环境生物修复绪论分析

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1.4 生物修复技术的类型

按生物类型分 1、微生物：（通常所称的狭义上的生物修复）： 直接将外源降解性微生物接入土壤或水体，依靠其 特有的代谢活动，清除污染物，需要提供氧气 添 加氮磷营养盐


①利用土著微生物代谢能力的技术
②活化土著微生物分解能力的方法----生物强化
CO2、氟氯烃的排放 温室效应、O3层的破坏
捕猎、环境破坏
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物种灭绝速度呈现加 速的趋势
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（3）产生了环境问题 人类向环境排放 废弃物的速度超 过了环境本身的 自净能力。
环境污染
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主要表现
具体方面
大气污染 水污染
原
因
“三废”排入大气 “三废”排入江河湖海
土壤污染
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1.2.3
生物修复的基本指导思想 生物修复技术系统中 供氧 添加氮、磷等营养盐 接种、驯化高效菌 快速去除污染物
自然条件下 由于三 方面的 原因 DO不足 营养盐缺乏 高效菌生长缓慢 净化速度缓慢
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1.2.3生物修复技术的特点
优点：
投资费用省（30%-50%）：
b. 植草生态恢复技术 种群的选择：适地和有利用价值的原则，选择抗 风沙、耐干旱、耐贫瘠、生长快、枝叶稠密、 防护性能强、经济价值高、易繁殖、寿命长
种群匹配：
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梭梭
塔克拉玛干公路两边的绿化带，靠抽取沙漠地 下水进行滴灌生长，据说仅此一项每年耗资近 3000万元 2018/10/11
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境
废 B 弃 物 境
A 人类社会 能量 环 D
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（3）产生了环境问题
人类向环境索取资 源的速度超过了资 源本身及其替代品 的再生速度。
生态破坏
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主要表现
具体方面
后
果
滥伐森林 自然植被的破坏
生态破坏
对环境调节的功能下降 水土流失、土壤荒漠化 土壤盐碱化
不合理的灌溉
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1989年3月24日，Exxon 石油公司Valdez 号油轮在 Alaska 的Prince William海湾触礁，发生溢油事故，泄 漏到海湾的原油达4200万升，污染的海岸线长达500— 600km，美国Ｅxxon公司和美国环保局联合实施的 “ 阿拉斯加研究计划” 。
采用原位生物修复技术，通过向污染海域投加N、P 营养物（ 亲油性肥料：氮源是含尿素的油酸,磷源是 三磷酸酯），促进自然存在的降解菌的生长，从而强 化石油污染的生物降解
我们利用哪种植物进行生物修复？ 如果某种植物能超量积累重金属含量超过1%~3% ， 就有希望用于土壤重金属污染的生物修复过程
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不吸收或少吸收重金属
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随着近年来生物修复技术的飞速发展、生物修复的内涵 不断丰富。除了传统的生物修复外，还发展起来了: 动物物修复(phytoremediation)：
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抗高温、抗严寒、抗干旱的沙拐枣
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采用的方法：物理修复、化学修复和生物修复方法
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1.2.2生物修复概念
生物修复是指利用生物特别是微生物催化降解 有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中污 染物的一个受控或自发进行的过程。 生物修复的目的是去除环境中的污染物，使其 浓度降至环境标准规定的安全浓度以下。
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。
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（2）按修复受体分类： 环境要素 土壤、 河流 、湖泊、 海洋、 地下水、 大气 、 矿区、 垃圾场生物修复。
生物强化修复
（3）按修复场所分类：
原位生物修复
人工生物修复 异位生物修复 原位异位联合
绪 论
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1.1 环境概述

人类的环境是作用于人类这一主体（中心 事物）的所有外界影响和力量的总和，它 可分为社会环境和自然环境两种。环境科 学所研究的环境，总是以人类作为中心事 物的自然环境。
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环境概念
《中华人民共和国环境保护法》第二条规定：

环境，是指影响人类生存和发展的各种天然 的和经过人工改造的自然因素的总体，包括 大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、 野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护 区、风景名胜区、城市和乡村等。
③添加具有高速分解难降解化合物能力的特定微 生物（群）的方法
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微生物修复的影响因受体：

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：


处理结果表明，同未施加营养物的水域相比，喷施营 养物的区域，石油污染程度明显减轻，并且未向周围 水域扩散
阿拉斯加海岸的漏油事件成为生物修复技术发展的里 程碑。 22 2018/10/11

工人正在向被石 油污染的海滩喷 洒营养液，促使 吃石油的细菌长 起来
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欧洲各国如德国、丹麦、荷兰对生物修复技术非常重视， 全欧洲从事该项技术 的研究机构和商业公司大约有近百 个， 他们的研究证明，利用微生物分解有毒有害物质的生 物 修复技术是治理大面积污染区域的一种有价值的方法。美 国国家环保局、国防部、能源部 都积极推进生物修复技 术的研究和应用。 美国的一些州也对生物修复技术持积极态度，如新泽西州、 威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤 治理的方法之一

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
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植物修复（Photoremediation）

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。

环境中金属污染的去除

已有方案：场外修复，先将土壤挖掘、转移，再 去除金属离子； 微生物修复：生物量小，从而吸收量小，同时生 物体过小难以进行后处理；
化，降解－强化自身的自净能力。
真菌修复(mycoremediation)
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概念比较


与生物修复概念相近或相似的表达有：生物恢复、 生物清除、生物再生、生物补救、生物整治、生 物净化。 生物净化强调的是自然环境系统利用本身固有的 生物体进行的环境无害化过程，是一个自发的过 程。 生物修复更强调人们有意识地利用生物体进行环 境无害化。


在石油污染土壤治理中的应用
海湾战争期间，科威特有500多hm2的土壤受到油 田原油泄漏的污染，科研人员采用生物修复方法 对其进行治理，取得了良好效果。通过向含油 （TPH）2%~40%的土壤中添加氮、磷等微生物 营养要素及木屑等添加物，采用土地耕耘、大面 积翻地、大面积强制通风等措施，同时对土壤中 的水分和氧气进行适当管理，经过为期15个月的 生物修复工程，该污染土壤中的原油降解率可达 75%~85%，油污染降解效果显著。
eg.日本：土壤，生物修复：4000日元/m3，物理修复： 5-10万日元/ m3，
美国军事环境中心：土壤，230-300美元/t，燃烧法 740美元/t
对环境影响小，能有效降低污染物浓度：无二次污
染，永久消除
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，费用低。
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环境污染
“三废”排入土壤 来自生产生活
来自交通、工厂 来自放射性物质 “三废”排入海洋
固体废弃物污染 噪声污染
放射性污染 海洋污染
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1.2 环境修复

1.2.1环境修复的概念 修复：借助外界作用力使某个受损的特定对象 部分或全部恢复到原初状态的过程。 恢复：部分受损对象 改建：部分受损对象 特点 重建：完全丧失功能的对象 原初水平 原初状态 人为期望的自然 恢复至


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坡面治理 a.梯田
改变坡面水流路 修建水平 线、降低水流速 坡 梯田为什 度；就地拦蓄水 面 么能减少 分，促进泥沙就 水 水土流失？ 地沉积。 流 坡
面
水 流
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重建----恢复植被，重建生态系统
a. 防风固沙林生态恢复技术

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世界上不同国家对生物修复方面的研究开发有 3个特
点：
①欧洲－强化和改进，处理特定化学污染物
②美国－土壤 水体的整治和修复 ③日本－全球性环境问题(生物制氢、CO2固定）
我国处于中试，小试阶段，国内开展生物修复研究
较早的有中科院沈阳应用生态所、南京土壤所、中国 农业大学、西南农业大学等科研单位和大专院校。
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生物接种修复
原位生物修复是在污染的原地点进行，采用 一定的工程措施，但不人为移动污染物，不挖出 土壤或抽取地下水，利用生物通气、生物冲淋等 一些方式进行。
异位生物修复是移动污染物到临近地点或反 应器内进行，采用工程措施，挖掘土壤或抽取地 下水进行。
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