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污染环境的生物修复 生物修复的概念及其原理 生物修复工程技术 生态工程与污水处理系统 国家环境保护总局新化学物质申报表毒理学项目 急性毒性 短期重复毒性 亚慢性毒性 慢性毒性 生殖/发育毒性 神经毒性 致突变性 致畸性 致癌性 毒代动力学 其他　　　　　　　　　　　 生态毒理项目 藻类生长抑制毒性 溞类急性毒性 鱼类急性毒性 鸟类毒性 高等植物种子发芽和生长毒性 蚯蚓急性毒性 活性污泥呼吸抑制毒性 吸附/解吸性 降解性 生物蓄积性 其他　　　　　　　　　 第一节 生物修复的概念及其原理 一 生物修复的基本原理和特点 生物修复（Bioremediation）指利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统。 生物修复的基本指导思想 生物修复技术的特点 优点：投资费用省，对环境影响小，能有效降低污染物浓度，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。 局限性：需对具体地点的状况和污染物进行详细而昂贵的考察，微生物活性受温度和其他环境条件的影响，某些情况下，生物修复不能去除全部的污染物。 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。 二. 生物修复种主要生物种类及修复原理 1.环境污染的微生物修复 通过微生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水 微生物修复的生物类型 土著微生物：环境中固有的微生物 外来微生物：需大量接种的高效菌 基因工程菌（GEM） 微生物对物质降解与转化的特点: 微生物个体微小，比表面积大，代谢速率大； 种类繁多，分布广泛，代谢类型多样； 微生物具有多种降解酶； 微生物繁殖快，易变异，适应性强； 微生物具有巨大的降解能力； 质粒（Plasmid）：染色体外遗传物质，是在原核微生物中除染色体外，还存在的一种较小的携带少量遗传基因的环状DNA分子。 质粒可用来培育优良菌种，或用作基因工程中基因转移的载体。 例如：多功能超级细菌的构建 共代谢（Co－Metabolism） 微生物在利用生长基质A时（从中获得能量、碳源或其他任何营养），同时非生长基质B（不能从中获得能量或营养）也伴随着发生氧化或其它反应。 在纯培养下，共代谢只是一种截止式转化，但在混合培养和自然环境条件下，转化可为其它微生物进行的共代谢或其他生物对某种物质的降解铺平道路，使其代谢产物可继续降解，故污染物在有合适的底物和环境条件下可通过共代谢作用而降解。 微生物对污染物降解与转化的途径 自然界中化学物质的降解的3种方式：这三种方式往往综合交叉进行。 光降解 化学降解 生物降解（Biodegradation）：指由于生物的作用，把污染物大分子转会为小分子，实现污染物的分解或降解。其中微生物所起的降解作用最大，故也称为微生物降解。 微生物代谢活动中的化学作用（实质是酶反应） 氧化作用 还原作用 脱羧作用 水解作用 脱氨基作用等 影响微生物对物质降解转化作用的因素（1） 微生物的代谢活性 不同种类微生物对同一底物的反应不同； 微生物在不同的生长时期的活性是不相同的，在对数期代谢最旺盛，活性最强。 微生物的种类组成决定化合物降解的方向和速度，同时微生物的种类组成又与环境中的化学物质有关。 微生物的适应性 驯化（Domestication）：是一种定向选育微生物的方法与过程，通过人工措施使微生物逐步适应某特定条件，最后获得具有较高耐受力和代谢活性的菌株。 影响微生物对物质降解转化作用的因素（2） 化合物的结构 烃类：链烃的易降解性大于环烃，直链烃大于支链烃，不饱和烃大于饱和烃，支链烷基越多，越不易被降解 当主链上的C被S、N、O取代时，对生物氧化的阻抗上升 当C原子上的H被烷基或芳基取代时，会生成生物氧化的阻抗物。 官能团的性质和数量 分子量大小 环境因素 温度 酸碱度 营养 氧 底物浓度 微生物分解有机物的作用 微生物分解有机物的作用可总括成如下图式： 微生物对常见污染物的降解与转化 生物大分子的降解 糖类：以纤维素和淀粉的分解为例，见图5－4，5－5 脂肪 蛋白质 烃类 石油类 人工合成有机物 农药 合成洗涤剂 增塑剂 多氯联苯 危险性化合物 危险性化合物（Hazardous Chemicals）的概念 微生物具有降解自然界产生的有机化合物的代谢机制，从而促使地球有机碳平衡，而在自然界具有新颖结构的合成化合物（异型生物质，又称非生物性物质，xenobiotics）往往对微生物的降解表现出抗逆性，其原因可能是这些化合物进入自然界的时间比较短，微生物界还未进化出降解此类难降解化合物的代谢机制。这些化合物大多数对环境具有毒害作用，故称之危险性化合物。 危险性化合物来源 人工合成的农药、杀虫剂、除草剂、防腐剂、溶剂、增塑剂等