引入微生物
第二步调节环境因素:
外加营养盐:添加氮、磷营养元素、生长因子如氨基酸,维生素
提供电子受体:增加O2和NO3-,SO4-,Fe3+等作为好氧和兼性厌氧微生物降解有机物的电子受体
添加共代谢机制:微生物不能直接利用污染物时,添加其他碳源和能源,微生物分泌胞外酶降解共代谢底物
使用表面活性剂等:根据有毒有机污染物的物理化学性质,提高污染物的可溶解性
电子受体对复合污染沉积物的影响试验
小宇宙试验
实验室模拟
中试试验
这三个试验是层层深入,逐步放大的
电子受体显著改变反应系统中功能菌群结构
电子受体提高多种生物地球化学循环功能基因
多种复合呼吸功能微生物被成功激活
参与芳香烃化合物中心降解途径的功能基因显著上调
电子受体加速了PAHs降解转化
电子受体加速了PBDEs降解转化
植物修复原理
利用自然生长或人工栽培的植物根系(或茎叶)吸收、富集、降解或者固定污染土壤、水体和大气中的污染物
1583年,意大利植物学家Cesalpano首次发现“黑色的岩石”上生长的特殊植物
1848年,Minguzzi和Vergnano测定该植物叶片含镍高达7900mg/kg
1977年,Brooks将这类植物命名为“超富集植物”(Hyperaccumulator)
1983年,Chaney提出利用超富集植物消除土壤重金属污染的思想
目前,已经发现超富集植物约400种
(在高浓度重金属条件下正常生长,体内累积重金属的浓度为普通植物的100倍以上)
广泛分布于植物界的45个科,大多数属于十字花科植物以超富集镍的植物最多,但能同时富集Cd、Co、Cu、Pb和Zn的植物比较少。
植物修复的方式
植物吸收
植物固定
植物挥发
植物降解
植物可同时去除有机污染物和重金属、放射性核素
植物修复适用于大面积、低污染的位点
植物可与其他生物联合修复,克服单项修复技术的 局限性,提高污染土壤的修复速率和效率,实现对多种污染物的同时处理和对复合污染土壤的修复。
首次应用:1972年,美国利用生物修复技术清除宾夕法尼亚州的Ambler管线泄漏的汽油
首次大规模应用:1989年,美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染后,应用生物修复技术成功修复被污染现场
1976 年,美国通过了《资源保护和回收法》,此法令的主旨:①保护人体健康和自然环境;②减少废弃物的产生,节约能源并保护自然资源;③尽快减少或消除危险废弃物的产生
1980 年,美国又通过了《综合环境反应、赔偿与责任法》,即“超级基金法案”,其中明确规定①对遗弃、遗留污染场地进行修复;②要求责任方负责修复;③减少危险废弃物的产生和泄漏
欧洲各发达国家从20世纪80年代中期就对生物修复进行了初步研究
在污染场地修复的管理和资源信息共享、修复技术、设备和规模化应用等方面处于领先地位
生物修复的优点
可以在现场进行
对位点的破坏最小
成本最低
永久性消除污染
二次污染少
可与其他修复方法联合
生物修复的缺点
无法降解所有污染物
不能再极端条件下进行
受环境因素影响
污染物有可能被转化
成为有毒的代谢产物
目前生物修复技术研究的热点
生物修复代谢网络及影响因素
降解环境的人工优化
微生物处理与植物、动物处理等各种修复技术手段相结合的技术
高效降解菌株的筛选和基因工程菌的开发
各种酶在生物修复中的应用