微生物处理重金属污染..

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污染水体的重金属主要来自金属矿山、冶炼、农药、医学等 工业。重金属污染物排入水体环境后不易消失,通过食物链的富 集累积进入人体后可能促进多种慢性疾病的发作。
从毒性和对生物体的危害来看,重金属污染有如下特点:
1、在天然水体中只要有微量浓度即可产生毒性效应,一般重金属产生 毒性的浓度范围大致在1~10mg/L之间,毒性较强的重金属如镉、汞等, 产生毒性的浓度范围在0.001mg/L~0.01mg/L以下。 2、金属离子在水体中的转移与转化与水体的酸碱条件有关。 3、微生物不能降解重金属,相反的某些重金属有可能在微生物作用下 转化有机重金属化合物,产生更大的毒性。 4、地表水中的重金属可以通过生物的食物链富集达到相当高的浓度, 这样重金属能够通过多种途径(食物、饮水、呼吸)进入人体。 5、重金属进入人体后能够和生理奇分子物质,如蛋白质和酶等,发生 强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能累积在人体的某些器官中, 造成慢性累积性中毒,最终形成危害
重金属污染的危害程度主要取决于重金属在环境、食品和生 物体中存在的浓度和化学形态。其中,重金属有机态的毒性大于 无机态,且其羟基化合物常常有剧毒;重金属产生毒性效应的阈 值低,其物理化学行为多具有可逆性,某些重金属(如甲基汞) 可在土壤微生物作用下转化为金属有机化合物,产生更大的毒性。
重金属污染的最根本特征是不能被降解而消除, 在自然界净化循环中,只能从一种形态转化为另一种 形态, 从甲地迁移到乙地, 由高浓度变成低浓度。同 时,重金属污染易通过食物链而富集,从而对人类健 康产生重要影响。
微生物对重金属的还原作用
一些微生物在其生长代谢过程中,可分泌特异的氧化还原酶, 催化一些变价金属元素发生氧化还原反应,使金属离子的溶解度 或毒性降低。例如,许多好氧和厌氧微生物能将如Cr6+还原为 Cr3+ 。
微生物产生影响重金属活性的物质
如微生物新陈代谢过程中产生的简单有机化合物、 大分子腐殖酸和富里酸或微生物渗出物等都能络合环 境中的重金属,实现不同重金属形态间的转化。
微生物的吸附类型及其作用机制
一、利用微生物细胞直接固定金属离子:
微生物表面结构对重金属的吸附起着重要的作用(其中细胞 壁和粘液层能直接吸收或吸附重金属)。微生物的表面既带正电 荷,又带负电荷。不同的微生物因带电性不同、与重金属间的作 用力及作用势能变化不同而对重金属的吸附作用有异。
二、利用微生物的代谢产物固定金属离子:
细胞表面吸附
细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面,特 别是细胞壁组分( 蛋白质、多糖、脂类等) 中的化 学基团( 如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、 氨基、巯基等) 的相互作用,吸附到细胞表面。 金属离子被细胞表面吸附的机制:
离子交换、表面络合、物理吸附(如范德华力、静电作用)、氧 化还原或无机微沉淀等
微生物在其生长过程与环境因素相互作用时会释放出许多代谢产 物,它们能与金属反应从而固定重金属。
微生物吸附的主要特征
1、适应性广,能在不同pH、温度及加工过程下操作;
2、选择性高,能从溶液中吸附重金属离子而不受碱金属离子 的干扰;
3、金属离子浓度影响小,在低浓度(<10mg/L)和高浓度 (>100mg/L)下都有良好的金属吸附能力; 4、对有机物耐受性好,有机物污染(≤5000mg/L)不影响对 金属离子的吸附;
微生物处理重金属污染
姓名:XX
学号:XXX
水体受污染现状
重金属污染现状 土壤受污染现状
传统的物理化学处理法
重金属污染处理
微生物处理法
重金属污染指由重金属及其化合物造成的环境污Baidu Nhomakorabea染,主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类 金属砷,还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、 锡、钒等污染物造成的污染。
重金属污染处理方法
传统的重金属污染物理化 学处理法:
化学沉淀法、离子交换法、电 解法、反渗透法、萃取法、活 性炭吸附法、膜分离法等。
根据微生物对重金属污染 处理的原理可将微生物修 复分为2 类:
生物转化沉淀
优点:处理过程快,容易 操作与控制。
生物吸附
缺点: 投资大、能耗高、
操作困难,易产生二次
污染。
胞内富集
一些金属离子能透过细胞膜,进入细胞内。金属离子进入 细胞后,微生物可通过区域化作用将其分布于代谢不活跃的区域 (如液泡),或将金属离子与热稳定蛋白结合,转变成为低毒的 形式。如活酵母吸收的Sr、Co 离子积累于液泡中,而Cd和Cu 离子位于酵母的可溶性部分;同时液泡缺陷型酵母对Zn、Mn、 Co、Ni 离子的敏感性增加,吸附量降低;但其对Cu 和Cd 离子 的吸附与野生型则没有明显的区别。
5、再生能力强、步骤简单,再生后吸附能力无明显降低。
根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布
生物吸附可分为以下几种:
(1)、胞外富集、沉淀;
(2)、细胞表面吸附或络合;
(3)、胞内富集
胞外吸附
一些微生物可以分泌多聚糖,糖蛋白,脂多糖, 可溶性氨基酸等胞外聚合物质(extracellular polymeric substances,EPS),EPS具有络合或沉 淀金属离子作用。如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物, 一些白腐真菌可以分泌柠檬酸(金属螯合剂)或草酸 (与金属形成草酸盐沉淀)。
土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土 壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成 生态环境质量恶化的现象。土壤重金属污染主要来自矿产 开采、灌水(特别是污灌)、固体废弃物(污泥、垃圾 等)、农药和肥料,以及大气沉降物等。另外,交通污染 如汽车废气沉降也会使公路两侧土壤易受铅的污染。
谢谢大家
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微生物对重金属的转化沉淀作用
微生物对重金属离子的沉淀作用,一般认为是由于微生物对 金属离子的异化还原作用或是由于微生物自身新陈代谢的结果。 一方面,一些微生物可分泌特异的氧化还原酶,催化一些变价金 属元素发生氧化还原反应,或者其代谢产物或细胞自身的某些还 原物直接将毒性强的氧化态的金属离子还原为无毒性或低毒性的 离子;另一方面,一些微生物的代谢产物(硫离子、磷酸根离子) 与金属离子发生沉淀反应,使有毒有害的金属元素转化为无毒或 低毒金属沉淀物。
微生物处理重金属污染
重金属不能被微生物降解并且对它们有毒害作用,但是微生物 对重金属又有一定的抗性和解毒作用,可以吸附和转化重金属。
生物转化沉淀:微生物可通过多种渠道改变重金属的活动
性,重金属在其活动相与非活动相之间转化,从而影响重金属的生 物有效性。
生物吸附:微生物本身及其代谢产物都能吸附重金属。
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