-污染土壤的生物修复.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,植物修复,植物修复,是指利用植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的特性，或利用植物及其根系微生物与环境之间的相互作用，对污染物进行吸附、吸收、转移、降解、挥发，将有毒有害的污染物转化为无毒无害物质，最终使土壤功能得到恢复,。,应用于重金属、农药、石油和持久性有机污染物、放射性核元素等污染土壤，植物修复所取得的最大进步是去除环境中的重金属。目前已经发现,500,多种超累积植物。,植物修复机理,根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植修复技术可分为植物固定、植物挥发、植物吸收、植物降解、根际生物降解修复五种类型,植物提取：利用重金属超积累植物从污染土壤中超量吸收、积累一种或几种重金属元素，之后将植物整体收获并集中处理。然后再继续种植超积累植物以使土壤中重金属含量降低到可接受的水平。,植物降解：,利用修复植物的降解作用去除土壤中有机污染物质的一种方式。一般对某些结构比较简单的有机污染物质去除效率很高,研究进展,以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有环境风险还不确定，因此应谨慎采用；植物稳定修复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时污染物可能将重新被激活而恢复毒性，因此没有彻底解决土壤污染问题。,重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究，已经应用于砷、镉、铜、锌、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复，并发展出包括络合到强化修复、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术这种技术的应用关键在于筛选具有高产镉高去污能力的植物，摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性,目前国内开展了利用黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的研究工作，但是有机污染土壤的植物修复技术的田间研究还是很少，对炸药、放射性核素污染土壤的植物修复研究则更少。,2,动物修复,动物修复技术是指土壤动物群通过直接的吸收、转化和分解或间接的改善土壤理化性质，提高土壤肥力，促进植物和微生物的生长等作用而修复土壤污染的过程,作用机理,土壤动物对一般有机污染物可进行破碎、消化和吸收转化，把污染物转化为颗粒均匀、结构良好的粪肥。这种粪肥中含有大量有益微生物和其他活性物质，其中原粪便中的有害微生物大部分被土壤动物吞噬或杀灭。其次，土壤动物肠道微生物转移到土壤后，填补了土著微生物的不足，加速了微生物处理剩余有机污染物的处理能力。,土壤动物对农药、矿物油类的富集,土壤动物对重金属的形态的转化和富集作用，如蚯蚓富集铅,研究进展,动物修复包括将生长在污染土上的植物体、果实等饲喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况，或者直接将土壤动物，如虹蝴、线虫饲养在污染土壤中进行有关研究,由于土壤动物修复技术自身的局限性，有关动物修复的研究较少，主要是集中在有机物和农药污染土壤的修复和富营养化的水体的修复，对重金属污染上壤的动物修复技术仍处于探索阶段,通过利用营养和其他化学品来激活微生物，使它们能够快速分解和破坏污染物。作用的原理是通过土著微生物或外源微生物提供最佳的营养条件及必需的化学物质，保持其代谢活动的良好状态。微生物对有机污染土壤的修复是以其对污染物的降解和转化为基础的，主要包括好氧和厌氧两个过程。,3,微生物修复,生物修复技术的分类,异位生物修复,(Ex-situ bioremediation),原位生物修复,(In situ bioremediation),异位生物修复,异位生物修复是指将被污染介质,(,土壤、水体,),搬动或输送到它处进行的生物修复处理，但这里的搬动和输送是低限底的、而且更强调人为控制和创造更加优化的降解环境,此方法有更多的人为调控和优化处理,堆肥法,土地耕作法,厌氧处理法,包括：,生物反应器法,welcome to use these PowerPoint templates,New Content design,10 years experience,堆肥法：,将污染土壤与水,(,达到至少,35,含水量,),、营养物、泥炭、稻草和动物粪便混合后，使用机械或压气系统充氧，同时加石灰以调节,pH,。经过一段时间的发酵处理，大部分污染物被降解，标志着堆肥完成经处理消除污染的土壤可返回原地或用于农业生产。,堆肥法特点,堆肥法对去除含高浓度不稳定固体的有机复合物是最有效的，处理时间较短对三硝基甲苯、多氯联苯等好氧处理不理想的污染物可用厌氧处理，效果较好,由于厌氧条件难以控制，且易产生中间代谢污染物等，其应用比好氧处理少,土地耕作法,土地耕作法是在非透性垫层和砂层上，受污染土壤以,10,30 cm,厚度平铺其上，以防止污染物转移，并淋洒营养物、水或降解菌菌株接种物，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足微生物生长的需要；处理过程中流出的渗滤液可回淋于土壤，以彻底清除污染物,土地耕作法：,费用极低，应用范围较广,土资源紧张的地区此法受到限制,容易导致挥发性有机物进人大气中，造成空气污染,难降解的物质会积累其中，增加土壤毒性,生物反应器法,生物反应器法是把污染土壤移到生物反应器中，加,39,倍的水混合使呈泥浆状，同时加必要的营养物质和表面活性剂，泵抽空气充氧，剧烈搅拌使微物与污染物充分混合，降解完成后，快速过滤脱水,该方法处理效果和速度都优于其它方法，但是费用高；且对高分子量的多环芳香烃治理效果不理想。,厌氧处理法,厌氧处理法是针对有些污染物如三硝基甲苯多氯联苯好氧处理不理想、用厌氧处理效果好一些，但由于厌氧处理条件难于控制，其应用比好氧处理使用更少,。,原位生物修复,原位修复原位生物修复主要集中在亚表层土壤的生态条件优化，尤其是通过调节加入无机营养或可能限制其反应速率的氧气的供给，以促进土著微生物或外加的特异微生物对污染物质进行最大程度的生物降解，是最常见的生物修复形式。,主要是指在人为控制条件下进行,(1),不饱和土壤,(2),饱和土壤,(3),地下水 中污染物的生物降解与污染治理,。,原位生物修复的,主要过程,是投加营养物质、提供氧源（通常是,H2O2,）、接种特殊微生物。,原位修复不需将污染物转移，具有省时、高效的优点。缺点是,过程,难以控制。,原位生物修复中，氧的传输和土壤的渗透性是成功的关键。,原位修复的主要处理法,生物通风法,投菌法,生物培养法,农耕法,生物通风,:,污染的土壤上打至少,2,口并，安装鼓风机和抽真空机，将空气强排入土壤中，土壤中的低沸点、易挥发的有机物可直接随空气抽出，而那些高沸点的重组分在微生物的作用下被彻底矿化为二氧化碳和水,可以很好的应用到不饱和带土壤的污染物好氧降解，主要用于烃类治理,费用低，设备易于维护，时间长,主要制约因素是土壤结构，不适的土壤结构会使氧气和营养在到达污染区域之前就已被消耗，因此它要求土壤具有多孔结构,其他方法,土耕法,：,要求现场土质必须有足够的通透性，以及存在大量具有降解能力的微生物该法操作简单、费用低、环境影响小、效果显著，确定是污染物可能从土壤迁移，且去处理时间较长,投菌法,：核心是引入新的具有某些特殊功能的微生物，一般在现有微生物不能降解污染物或降解能力低的情况下考虑此法,生物培养法,：定期地向污染环境中已经存在的降解菌的需要,研究表明，通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采用外援微生物的方法更有效,原位生物修复的基本条件,碳源及能源,能高效降解污染物的微生物种群,提供微生物代谢所需的无机营养物,环境介质中合适可利用的水量,适宜的温度,适宜的,pH,值,应用实例,主要用于被有机污染物污染的土壤修复，各种形式均有其成功应用的实例。,Gruiz,应用生物通气工艺修复受石油烃污染土壤，并投加高效降解菌，石油烃浓度可降解至检出水平以下,5,生物修复技术的前景,随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作,:,(1),进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。,(2),加强微生物分解污染物的代谢过程、植物,-,微生物共存体系的研究以及植物,-,微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。,(3),应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状,(,个体大小、生物量、生长速率、生长周期等,),进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群,(,类,),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。,(4),创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术,(,如化学修复,),的联合修复作用。,(5),尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。,