有的金属穿过细胞膜进入共质体，通过共质体迁移，当环境 Pb 浓度相当大时，也有部分细颗粒 Pb 透过细胞壁，穿过细胞膜进入细胞质。污染物透过细 胞膜的过程有被动转运和主动转运。 被动扩散：物质顺着本身的浓度梯度或细胞膜的电化学势流动； 主动传递过程：这种传递需要能量。 ③植物叶片对液态污染物的吸收：叶片对农药的吸收：气孔吸收和角质层吸收。与表面活性 剂的浓度、植物种类、光强、水分状况密切相关。 污染物在植物体内的迁移：（第一阶段：将污染物吸附到根部细胞表面。第二阶段：污染物 通过质外空间和质体空间进入木质部。第三阶段：污染物从导管周围的薄壁细胞进入导管。 第四阶段：污染物沿导管向地上部运输。第五阶段：污染物进入叶片等部位。叶片吸收的物 质沿着韧皮部向下运输。也有部分物质从韧皮部横向运输到木质部） 1. 根表向根中心运输过程： 1>从根表面吸收的污染物能横穿根的中柱， 被送入导管； 进入导管后随蒸腾拉力向地上部移 动。 一般认为穿过根表面的无机离子到达内皮层的可能有两种途径： 第一条为非共质体通道， 即无机离子和水在根内横向迁移， 到达内皮层是通过细胞壁和细胞间隙等质外空间； 第二条 是共质体通道， 即通过细胞内原生质流动和通过细胞之间的细胞质通道。 环境中的重金属元 素的浓度低时， 则以络合成有机络合物的形态迁移， 并按共质体通路高效移动； 在高浓度时， 则以游离的离子形式存在， 主要是按非代谢的非共质体通路移动。 当离子进入内皮层中柱周 围的细胞内，就会在这里沉积，使移动速度变慢，主要是因为凯氏带的作用。植物吸收重金
《环境生物学及实验》课程教学大纲
环境生物学及实验Environmental Biology and Experiment一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3 学分课程总学时：48 学时，其中讲课：32 学时，实验（含上机）：16 学时，课外0 学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：普通生物学，环境科学概论适用专业：环境科学教材：《环境生物学》，孔繁翔，高等教育出版社，2000.开课单位：环境科学与工程学院环境科学系二、课程性质、教学目标和任务环境科学是一门综合性学科，涉及自然科学、人文社会科学和工程技术等广泛领域。
环境生物学是20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题时，生物学家在运用生命科学的理论和方法，认识环境问题实质并寻找解决环境问题途径的过程中逐渐形成的一门新兴边缘学科，并与环境地学、环境化学、环境物理、环境医学、环境经济学、环境管理学等学科共同构成环境科学。
在环境科学的高等教育中，如果没有环境生物学的教学内容，那么环境科学就会成为一门没有生命的科学。
因此，了解与掌握环境生物学的基本理论与方法，是环境类各专业人才认识和解决环境问题所必需的。
本课程主要讲授环境生物学基本知识，旨在培养学生应用生物学知识分析、解决实际环境问题的能力。
三、教学内容和要求绪论（2学时）1．1环境科学概论与环境生物学（1学时）（1）初步了解环境问题与环境科学的产生与发展；（2）了解重大环境问题；（3）掌握环境生物学的概念与研究对象重点：环境问题；生态环境破坏难点：环境生物学的概念与研究对象1．2环境生物学概述（1学时）（1）熟悉环境生物学的任务和研究方法（2）理解环境生物学与相关学科的关系及发展趋势重点：环境生物技术的发展；难点：环境生物学的研究方法；环境生物学与相关学科间的关系第一章环境污染物在生态系统中的行为（4学时）1．1环境污染概述（1学时）（1）了解环境污染物；（2）理解污染源和污染物；（3）掌握优先污染物重点：环境污染物和污染源的概念难点：优先污染物的概念2．2污染物在环境中的迁移与转化（1学时）（1）了解污染物的生物地球化学循环（2）理解污染物在环境中的迁移及污染物的形态和分布（3）掌握污染物在环境中的转化重点：污染物在环境中的迁移及污染物的形态和分布难点：污染物在环境中的转化2．3污染物在生物体内的生物运转和生物转化（1学时）（1）了解生物运转的概念（2）理解污染物在生物体内运转的方式（2）掌握污染物在生物体内运转和转化的过程及相关的反应重点：污染物在生物体内运转的方式难点：污染物在生物体内运转和转化的过程及相关的反应2.4污染物在生物体内的浓缩、积累与放大（0.5学时）（1）了解生物浓缩模型（2）理解生物浓缩机理（2）掌握重点：生物浓缩、生物积累和生物放大的基本概念难点：生物浓缩机理2.5生物对污染物在环境中行为的影响（0.5学时）（1）了解生物引起的环境污染（2）掌握金属的生物转化重点：生物引起环境污染的机理难点：金属的生物转化3．第二章污染物对生物的影响（4学时）3.1污染物在生物化学和分子水平上的影响（1学时）（1）了解生物机体酶的基本概念（2）理解污染物对生物大分子的影响（3）掌握污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理重点：污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理难点：污染物对生物有机酶和生物大分子影响的机理3.2污染物在细胞和器官水平上的影响（1学时）（1）了解污染物对生物有机体细胞和组织器官影响的概念（2）理解污染物对生物有机体细胞产生影响的机理（3）掌握污染物对生物有机体在器官水平产生影响的机理重点：污染物对生物有机体细胞产生影响的机理难点：污染物对生物有机体在器官水平产生影响的机理3.3污染物在个体水平上的影响（1学时）（1）了解环境生物学意义上的死亡的定义（2）理解污染物对生物体行为和繁殖的影响（3）掌握污染物对生物个体生长和发育的影响机理重点：污染物对生物个体生长和发育的影响机理难点：污染物对生物个体生长和发育的影响机理3.4污染物在种群和群落水平的影响（0.5学时）（1）了解生物种群和生物群落的概念（2）理解污染物对生物种群的影响极其机理（3）掌握污染物对生物种群的影响极其机理重点：污染物对生物种群影响的影响难点：污染物对生物群落影响的机理3.5化学污染对生物的联合作用（0.5学时）（1）了解污染物对生物的联合作用类型（2）理解联合作用的研究方法（3）掌握协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用的概念重点：协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用的概念难点：联合作用的研究方法第三章污染物的生物效应检测4.1生物测试及方式（0.5学时）（1）了解影响生物测试的因素及标准（2）理解生物测试的分类以及试受生物的选择（3）掌握生物测试的定义重点：生物测试的内容与方法难点：影响生物测试的因素及标准4.2一般毒性试验（1学时）（1）了解表示毒性的常用参数（2）理解急性毒性试验、亚慢性和慢性试验的区别及方法（3）掌握蓄积毒性试验的方法重点：蓄积毒性试验的方法难点：急性毒性试验、亚慢性和慢性试验的区别及方法4.3生物的分子和细胞水平检测（1学时）（1）了解加合物测定的方法（2）理解抗氧化防御系统的检测方法（3）掌握一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测重点：一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测难点：一般代谢酶的活性测定和解毒系统酶类诱导作用的检测4.4生物致突变、致畸和致癌效应检测（1学时）（1）了解污染物对生物致突变的类型（2）理解生物生物致突变、致畸和致癌效应的概念以及致畸作用的评价（3）掌握生物致突变、致畸和致癌效应检测的方法和机理重点：生物致突变、致畸和致癌效应的检测方法难点：生物致突变、致畸和致癌效应的检测机理4.5微宇宙法（0.5学时）（1）了解微宇宙法及定义（2）理解标准化水生微宇宙、烧杯水生微宇宙和室外水生微宇宙（3）掌握土壤核心微宇宙和模拟农田生态系统的方法重点：土壤核心微宇宙和模拟农田生态系统的方法难点：模拟农田生态系统的方法第四章环境质量的生物监测与生物评价（4学时）5.1生物监测和环境质量评价概念（0.5学时）（1）了解环境质量的概念（2）理解环境质量的基本内涵（3）掌握生态监测的概念与分类重点：环境质量的基本内涵难点：生态监测的概念与分类5.2生物监测与评价（1学时）（1）了解大气污染生物监测的方法及大气污染的生物学分级（2）理解评价大气污染的相关指标（3）掌握水污染的生物监测及评价方法与指标重点：评价大气污染的相关指标难点：水污染的生物监测及评价方法与指标5.3生态环境质量评价（1学时）（1）了解环境质量及其基本内涵和生态环境质量的背景问题（2）理解环境质量预测方法（3）掌握生态环境质量评价参量的选择及其数量表征重点：环境质量语法方法难点：生态环境质量评价参量的选择及其数量表征5.4化学品生态风险评价（1学时）（1）了解风险和生态风险评价的定义（2）理解生态风险评价的内容和化学品生态风险评价的信息系统（3）掌握生态风险评价的程序重点：生态风险评价的内容和生态风险评价的程序难点：化学品生态风险评价的信息系统5.5 有害物理因素的生物学效应的评价（0.5学时）（1）环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的概念（2）理解环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学效应（3）掌握环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学评价方法重点：环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学效应难点：环境噪声、放射性污染和射频电磁辐射污染的生物学评价方法6 第五章环境污染生物净化的原理（3学时）6.1环境污染净化概述（1学时）（1）了解环境污染物的类型和来源（2）理解环境污染治理方法（3）掌握环境污染的污染与净化指标重点：环境污染的类型及其治理方法难点：环境污染的污染与净化指标6.2生物对污染物净化原理（2学时）（1）了解废水生物处理的类型（2）理解废水生物处理的原理（3）掌握微生物对污染无的降解与转化重点：废水生物处理的降解与转化难点：废水生物处理的原理7．第六章环境污染物的生物净化方法（5学时）7.1废水的好氧生物处理（1.5学时）（1）理解生物膜法对废水的处理方法及原理（2）掌握活性污泥法对废水的处理方法和原理重点：活性污泥法和生物膜法对废水的处理方法难点：活性污泥法和生物膜法对废水的处理原理7.2废水的厌氧生物处理（1学时）（1）了解对高浓度有机废水厌氧处理与好氧处理的经济分析（2）理解厌氧生物处理的类型和运行过程的安全（3）掌握厌氧生物处理的原理及过程重点：厌氧生物处理的原理及过程难点：厌氧生物处理的原理及过程7.3特定微生物处理及组合工艺（1学时）（1）理解光合细菌法处理废水（2）掌握典型的生物处理废水的组合工艺重点：典型的生物处理废水的组合工艺方法难点：典型的生物处理废水的组合工艺原理7.4废水的微生物脱氮除磷（0.5学时）（1）微生物脱氮工艺及其机理（2）微生物除磷工艺及其机理重点：微生物脱氮除磷工艺难点：微生物脱氮除磷机理7.5固体废弃物的微生物处理（0.5学时）（1）了解堆肥（2）理解卫生填埋（3）掌握厌氧发酵（消化）及机理重点：卫生填埋和厌氧发酵难点：厌氧发酵的机理7.6大气污染的微生物处理（0.5学时）（1）了解煤炭微生物脱硫（2）理解微生物对无机废气和有机废气的处理重点：微生物对无机废弃的处理8第八章现代生物技术与环境污染治理（2学时）8.1现代生物技术的概况（1学时）（1）了解现在生物技术的概况（2）理解现在生物技术在环境中的应用前景（3）掌握各类生物技术在环境污染治理中的应用重点：基因工程、酶工程和细胞工程在环境污染治理中的应用难点：基因工程的基本过程以及治理环境污染中的机理8.2生态工程与污水处理系统（1学时）（1）了解生态工程（2）理解污水土地处理系统和生态工程与生态农业（3）掌握氧化塘和水生生物塘重点：氧化塘和水生生物塘在处理污水中的应用难点：生态工程运行的机理9第八章污染环境的生物修复（4学时）9.1生物修复的概念及其原理（2学时）（1）理解生物修复的概念及其原理（2）生物修复中主要生物种类及其修复原理重点：生物修复的概念及生物修复中主要的生物种类难点：生物修复的原理9.2生物修复工程技术（2学时）（1）了解生物修复工程技术的可行性（2）理解地下水生物修复工程技术（3）掌握地表水和土壤生物修复工程技术重点：地表水和土壤生物修复工程技术难点：土壤修复技术的实际应用四、课程考核（1）作业和报告：作业：课程论文：篇；（2）考核方式：闭卷考试或半开卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩20%、期末考试成绩80%五、参考书目1.《环境毒理学基础》，高等教育出版社，孟紫强，2003年出版2.《环境生物学》，科学出版社，段昌群，2005年出版3.《环境生物技术》，科学出版社，周少奇，2003年出版4.《陈阅增普通生物学（第二版）》，高等教育出版社，吴湘钰，2005年出版；5.《环境生物学实验技术》，化学工业出版社，张清敏，2005年出版。
环境污染物的生物降解途径
环境污染物的生物降解途径近年来，环境污染问题日益严重，各种污染物对人类和生态系统造成了巨大的威胁。
然而，我们幸运的是，自然界中存在着一种神奇的力量，即生物降解。
生物降解是指通过生物体的代谢活动，将有害物质转化为无害物质的过程。
本文将探讨环境污染物的生物降解途径，以期增进我们对环境保护的认识和理解。
一、土壤中的微生物降解土壤是自然界中最重要的生物降解场所之一。
土壤中富含各种微生物，它们能够分解有机废弃物、农药残留等污染物，将其转化为无害的物质。
例如，土壤中的细菌可以分解有机物质，将其转化为二氧化碳和水。
此外，土壤中的真菌也能降解一些有机污染物，如石油类物质。
这些微生物的降解活动对于土壤的修复和保护起着重要的作用。
二、水体中的微生物降解水是地球上最重要的资源之一，然而，由于人类活动的影响，水体污染问题日益突出。
幸运的是，水体中也存在着一些能够降解污染物的微生物。
例如，水中的细菌和藻类能够吸收和降解水中的有机废物，将其转化为无害的物质。
此外，水中的浮游生物还能够吞噬和分解水中的悬浮颗粒，净化水质。
这些微生物的降解活动对于水体的净化和生态系统的恢复至关重要。
三、植物的生物吸收植物在生态系统中起着重要的作用，不仅能够吸收二氧化碳进行光合作用，还能够吸收和转化一些有害物质。
植物的根系能够吸收土壤中的重金属和有机污染物，将其转化为无害的物质。
这种生物吸收的过程被广泛应用于植物修复技术中，通过种植适应性强的植物来修复受污染的土壤和水体。
植物的生物吸收不仅能够改善环境质量，还能够提供生态系统的稳定性。
四、生物酶的降解作用除了微生物和植物，生物酶也是环境污染物生物降解的重要途径之一。
生物酶是一种天然的催化剂，能够加速化学反应的进行。
许多环境污染物都可以通过生物酶的作用进行降解。
例如，酚类化合物可以通过酚氧化酶降解为无害的物质；有机磷农药可以通过酯酶降解为无毒的物质。
生物酶的降解作用不仅高效而且具有选择性，对于环境污染物的处理具有重要的意义。
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大气污染物净化方法
气溶胶状态污染物的控制方法 • 重力沉降 • 旋风除尘 • 静电除尘 • 过滤式除尘
气体状态污染物的吸附与净化 • 气体吸收法 • 气体吸附法
大气污染物的生物净化方法化
固体废弃物的处理方法
第五章环境污染的生物净化
生化需氧量BOD
生化需氧量BOD（Biological Oxygen Demand） • 概念：在20℃条件下，微生物好氧分解水样（废水 或受污染的天然水）中有机物所消耗的溶解氧量。 • BOD5：微生物5天好氧分解有机物所消耗的溶解氧 量。
有机物生化耗氧过程的两个阶段 • 碳化阶段：将有机物分解成CO2、H2O、NH3，碳化 作用消耗的氧量称为碳化需氧量。 • 硝化阶段： NH3被转化为亚硝酸盐和硝酸盐，硝化 作用消耗的氧量称为硝化需氧量。
第二篇 环境污染的生物净化
第五章环境污染的生物净化
第五章 环境污染生物净化的原理
本章将讨论以下内容： ❖ 环境污染净化概述 ❖ 生物对污染净化原理
第五章环境污染的生物净化
5.1 环境污染净化概述 5.1.1 环境污染物的类型和来源
地表水体污染物 • 生活污水 • 工业废水 • 农业废水和灌溉水
示有机物的总量，故常常被用来评价水体中有机物污染的程 度。
第五章环境污染的生物净化
固体物质
总固体 悬浮固体 溶解性固体 挥发性固体 非挥发性固体
第五章环境污染的生物净化
含氮化合物
含氮化合物的几种化学形态 • 有机氮：蛋白质、氨基酸、尿素等 • 无机氮：包括氨氮：NH3－N、NH4＋－N和硝态氮：NO2－－N、 NO3－－N。
第五章环境污染的生物净化
BOD曲线
BOD曲线的七个阶段：
TOD UOD
（1）微生物增殖的迟缓期
7
（2）细菌的对数生长期 （3）耗氧平缓阶段 （4）原生动物耗氧峰 （5）耗氧再次平缓阶段 （6）硝化细菌耗氧峰
BOD
56
4 3
2
1
（7）所有的微生物继续减少， 有机物最终转化为CO2和H2O。
工业废弃物 • 物理与化学法：覆盖法、化学反应剂法 • 生物法：栽种永久性植物
城市垃圾 • 填埋法 • 堆肥法 • 制取沼气 • 焚烧法
第五章环境污染的生物净化
5.1.3 环境污染的污染与净化指标
BOD5 COD TOD TOC 固体物质 含氮化合物 pH值 生物污染指标
• 细菌总数 • 大肠菌群总数
• BOD u COD B • BOD 5 = 0.58 COD B
第五章环境污染的生物净化
总需氧量TOD和总有机碳TOC
总需氧量TOD （Total Oxygen Demand） 指：有机物和少量无机物在铂催化下，在燃烧炉 900℃高温燃烧成稳定的最终产物所消耗的氧的量。
总有机碳TOC（Total Organic Carbon） • 是以碳的含量表示水体中有机物质总量的综合指标。 • 它的测定采用燃烧法：在950 ℃和铂催化下，测定 二氧化碳的含量，并扣除150 ℃燃烧测得的碳酸盐 等无机碳元素的含量。 • 该法能将有机物全部氧化，比BOD 5和COD更能直接表
t/cl
图5－1 BOD曲线
第五章环境污染的生物净化
化学需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）
概念 • COD是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消 耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。 • 它反映了水中受还原性物质污染的程度，水中还原性 物质包括：有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等。 水被有机物污染是很普遍的，故COD也作为有机物相 对含量的指标之一。 • 在规定条件下，强氧化剂重铬酸钾K2Cr2O7可氧化大多 数常见的有机污染物，故在实际使用中常把COD Cr 的 测定值近似地代表废水中的全部有机物。
第五章环境污染的生物净化
BOD 和COD的比较
废水处理中多以BOD 和COD两个指标来度量水样的有机污染物浓 度和被净化程度。
BOD：
• 反映的是微生物能够降解的那部分有机物的数量，基本上反 映出水体中生物氧化分解有机物所消耗的氧量，比较符合实 际，但检出时间过长，不能迅速及时指导生产实践，而且毒 性大的废水可抑制微生物的作用而影响结果，甚至无法测定。
大气污染物 • 气溶胶状态污染物 粉尘、烟、飞灰、雾 飘尘、降尘、总悬浮颗粒 • 气体状态污染物 含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化 合物 一次污染物和二次污染物
固体废弃物
第五章环境污染的生物净化
5.1.2 环境污染治理方法概述
污水处理方法 • 物理法：沉淀法、过滤法、离心分离法、浮选法、 吸附法、萃取法、吹脱法、蒸发结晶法、反渗透法 • 化学法：化学凝聚法、中和法、氧化还原法、离子 交换法 • 物化法：电解法、电渗析法 • 生物法：好氧法、厌氧法等
COD：
• 一般表示废水中有机污染物重量的98％，几乎可以表示出有 机物全部氧化所需氧量，测定不受水质限制，并可在数小时 内完成；但是它不能反映微生物能够降解的那部分有机物的 数量。
BOD 和COD的关系：
• 可以认为COD包括两部分：一部分为能够被微生物降解的有 机物的耗氧量COD B，另一部分为不能够被微生物降解的有机 物的耗氧量CODN B。
常用水质测定指标 • 总氮：包括有机氮和无机氮化合物的测定。 • 凯氏氮：指以凯氏法测得的氮量，包括了氨氮和在此条件下 能被转化为铵盐的而测定的有机氮化合物。此类有机氮化合 物主要指蛋白质、氨基酸、核酸、尿素以及氮为负三价的有 机氮化合物，由于一般水中存在的有机氮化合物多为这些， 故，在测定凯氏氮和氨氮之后，两者的差值即有机氮。 • 氨氮 • 亚硝酸盐氮 • 硝酸盐氮
第五章环境污染的生物净化
5.2 生物对污染净化原理 5.2.1微生物对污染物降解与转化
微生物对物质降解与转化的特点 微生物对污染物降解与转化的途径 影响微生物对物质降解转化作用的因素 微生物对常见污染物的降解与转化 有机污染物的生物可降解性及其评价方法