低温微生物环境修复技术.ppt

1.1 污染状况 随着石油开采、运输和海上各类船舶活动的日益频繁,每年都有大量的石油进入海洋。据统计,单单在墨西哥湾,每年泄漏的石油就已达12万桶。污染物的大量排放超过了海洋的自净能力,导致海洋污染日益严重,当前不仅已经对海洋及近岸环境造成严重的危害,还危及到了大量海洋生物。 日本“水俣病” 中国环境现状已经敲响了警钟 森林资源锐减 土地荒漠化 物种加速灭绝 垃圾成灾 有毒化学品污染 全球变暖 臭氧层破坏 酸雨 淡水资源危机 能源短缺 优点 成本低、效果好、对环境负面影响小、无二次污染等优点 缺点 修复周期长、对高浓度污染物的直接处理存在局限性 分类 低温微生物按其生长温度可分为2类:一类为嗜冷菌,一类为耐冷菌。嗜冷菌的最适生长温度16 ℃,耐冷菌则最适温度在20-35℃。 分布 生物圈约80%以上的部分为常年低于5℃的永久低温地区;极地常年气温极低;南极大陆周边及环绕的海洋圈气温也只有-10-5℃;高纬度的北方地区占到全球陆地面积的1 /4,且气候寒冷;占地表71%的海洋约90%的部分温度低于5 ℃;地球表面的大约7%被海冰覆盖,因此,低温微生物几乎遍及世界每个角落。 　低 温 微 生 物 4 高山和近极地污染土壤的低温微生物治理 1.海洋石油污染的低温微生物治理 海洋石油污染 1.2 应用背景 20世纪80年代美国利用生物修复技术已经成功地消除了 Exxon Valdez溢油造成的大面积污染, 开创了生物修复治理海洋污染的先河。如今,在北极、亚北极、高山和南极的海洋、陆地等低温生态系统中利用低温微生物所从事的低温条件下油类的生物降解研究均有报道。经过30多年的不懈努力和研究,利用低温微生物对石油污染海洋区域开展生物修复的应用已开始在一些方面进入实用化阶段。 1.3 修复原理 海洋油污染的生物修复主要依靠低温微生物对石油烃的降解作用来实现。海洋本已存在大量能降解石油的微生物,原油的泄漏能刺激该类微生物的大量增殖，从而加速石油的分解,最终达到清除石油污染的目的。研究表明 在未受污染的海洋生态系统中,石油烃降解菌占全部异养菌的比例不到1%,经石油接触刺激后,比例可上升到10% 。 2. 陆上大面积水体污染 的低温微生物治理 2.1 应用背景 20世纪70年代, Raymond等尝试研究用微生物降解技术现场修复地下水有机污染,取得了成功。随着地下水污染的日益严重,生物修复技术以其投资低、效益好、应用简便等特点,逐渐应用于地下水有机污染的治理, 近年来低温生物修复技术已被认为是对湖泊、地下水等大面积水体污染最有生命力的修复技术。 2.2 实验研究 Margesin等研究了10 ℃下车库洗车废水(含有阴离子表面活性剂和燃料油)中的生物去污。加入无机营养物后,土著微生物可有效地降解这2种污染物。反应7 d后,污染物剩余量为19.3%的阴离子表面活性剂和14.1%的燃料油; 反应35 d后,表面活性剂含量降低到初始浓度的5.3%;同时发现耐冷接种物的生物放大作用可利于降解柴油和阴离子表面活性剂( SDS) 。 2.3 事实证明 利用微生物分解有毒有害有机污染物是修复治理大面积区域污染的一种有效方法,其方法简单、费用低廉、同时不产生二次污染,是一项具有广阔发展前景的高新技术。 利用水中微生物的新陈代谢处理废水 3. 重金属污染的 低温微生物治理 “铅超标啦……” 镉污染 3.1什么是重金属？ 传统概念 密度在5 g/ cm3 以上的金属统称为重金属,如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等45种。 环境污染方面 主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属,也指具有一定毒性的一般重金属如锌、铜、钴、镍、锡等。 重金属离子对土壤和水体的污染,由于其难降解性和毒性,被定为第一类污染物。震惊世界的日本“水俣病”和“骨疼病”就是分别由含汞废水和含镉废水污染环境所造成的。 3.3 修复原理 重金属污染的低温微生物修复是利用低温微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度。 3.4 应用前景 在重金属污染土壤和水体等低温环境中筛选、驯化对重金属具有富集和解毒能力的高活性耐冷菌,并结合固定化等工艺,可有效地解决广大寒冷地域中的重金属污染问题,同时不会给环境造成二次