环境污染及其生物修复的研究
第24卷第2期 2004年5月
承德民族师专学报
Jo urnal o f Chengde Teacher s'College for Nationalities Vo l .24No .2M ay.2004
收稿日期:2003-06-05
作者简介:张温典(1965-),女,承德民族师专化学系副教授。
环境污染及其生物修复的研究
张温典1
, 姚钢乾
2
(1.承德民族师专, 河北 承德 0670002.承德旅游职业学院, 河北 承德 067000)
摘要:随着人类生活水平的提高,各种各样的污染越来越严重,环境污染对人类造成的伤害日渐明显,引起了人类高度的重视。人类治理环境污染的方法越来越多,也更加完备。特别是生物治理的方法,由于它无第二次污染的优点,现已广泛被研究和应用,它会给环境污染的治理带来光明的前景。本文介绍了环境污染的类型,可以对污染的环境进行修复的各种重要微生物。
关键词:环境污染;治理方法;生物修复
中图分类号:X 172 文献标识码:B 文章编号:1005-1554(2004)02-0054-03
1 环境污染的类型
随着人类生活水平的日益提高,相应产生越来越多的生活污水、人粪便,有机固体废弃物(包括厨余),生活用品废弃物等生活垃圾。随着现代工业的不断发展,工业合成的非天然物质日益增多。例如:有机磷农药、有机氯农药、塑料、合成洗涤剂等,不宜被现存的微生物分解,它们在土壤和水中停留的时间较长,严重污染环境。同时工业产生废水。废水源源不断地排入江、河、湖、海,严重污染水体。由于长期的污、废水灌溉农田和废水的土地处理,有机固体废弃物的填埋处置,造成地下水和土壤的严重污染。各种类型的工厂和汽车产生大量的废气,废气中含有CO 、CO 2、NOx 、SO 2、H 2S 、NH 3、碳氢化合物、酚、氰、粉尘及附着在其上的各种微生物,甚至致病的微生物。人类健康受到极大损害。SO 2和NOx 导致酸雨产生。大量CO 2排入大气引起世界性气候异常,引起全气球行性温室效应和厄尔尼诺现象。氮氧化合物和碳氢化合物经阳光下反应形成光化学烟雾,含有的有害物质如NO 、O 3和过氧乙酰硝酸酯(PAN )等,造成大气二次污染,引起人类许多疾病。50年代后公害问题相继发生。美国洛杉矶的光化学烟雾、伦敦烟雾、日本四日市的哮喘病、熊本由于汞引起的水俣病及神通川骨痛病,均对人类造成极大伤害。总而言之,废水、废气、固体废弃物三大公害严重污染人类的生存环境。我们国家的环境污染问题
的解决已迫在眉睫。
2 对污染环境的常规治理方法
为了治理有毒污染物的污染,使用物理的、化学的或物理化学的方法对环境进行修复。最传统的修复方法是将污染的土壤挖出,卫生填埋或施用土壤改良剂等进行土壤修复,或者是将污染的地下水抽出来处理进行地下水修复。如今已开发出多种新的物理和化学修复方法。例如物理修复采用污染物萃取技术或热处理技术去除污染物;化学修复使用氧化还原剂,如氧化物、过氧化物,还使用光解、紫外—氧化处理和还原脱氯等方法分解污染物;物理化学法有固化法、玻璃化法、电化学法、空气吹脱法以及热频加热等。3 生物修复的方法
由于生物修复法与物理法、化学法相比,具有经济高效的优点,更重要的是可以达到无害化。微生物是对废弃物进行生物处理,净化环境的工作主体。在自然界中存在许多优良菌种,有的可以快速的降解对环境的污染物。使得微生物在环境保护和环境治理中,在保持生态平衡方面与其他生物一样起着举足轻重的作用。微生物有其容易发生变异的特点,随着新污染物的产生和数量的增多,微生物的种类可随之相应增多,显现出更加多样性。这使其又有别于其他生物,在环境污染治理中,微生物的作用更独树一帜。
3.1 可用于治理环境污染的微生物
自20世纪70年代以后,许多极端环境生活的微生物引起了人们的极大兴趣和关注,开发极端微生物资源来修复环境有着广阔的前景。降解微生物
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种类繁多,以下列表简介。
主要降解细菌及其作用基质举例
类群和代表种群作用基质
好氧革兰阴性杆菌和球菌
假单胞菌属(Pseudo monas)石油烃、苯甲酸、PA Hs、
氯代脂肪烃、氯苯、PCP、DDT
甲基球菌属(M ethylo co ccus)2,4-D、有机磷农药、甲草胺、克百威
甲基单胞菌属(M ethylo monas)石油烃、卤代脂肪烃
莫拉氏菌属(M or ax ella)石油烃、氯代苯胺
不动杆菌属(A cinet obacter)石油烃、P CBs
黄杆菌属(Flavo bact erium)石油烃、P AHs、氯代脂肪烃、
PCP、2,4-D
产碱菌属(Alcaligenes)石油烃、P AHs、PCBs、2,4-D
兼性厌氧革兰阴性杆菌
埃希氏菌属(Escher ichia)林丹
肠杆菌属(Ent ero bacter)DDP
气单胞菌属(A ero monas)PA Hs
孤菌属(Vibrio)石油烃
异化性硫酸盐或硫还原菌
脱硫细菌类烃类、卤代烃类
革兰阳性产芽孢杆菌和球菌
芽孢杆菌属(Bacillus)石油烃、偶氮染料
梭菌属(Clo st idium)氯代脂肪烃、偶氮染料、林丹DD T
放线菌和相关微生物
棒杆菌属(Cor ynebact erium)石油烃、P CBs
节杆菌属(Ar thr obacter)石油烃、氯代脂肪烃、PCP、PCBs
放线菌属(Actinomy ces)石油烃
分支杆菌属(M yco ba ct er ium)石油烃、烷基苯、PA Hs、氯代脂肪烃、PCP 诺卡氏菌属(N ocardia)石油烃、P AHs
红球菌属(Rhodoco ccus)PA Hs、氯
小单孢菌属(M icr omo no spo ra)石油烃
带附器的细菌
生丝微菌属(Hypho micr obium)氯代烷烃
化能自养菌
亚硝化单胞菌属(N itr osomo nas)卤代脂肪烃
古细菌(甲烷菌)
产甲烷菌类烃类、卤代烃类
无机污染物包括重金属、放射性元素、硝酸盐和氰化物等。研究表明许多微生物,包括细菌、真菌和藻类可以生物积累(bioaccumulation)和生物吸着(bo isorption)外部环境中的多种阳离子和核素(Gadd)[1],达到降解重金属的污染。例如能吸收铀的生物:链霉菌属(Strepto myces.)、绿产色链霉菌(S.V ir idochro mog enes)、铜绿假单孢菌(Pseudo monas aeruginosa)、青霉菌(Penicillium)、少根根霉(Rhizopus arr hizus)、啤酒酵母(Saccharomy cer cerevisiae)等;能吸收银的生物:铁氧化硫杆菌(T hiobacillus ferroo xidans)、芽孢杆菌(Bacillus)、茎点霉菌(Phoma)、酵母等。
许多微生物能使金属甲基化或去甲基化。最常甲基化的元素依次是汞、砷和硒,其次是碲、铝和镉。金属甲基化可以使金属挥发。例如硒甲基化形成可挥发的二甲基硒和二甲基二硒。金属甲基化可以是去毒的过程,可以保护生物体免受有毒金属的毒害。与重金属元素甲基化有关的微生物:气单胞菌(Aer omonas hydrophila)、双歧杆菌属(Bifido bacterium)、色杆菌属(Chromo bacterium)、匙形菌属(Clostridium cochlearium)、斯氏梭菌(Clostridium sticklandii)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、粗糙脉孢霉(Neurospo ra crassa)、荧光假单胞菌(Pseudom onas
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fluo rescenic)等可以将Hg甲基化;不动杆菌属(Acinetobacter)、气单胞菌属(Aeromo nas)、产碱菌属(Alcaligenes)、大肠埃希氏菌Escherichia coli)、假单胞菌属(Pseudom onas)等可以将Pb甲基化;气单胞菌属(Aerom onas)、真杆菌属(Flavobacterium)、甲烷杆菌属(Methanobaterium)、粉红粘帚霉(Gliocladium roseum)、特异青霉(Penicillium notatum)、金黄葡萄球菌(Staphylo coccus aureus)、灰绿曲霉(Aspergillus g laucus)、杂色曲霉(Aspergillus versicolor)、土生假丝酵母(Candida humicola)、短柄帚霉(Scopulariopsis brevicaulis)等可以将As甲基化等。
卤代烷烃(脂肪烃)广泛用作工业溶剂、消洗剂、气雾推进剂和化工合成的中间体。最常见的卤原子是氯。主要有二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯。卤代脂肪烃引起的地下水、地表水和土壤的污染很普遍。能降解此类物质的常见微生物有:好氧菌:氨氧化菌、欧洲亚硝化单胞菌(Nitroso monas)(Baker)[2]荚膜甲基球菌(M ethylo coccus)(甲烷营养菌)(Atlas)[3]。厌氧菌:产甲烷富集培养物、甲烷杆菌、脱硫杆菌、反硝化富集培养物、假单胞菌(反硝化)、厌氧同生菌、产乙酸同生菌、硫酸还原富集培养物、梭菌等。
卤代芳香族化合物作为溶剂、杀草剂、杀菌剂和杀虫剂被广泛的使用。能降解氯代芳烃化合物的细菌菌株有:洋葱假单胞菌P.cepacia)、假单胞菌(Pseudomonas)、反硝化产碱菌Alcalig ene denitrificans)、节杆菌(Arthrobacter sp.)、马铃薯坏腐棒杆菌(Cory nebacterium sepdonicum)、恶臭假单胞菌(P.putida)、富氧产碱菌(Alcalig ene eutrophus)、黄杆菌属(Flavobacter ium sp.)、固氮菌属(Azotobacter sp.)、皮氏假单胞菌(Pseudom onas pickettii)、氯酚红球菌(Rho dococcus chlorophenollicus)等。
硝基芳香烃类化合物有硝基苯、硝基甲苯、硝基酚、硝基苯甲酸盐及多硝基芳香类等。它们是工业上的一大类重要硝基化和物,广泛用于生产农药、染料、炸药、医药、多聚体及其他化工产品。随着其生产和使用,硝基芳香烃多途径进入环境中,污染环境。这些残留物的毒性和致突变性很高。能降解硝基芳香烃的细菌有:假单胞菌属(Pseudom onas)、莫拉氏菌(M orax ella)、生胞盐杆菌属(Spo rohalobacter)、红球菌属(Rho dococcus)、红细菌属(Rho dobacter)、产碱菌属(Alcaligenes)、丛主单胞菌属(Com am onas)、节杆菌属(Arthr obacter)、韦荣氏球菌属(Veillonella)、埃希氏菌属(Escherichia)、分枝杆菌属(My co bacterium)、脱硫弧菌属(Desulfo vibr io)、梭菌属(Clo strldium)、甲烷八叠球菌(M ethanosarcina)、产甲烷菌属(Methanog enium)等。
对自然界能共代谢各个基质微生物的数量研究不多。据有关报道,土壤中能共代谢2,4-D的细胞数目为(0.2×0.8)×106个/克(Fournier et al, 1981);从污水中分离到的细菌中有20%～75%细菌能共代谢DDT,污水中有90×106个/m l的细菌可共代谢农药(Pfaender和Alex ander,1973)。
3.2 基因工程菌治理环境污染举例
分子生物学的发展为人们提供了修饰微生物遗传组成的技术,可构成新建的微生物。这些新的微生物具有现代微生物不具备的分解代谢能力,或者能在现有微生物不适合的条件下进行分解活动。这对于改进生物修复效果,提高降解速度是非常重要的。
通过用质粒介导转移染色体基因等方法可以构建基因工程菌。利用基因工程菌降解基因污染物的报道越来越多。例如W ackett[4](1995)构建的假单胞菌株可以代谢五氯乙烷,Lee等[5](1995)构建的恶臭假单胞菌可以同时降解苯、甲苯和对二甲苯, Duque等[6](1993)构建了一株假单胞菌可以利用T NT作为碳源和氮源,Fujita等[7]构建了一株假单胞菌可以降解TCE。具有抗逆功能的工程菌有Spring ael等[8]构建的真养产碱菌(Accalig enes eutr ophus),除可以降解2,4-D,二氯联苯和三氯联苯等外,还可以耐受高浓度的锌和镍。
然而经过构建形成的降解菌真正应用在生物修复的只有几种。曾经将一种构建的2,3,2,5-四氯联苯的恶臭假单胞菌用于土壤泥浆法治理[9](Lajo ie et al,1994),用一种洋葱伯克霍尔德氏菌(B. cepecia)处理地下水和含水层样品中的T CE[10] (Krum me et al,1995)。
4 应用前景
自然界有着丰富的微生物资源,它广泛的被用在人类生活的各个方面,包括人类治理环境污染。由于污染环境中多种因素的长期诱导,微生物发生变异,产生降解污染物的能力,使微生物在修复污染环境中起到重要作用。总之,对污染环境的生物修复具有光明的前景。
(下转第61页)
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宋晓燕/著抓住鸟类适应于飞翔生活这个核心是上好家鸽解剖实验课的关键
储存粪便,这些均能减轻体重,有利于飞翔。
2.2 在对呼吸系统进行观察时,解剖得好的标本可看到与肺连接的数对膜状囊——气囊,分布于颈、胸、腹部的可观察到,分布在骨骼内部的可参看标本。鸟类呼吸系统的特殊结构,是与飞翔生活所需的高氧消耗相适应的,气囊是保证鸟类在飞翔时供应足够氧气的装置,气囊除了辅助呼吸以外,还有助于减轻身体的比重,减少肌肉间以及内脏间的摩擦,并为快速热代谢的冷却系统。
2.3 家鸽循环系统最显著的特点是心脏体积很大,用镊子拉起心包膜,然后以小剪刀纵向剪开,从心脏的背侧和外侧除去心包膜,可见心脏被脂肪带分割成前后两部分,前面褐红色的扩大部分为心房,后面颜色较浅的为心室,切开心脏,可见心脏分为四腔,心房与心室已完全分隔,这些结构,使得鸟类动静脉血液完全分开,动脉血含氧量高,心脏容量大,血液循环迅速,与鸟类适应于飞翔生活要求的较高的新陈代谢水平相适应。
2.4 鸟肾紧贴于体腔背壁,体积较大,这对于飞翔生活时旺盛的新陈代谢过程中,能迅速排泄废物,保持盐水平衡是有利的。家鸽不具膀胱,所产的尿连同粪便随时排出体外,这也是减轻体重的一种适应。
在家鸽解剖实验过程中,使学生一直思考家鸽适应于飞翔生活方式全身结构发生了一系列变化,在这个思路的指导下去做实验,既提高了学生实验的兴趣,又使学生牢固的掌握了鸟类的结构特征。我们知道,动物学实验的目的之一是通过实验课教学验证、加深理解和巩固课堂讲授所学知识,提高观察分析问题的能力,为了更好的实现上述实验目的,在按实验指导认真做实验的同时,应该领悟每个实验的精髓所在,抓住每一个实验的关键,这样才能真正做到解剖一个动物,了解一个类群的结构特征。
(上接第56页)
参考文献:
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环境污染对生物影响课程设计
环境污染对生物影响课程设计 [教学目标 ] 1．以酸雨为例,说明人类的破坏性活动造成的环境污染对生物的危害。 2．设计并完成酸雨对生物的影响的探究实验。 3．培养学生的科学探究、创新实践、发散思维、合作交流等多种能力。 4．提高环保意识,增强关心爱护生物圈的情感。 [教学重点、难点] 1．设计并完成酸雨对生物的影响的探究实验。 2．培养学生的多种能力,增强环保意识,加深关心爱护生物圈的情感。［课前准备］ 1．学生准备 （1）搜集人类活动造成的环境污染对生物影响的图片、资料,有关酸雨的成因、危害的图片、资料,有关废电池的危害的图片资料。（2）预习探究实验,小组成员合作,初步拟定本组探究方案。 2．教师准备 （1）搜集由人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料,有关酸雨的知识、成因、危害的图片、视频资料,有关废电池的资料。（2）设计并制作课件（图片、资料、酸雨形成动画、废电池造成危害的动画、探究提示、问题设置、诗句欣赏）。 （3）录像片段（国外有关酸雨的情况报道及治理方法）。
（4）为探究实验提供的材料用具（不同pH（pH=3．4．5）的模拟酸雨,清水,培养皿,标签,活小鱼。 [教学方法]探究解决式教学法。 [课时安排] 一课时 [教学过程 ] （一）两分钟课前“热身” 利用两分钟课前准备时间,多媒体以新闻纪实方式展现一组对比强烈的图片或视频（美丽的地球家园和人为破坏情况）,然后呈现“只有一个地球”的警示语,并伴有音响效果。通过视、听的感官刺激,一方面使学生认识到人类改变地球面貌已经成为毋庸置疑的事实,激发起学生的探究愿望,尽快进入学习状态,另一方面为本节课的探究主题创造意境。 （二）创设情境、激发探究兴趣 1）通过学生交流展示课前搜集的有关人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料,提高了学生主动搜集信息、表达交流的能力,培养了学生关心爱护生物圈、关注社会的情感。教师予以评价、鼓励。学生通过观察、辨析,达成共识：环境污染有多种类型（大气污染、水污染、土壤污染等）,它们已经对生物造成了不同程度的伤害。2）利用被腐蚀的佛像放大与原型的比较及佛像拟人化的问题“伤害我的元凶是谁”,创设了质疑情境,激发了学生探究酸雨对生物影响的浓厚兴趣。
生物技术在环境污染治理中的应用
生物技术在环境污染治理中的应用 摘要：生物工程研究的内容是生命科学，生物技术在环境污染治理中具有效率高、成本低、无二次污染等显著优点。因此，应用生物技术解决目前日益严重的大气污染、水质污染、固定物污染有着无可比拟的作用，特别是在自然生态修复中发挥了巨大功效。本文简述的就是近年来生物技术在环境污染治理中的发展及应用和生态修复中的作用。 关键词：生物技术、环境污染，治理应用 在经济腾飞的几十年，由于忽视了发展中的环境保护，导致环境污染极为严重，我国也成为世界上环境污染最严重的国家之一。 近年来，随着细胞融合技术、基因工程技术、分子生物技术等的发展，现代生物技术和环境工程技术相结合的环境问题凸现密切联系，特别是对于寻求低成本解决环境问题的发展中国家具有极大的潜力。 1、生物技术概况 现代生物技术是利用生命有机体来发展新产品或新工艺的一种技术体系。目前生物技术应用到农业、医药、卫生、食品工业和化学工业的发展，并在解决人类面临的粮食危机、环境污染和能源危机中起到了重要作用。 利用生物技术治理环境污染的方法与化学、物理等其它技术比较，生物技术具有效率高、成本低、反应设施简单，以及无二次污染
等显著优点，能有效的遏制生态恶化趋势，促进自然资源的可持续利用。生物技术是最安全和最彻底消除污染的方法。同时还可以增强自然环境的自我净化能力，是有机废物“资源化”的首选技术，将有机物转化为沼气、酒精、有机材料和蛋白等，能改造传统生产工艺，实现清洁生产过程的生态化或无废化。 2、生物技术在环境保护中的作用。 2.1生物技术在废气净化处理中的应用 目前采用的方法有生物过滤，生物洗涤和生物吸附法等，国内外运用现代生物技术对废气净化处理得到了较为理想的效果。如美国学者利用微生物代谢净化工业性恶臭气体效果显著，而且不产生二氧异臭；德国研究者利用生物膜过滤处理含硫化氢的气体，硫化氢去除率90%；我国科研人员利用生物膜填料塔对橡胶再生脱硫过程所产生的低浓度有机废气处理试验结果表明：生物膜填料塔处理工业有机废气是可行的，当运行条件控制适当时，净化效率可保持在90%以上，能够实现达标排放，且投资省，运行费用低。 2.2生物技术在废水处理中的应用 利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移或转化作用，从而使废水得到净化的处理方法，被认为是一种经济有效的污水处理手段，它不但融合了生物自身的特点，如吸附性好、沉降性好和降解能力强等，而且符合生态学及可持续发展的观点。随着科学技术的进步，污染状况的加剧，环境标准的不断提高，使废水生物处理技术取得了很大进展，如吸附——降解生物处理技术，厌氧拆流板反应器生物处理技术，间歇式活性污染法生物处理技术，二步法厌氧消
环境污染的生物修复
环境污染的生物修复 【摘要】随着我国经济的快速发展，环境污染问题日趋突出，减少环境污染、遏制生态环境的恶化已成为人们关注的焦点。生物修复技术以其成本低、效果好、无二次污染等优点受到普遍关注，成为环境治理的主要方法和技术。本文综述了环境生物技术的形成发展、应用前景等，着重分析了环境生物修复技术在水产养殖废水方面的应用。 【关键词】环境生物技术；生物修复技术；水产养殖废水 1 生物修复技术的基本概念及其原理 生物修复又称生物改良，是指利用生物的生命代谢活动，来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。 生物修复根据所利用的生物，可以分为植物修复、动物修复、生态修复、微生物修复四类。根据被修复的污染环境，可以分为土壤生物修复、水体生物修复和大气生物修复。而由于生物修复的实施方法不同，又分为原位生物修复和异位生物修复。 1.1 生物修复的基本原理 生物修复技术是通过生物的降解和转化，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。利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能，对环境中污染物的降解起催化作用，加速去除环境中的污染物。 1.2 生物修复技术的特点 生物修复技术具有投资费用低，对环境影响小，使用效果好，使用区域范围广，使用面积大等特点，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中还可以去除环境中的重金属和放射性核素。但其也存在局限性，生物不能降解进入环境中的所有污染物，并且受外部环境的影响较大。 2 生物修复技术在水产养殖废水中的应用 氨氮是水产养殖的最主要危害，但传统的加注新水、曝气、漂白粉或臭氧氧化、使用斜发沸石进行离子交换等方法脱氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和稳定塘法等生物处理法存在或伴有污泥产生、反应启动慢、出水水质不稳定等问题。随着生物技术的发展，生物修复技术在水体氨氮污染的处理上被广泛应用。微生物修复技术在水产养殖中主要应用于养殖环境的原位修复中，主要处理底泥的有机污染和水体的富营养化问题。
生物技术在环境污染治理中的应用研究进展剖析
北华大学 化学与生物学院 生物技术在环境污染治理中的应用研究进展 班级：生物10级2班17号 姓名：齐爽 指导教师：徐镜羚
生物技术在环境污染治理中的应用研究进展 摘要:日益严重的环境污染问题成为制约经济和社会发展的重要障碍。如何解决环境问题,是摆在政府与科技工作者面前的重要课题。随着环境生物技术的迅猛发展,生物技术在治理环境污染中的应用也越来越广泛。文章重点介绍了生物技术在环境污染治理中的应用。 1 前言由现代生物技术和环境工程技术相结合的环境生物技术,是20世纪80年代诞生于欧美地区[1]。环境生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点领域,它已在环境治理上发挥着重要的作用. 环境生物技术产生、发展及演变与一系列的环境污染问题有着密切的联系.近年来,随着细胞融合技术、基因工程技术、分子生物技术等的发展,环境生物技术得到了进一步的发展[2]。因此生物技术在环境领域的应用有着深远的发展前景,特别是对于寻求用低成本解决环境问题的发展中国家具有极大潜力。 2 环境生物技术的产生和发展环境生物技术是一门现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成,涉及多种学科,它的产生和发展反映了科学研究的最新成果,同时也体现了工程科学开拓出来的新技术和新工艺,代表了环境工程技术的发展方向[3]。在环境工程研究领域,一般将19 世纪末生物滤池的出现和1914年w. T. Locket t 和E. Arden
发明“活性污泥法”作为环境生物技术的开端。20世纪50～60 年代,随着工农业的快速发展所带来的环境污染,尤其是水污染的加剧,直接刺激和促进了环境生物技术的发展;70 代,Chakrabaty 等人成功构建了含有多种降解质粒的“超级细菌”,为80 年代环境生物技术的发展奠定了基础;1981 年,欧洲生物技术联盟(EFB) 首次将环境生物技术用于设立环境生物技术专门机的名称,并将控制污染的生物技术概称为环境生物技术;1983年,美国在西雅图召开了首届“利用基因控制污染”的环境生物技术专题会议。进入90年代以后,环境生物技术更是引起了更多的注意并得到了充分的发展。1994年美国生物工业组织(BIO) 和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境中生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等3大最新发展技术领域;1995 年,美国国家科学和技术委员会发表的为《2l 世纪生物技术新方向》的蓝皮报告中将环境保护和环境生物技术列在了很重要的地位;1996 年在美国和2000 年在日本召开的两届国际环境生物技术大会上,也都充分展现了界各国对环境保护和环境生物技术研究的重视[4.5]。 3 环境生物技术的研究内容与特点国外学者认为生物技术中的三个部分属于环境生物技术范畴:一是在环境中应用的生物技术,二是涉及到环境中的某些可看作为一个生物反应器部分的生物技术,三是作用于一些必定要进入环境的材料的生物技术。从国内外的研究可以发现,目前环境生物技术的主要研究内容包括四个方面:降解污染物的工程菌和抗污染型转基因植物的相关研究;环境友好
环境生物修复技术复习题
2016环境生物修复技术复习题 一、名词解释 1、原位生物修复 指在污染的原地点采用一定的工程措施进行生物修复。采用工程措施但不挖掘或抽取地下水等方法。 2、环境生物技术 直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能．建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统，称之为环境生物技术。 3、膜污染 膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。 4、稳定塘处理技术 稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。 5、植物促进 也称之为植物提取，植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超过叶子干重%的Mn，或者%
的Co、Cu、Pb、 Ni、Zn，或者%的Cd的植物。目前世界上有 500多种这样的植物。 6、湿地处理系统 人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可认为监督控制的废水处理系统，是一种集物理，化学，生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基制和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤，植物，微生物综合生态系统。 7、土地处理技术 利用土壤-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行异位处理的技术。 8、矿化作用 指有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物如含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的过程。 9、生物强化 是指通过向传统的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物，提高有效微生物的浓度，增强对难降解有机物的降解能力，提高其降解速率，并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能。 10、生物冶金 生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌，大约有微米长、微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。 12、颗粒污泥 颗粒污泥是指UASB工艺中起净化污水作用的污泥颗粒。好氧颗粒污泥
环境污染对生物的影响资料
环境污染对生物的影响 环境污染是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境结构和功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。环境污染有不同的类型，按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染。 造成环境污染的污染物发生源称之为污染源。污染源又可分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源、生活污染源等。其中工业污染源是指在原料生产、加工过程、燃烧过程、燃烧过程、加热冷却等过程中所使用的生产设备都有可能成为工业污染源。农业污染源是指在农业生产过程中对环境造成有害影响的农田和各种农业设施。交通运输污染源是指对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。这类污染源是运行中发出噪声引起振动、运载的有害物的泄露、汽油柴油煤油燃料燃烧等。生活污染源主要是城市化造成的，由于城市人口密集，是人类消费活动集中地。消费能源排出废气可以造成大气污染，排出的生活污水(包括粪便)可以造成水体污染，城市排出的厨房垃圾、废塑料废纸、金属、煤灰可以造成环境污染。 污染物排入环境后经过环境的迁移、分布、扩散、转化，并通过不同的途径进入生物机体。污染物进入生物机体后，经过生物体内的代谢，一些污染物被代谢成无毒的物质排出体外，另一些污染物或一些污染物的代谢产物通过在生物体内浓缩积累和放大，对生物产生不利影响。污染物对生物机体的最早作用是从生物大分子开始的，然后逐步在细胞----器官----个体---种群----群落----生态系统各个水平上反
映出来。 （1）污染物在生物化学和分子水平上的影响 ①污染物对生物体酶的影响 ◆污染物对酶辅助因子的影响 一些污染物能与酶的辅助因子相互作用，从而使辅助因子失活，影响到酶的活性。例如氰化物等能与细胞色素酶中的铁离子相互结合，形成稳定的络合物，而抑制细胞色素的酶活性，使其不能传递电子，则细胞内的氧化代谢过程中断，使机体不能利用氧，出现窒息性缺氧。 ◆对酶活性中心的影响 污染物还能和酶的其他活性基团结合。例如，汞和砷与某些酶的活性基团结合就很牢固，从而使酶失去活性。 ◆破坏酶的结构 有些污染物能取代酶分子中的某些成分，从而使酶失去活性。 ◆与酶激活剂作用 有些酶需要激活剂才能表现出活性，酶激活剂往往是金属离子，凡是能与激活剂作用的污染物都能抑制酶的活性。 ◆污染物与基质竞争同种酶而抑制酶的作用 污染物与底物具有相似的结构，也能和酶形成复合物。从而与底物竞争没得活性中心。 ②污染物对生物大分子的影响 污染物对生物大分子的影响主要表现在以下方面：
浅谈微生物在环境污染治理中的作用
浅谈微生物在环境污染治理中的应用 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前及待解决的重要问题。 微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以受无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视，从根本上体现了可持续发展的战略思想。 应用微生物的高效降解、转化能力治理环境污染，在污水治理、固体废弃物处理、重金属降解、化合物分解、石油修复等方面均取得了良好的效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 一、污水治理 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源，在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 二、固体废弃物治理 固体废弃物污染严重影响我国的环境质量。我国同体废弃物年产量数目极大。造成的经济损失每年达千亿元以上。目前我国处理城市垃圾的方法主要是填埋、堆放和焚烧。填埋、堆放既占用土地资源，又会使有害物质渗漏、扩散，造成二次污染。固体废弃物焚烧产生的二嚼英等有害物质会严重危害人类的健康与生产。利用微生物分解固体废弃物中的有机物，从而实现其无害化和资源化，是经济而有效的处理同体废弃物方法。微生物技术治理同体废弃物的优势是：可以有选择地浓缩或去除污染物：节省运营和投资成本：废物总体积显著降低：可以将废弃物转化为再利用资源。其缺点在于反应速度慢，某些同体废弃物难以降解。尽管如此，人们相信生物降解中存在的问题会随着对微生物研究的深入很快得到解决．
污染环境生物修复技术
污染环境生物修复技术 摘要：最着生物技术的飞速发展，生物修复技术在污染环境的治理中显示出明显的优势，并在预防环境污染和治理环境污染方面起到越来越重要的作用。[1]本文对生物修复应满足的生态条件做了详尽总结，分别是微生物、处理场地、水分、营养物质、氧气与电子受体、根圈作用和土壤物化因素，这些因素将决定生物修复的成败。本文还重点分析了影响微生物修复的关键因素，包括生物因素、营养因素、O2和电子受体、表面活性剂和共代谢物等。[4]关键词：生物修复；污染环境；生态条件、微生物 生物修复即利用微生物降解环境中有毒有害物质，消除污染者，减少其浓度的修复方法。大体上，可以将生物修复分为原位生物修复和异位生物修复。原位生物修复（就地生物修复）即污染土壤或水体不经过搬运或运输，而是通过投加微生物、营养盐、电子受体等方法进行原位生物降解。异位生物修复即利用物理化学方法将受污染物质搬离原地进行集中生物降解，通常对于污染严重的土壤与水体多采用该技术。与传统的物理化学修复技术相比，生物修复技术具有可以原地进行、投资省、对周围环境的扰动小、对污染物的去除具有持久性、公众易于接受、可以与物理化学方法结合使用等优点。[2] 生物修复的目标及应满足的最佳生态条件[3] 生物修复的目标至少是将土壤及地下水或地表水环境中的污染物降低到环境安全标准值以下，作为一种生物处理技术，生物修复是否成功取决于多种因素。从技术参数上大体可分以下几点： （1）微生物必须筛选获得具有活性的专性微生物。这些微生物必须有能力在合理的速率下将污染物从起始的高浓度降解达到规定的标准浓度以下，并且在分解污染物的过程中不应产生毒性代谢物。 （2）处理场地处理场地中存在的化学污染物及其浓度不应显著抑制微生物或酶的降解活性和高积累植物的吸收作用，否则应加以稀释；处理的化学污染物必须是生物可利用的；在处理点或反；应器中的条件必须适合生物生长，为此首先有必要对处理场地本身及处理过程所需达到的生态条件进行了解和设置。 （3）水分大量资料表明，水分是调控微生物、植物和细胞游离酶活性的重要因子之一。因为它是营养物质和有机组分扩散进入生物活细胞的介质，也是代谢废物排出生物机体的介质。特别是，水分通过对土壤通透性能、可溶性物质的特性和数量、渗透压、土壤溶液pH 和土壤不饱和水力学传导率发生作用而对污染土壤及地下水的生物修复产生重要影响。一些研究表明，25 %～85 %持水容量或- 10 kPa 或许是土壤水分有效性的最适水平。
生物修复对环境污染的作用
微生物对环境污染的生物修复作用 摘要：随着化肥、农药、洗涤剂等的普遍应用, 环境中的氮、磷含量增加引起水体富营养化已经成为现代废水处理一项新的研究课题，本文综述了植物-微生物-土壤动物交互作用在生物联合修复、微生物对水产养殖环境修复作用、环境生物技术在污水除磷脱氮过程中的应用及发展前景. 关键字：环境生物技术；氮磷去除；污水；生物修复 Microbial bioremediation on environmental pollution Abstract: Because of universal application of chemical fertilizer , pesticide and detergents, the increasing content of nitrogen and phosphorus of wastewater which bring about rich nutrition in water has become a matter of interest to many people. The study on nitrogen and phosphorus removal of wastewater has become a new problem. Plant-micro-organisms-the interaction of soil animals in the United biological repair, micro-organisms on the environment for aquaculture repair. Application and prospects of environmental biotechnology in nitrogen and phosphorus removal of wastewater were introduced in this paper . Key words: environmental biotechnology ; nitrogen and phosphorus removal ; wastewater；biological repair 微生物是生物修复的一支主力军，它不仅能消除水体的油污，其他许多类型的污水也不在话下，并发展出了很多相关处理技术。例如，现在很多污水处理厂的核心部分实际就是一个生物修复反应器—活性污泥或生物膜，它们都是由许多微生物生长在一起形成的，只是前者呈泥状，后者呈膜状。这些微生物分解污物的能力非常强，黑乎乎的工业和生活废水经过它们的作用能大大得到净化。近年来对于令人头疼的湖泊蓝藻和日益频繁的近海赤潮，一些科学家也正尝试用生物修复的方法加以治理，即借助于蓝藻和赤潮生物的致病病毒使其染病死亡，这真是不折不扣的生物战。生物修复还能清除土壤的污染。土壤和水一样都是非常宝贵的资源，但令人遗憾的是，今天它也成为人类对环境破坏的主要受害者之一。通过如污水灌溉、化肥和农药的大量施用等种种渠道，大量污染物进入土壤，土壤品质不断下降，一些污染物经过食物链进入人体危害人的健康。正因如此，一些地方的农民甚至从不吃自己种的菜，尽管这是他们用汗水换来的。对于被农药、石油、苯等有机物污染的土壤，可以像阿拉斯加原油泄漏事件中采取的方法一样，向土壤中加入合适的微生物营养物质，使居住在土壤中的那些能分解这些污染物的微生物生长速度加快，从而使这些污染物的分解速度大大加快。为了提高效果，也可以向土壤中引入合适的外来微生物，这些外来微生物可以是科学家从自然界分离到的分解这些污染物能力特别强的菌株，还可以是采用基因工程修饰改良的菌株。利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控环境条件下将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术，可以消除或减弱环境污染物的毒性，减少污染物对人类健康和生态系统的风险[1]。为此，生物修复属于生产后期的污染控制，简称产后控制，是可持续发展在环境保护上的重要体现。
微生物在环境治理中的应用
微生物在环境治理中的应用 微生物是一类形态微小、结构简单、必须借助显微镜才能看清它们面目的生物。“微生物”不是分类学上的概念，而是一切微小生物即个体小于0.1毫米生物的总称。 目前已确定的微生物种数还只有10万种左右，但近些年来由于分离培养方法的改进，微生物新种的发现正在以很快的速度增长。也许在将来的某一天，微生物的总数可能会超过目前动、植物种数之和。 凡自然界存在的有机物，都能被微生物利用、分解。有些微生物还能利用有毒物质如酚、氰化合物作为营养，同时将有毒物质转化、分解为简单化合物如水、二氧化碳等。在治理环境污染中，致力于生物环保技术的专家们采用科学的分离、培养方法，寻找和培养出了用于处理各种污染物质的微生物菌种。 生物降解的巨大潜力 迄今为止已知的环境污染物达10万之多，其中大量的是有机物。所有的有机污染物，可根据微生物对它们的降解性，分成可生物降解，难生物降解和不可生物降解三大类。 作为一个整体，微生物分解有机物的能力是惊人的。可以说，凡自然界存在的有机物，几乎都能被微生物所分解。环境微生物在环境污染治理中，至少可以在以下几方面发挥重要作用： 1、修复污染生态环境 运用环境微生物手段既可以修复受污染天然水体生态，尤其是富营养化湖泊、河道和港湾，也可以修复污染土壤生态，尤其是残留农药污辱的农田土壤和油田开采过程中被原油污染的土壤。给水体投加除碳（有机碳）、除氮菌株，正成为一项消除水体富营养化的可行技术措施。给土壤添加除油（矿物油）菌株，已成为一项成熟的修复油污土壤的技术措施。 2、处理污水及固体废弃物 事实证明，污染物降解菌在环境治理工程中有其不可替代的独特作用。它无论在污染物降解的专一性，还是在污染物降解活性的强度和持久性，尤其在降解那些难降解有机化合物方面，均比以往任何一种生化处理工艺占有绝对的优势，具有不可替代性。当筛选出强势目标化合物降解菌，配以合理的工艺流程和工程设备，就能得到意想不到的处理效果。 对于生活垃圾、禽畜粪便、农业废弃物等非有毒有害固体废弃物来说，微生物的作用更是其它生化治污手段所望尘莫及。同样是堆制发酵，投降解菌和不投降解菌的效果大相径庭。投菌者，污染物去除率高、发酵温度高、发酵周期短。 对于有毒有害工业固体废弃物来说，投加有专性降解功能的菌株，更是不可缺少的技术措施。由于缺乏其它有效的生化处理手段，专性降解微生物的作用就显得格外重要。 在污染物的生物毒性检测方面，微生物也有着独特的功能，多种污染物敏感菌，均可供作检测环境污染物毒性之用。其中，发光细菌法，已被定为国家标准（GB）方法和世界标准（ISO）方法。 空气、水体和土地资源的污染越来越严重，不但影响了国民经济的可持续发展，甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存，因此全球各国近几年都在寻找新
高中生物知识梳理复习 环境污染的危害
第二节环境污染的危害 教学目的 1．环境污染对生物的不利影响（C：理解）。 2．环境污染与人体健康的关系（C：理解）。 教学重点 环境污染对生物和人体健康的不利影响。 教学过程 【板书】 大气污染的危害 水污染的危害 环境污染的危害土壤污染的危害 固体废弃物污染的危害 噪声污染的危害 【注解】 一、大气污染 （一）类型：煤炭型污染（我国） （二）主要污染物：烟尘及SO2 温室效应 （三）主要污染问题酸雨 臭氧层破坏 二、水污染 （一）生物富集作用：环境中的污染物通过食物链在生物体内大量积累的过程 （二）富营养化 1．原因：水体中N、P等植物必需元素含量过多，导致藻类等植物大量繁殖，并引起水质恶化和鱼群死亡现象 2．具体现象：水华（淡水）、赤潮（海湾） 三、土壤污染 （一）概念：人类在生产和生活中产生的污染物进入土壤，污染物的数量超过了土壤的容纳和承受能力，使土壤重量下降 （二）实例：“镉米”事件 四、固体废弃物污染的危害 （一）概念：人类生产生活中丢弃的的固体物质往往含有多种对人和其他生物有害的物质，如不及时加以利用，长期堆放越积越多，污染环境 （二）固体废弃物的再利用：固体废弃物只是在某一过程或某一方面没有使用价值，实际上往往可以作为另一生产的原料 损伤听力 干扰睡眠 五、噪声污染诱发多种疾病 影响心理健康 【例析】 ．在下列实例中，通过食物链而引起的生态危机是（C） A．酸雨 B．温室效应 C．汞镉等有毒物质的积累和浓缩 D．臭氧减少，臭氧层出现空洞
【同类题库】 环境污染对生物的不利影响（C：理解） 大气污染 ．科学家认为：人类活动使大气中二氧化碳的浓度逐年增加，造成温室效应，对气候和人类活动产生一定的影响。请问：导致温室效应的主要原因是（D） A．动物数量增加 B．很多物种的灭绝 C．水源被污染 D．森林被大量砍伐．在一个以燃煤供暖和取得动力的大城市，附近没有地衣生长，原因是大气中何种物质含量过多（B） A．CO2B．SO2 C．NO D．CO ．下列哪项不是近几十年来大气中CO2浓度增加的原因（C） A．砍伐热带雨林 B．燃烧大量的石油产品 C．世界范围内初级生产量的增加 D．非洲撒哈拉沙漠的扩展 ．当大气中的二氧化碳增多时，下列说法不正确的是（A） A．一定会形成“温室效应” B．生物吸收会显著增多 C．沉积的碳酸钙会显著增多 D．海洋吸收的二氧化碳会显著增多 ．造成“温室效应”的主要原因和缓解全球温室效应危机的重要措施分别是（A） A．煤、石油、天然气大量燃烧；营造森林绿地 B．SO2等有毒气体的大量产生；种植夹竹桃等能大量吸收SO2的植物 C．人造含氟制冷剂的泄漏；采用无氟制冷剂 D．汽车和工厂排放的废气和烟尘；收取排污费，限令整改 水污染 ．海洋污染对海洋生物造成严重威胁,日本水湾鱼体内甲基汞含量高达50ppm,比周围水内含量大3000倍,甲基汞进入鱼体的主要途径是（D） A．通过饮水 B．通过鳃交换气体 C．通过皮肤的主动运输 D．通过食物链．今年我国东海多次发生赤潮,给海水养殖业带来重大损失.从生态学角度分析,产生赤潮的原因是（B） A．大气中的二氧化碳增多 B．工业和生活废水大量排入海洋 C．树木的大量砍伐 D．海洋石油的开采 ．近年来赤潮在我国时有发生，当赤潮发生时，海水中某些微小浮游生物大量繁殖，使水体呈红紫等颜色，并对海洋生物造成灾害，下列说法不正确的是（D） A．赤潮是水体富营养化的结果 B．含磷洗涤剂广泛使用与排放是发生赤潮的主要原因之一 C．在封闭的海湾更容易发生赤潮 D．赤潮的发生与人类活动无关 ．随着环境污染的加剧,可能引起海洋表层的浮游植物大量死亡,其后果将是（A） A．导致大气中二氧化碳增加，从而进一步加剧温室效应 B．导致海洋表层二氧化碳增加，与温室效应无关 C．导致大气中臭氧增加，紫外线大量进入大气圈 D．留出大量生活空间，导致浮游动物大量增加 ．“富集”是指（D） A．某些生物在人体内大量积累 B．某些物质在生物体内大量积累 C．生物从食物链中大量积累某些物质
环境污染治理技术
环境污染治理技术 一、废水治理技术 (一)废水的物理处理 1.均衡和调节 2.沉淀法 沉淀法：沉淀法也称澄清法，它是利用废水中悬浮物 比重比水大，可惜借助重力作用产生下沉的原理而达 到固液分离摸底的一种处理方法。 3.隔油 废水中油的状态：浮油、分散油、乳化油、溶解油。 4.隔滤法 根据悬浮物颗粒的大小和性质，可以选用格栅、筛网、 滤布、粒状滤料及微孔管等过滤介质。 5.磁力分离 磁力分离是利用磁场力截留和分离废水中污染物的方 法，主要用于去除废水中磁性及非磁性悬浮物和重金 属离子，同时对废水中的有机物，油类物质和生活污 水中的细菌和病毒也有一定的去除作用。 (二)废水的化学处理法 1.化学混凝法 混凝法的优点：设备费用低、处理效果好，操作管理 简单。
缺点：要不断的向废水中投加混凝剂，运行费用较高。 混凝处理工艺的操作过程：药剂的制备、投加、混凝、 絮凝、沉淀分离。 2.中和法 酸性废水和碱性废水的中和处理，都是中和反应。 3.氧化还原法 氧化还原法是利用氧化还原反应将废水中的有害物质 转化为不溶解的或无毒的新物质，达到无害化的目的。 4.化学沉淀法 利用某些化学物质为沉淀剂，使其与废水中的某些可 溶性污染物发生化学反应，生成难溶于水的化合物从 废水中沉淀处理的水处理的方法。该法多用于去除废 水中重金属离子及含硫、氰、氟、砷的有毒化合物。 5.电解法 主要适用于处理含重金属离子、含油废水的脱色。 6.高级氧化技术 (三)废水的物理化学处理法 1.吸附法 吸附法是利用多孔性固体吸附剂来处理废水的方法。 吸附剂有很强的吸附能力，可以把废水中的可溶性有 机物或无机物吸附到它的表面而除去，对废水中的细 菌、病毒等微生物也有一定的去除作用。
七年级生物下册 第二节 探究环境污染对生物的影响教案
第二节探究环境污染对生物的影响 教学设想： 在“探究环境污染对生物的影响”中安排了模拟探究——“酸雨对生物的影响”，为学生进行自主探究提供了空间。模拟探究中有相关的背景资料和探究提示，既创设了问题的情境，又为学生在预习的基础上初步设计探究方案提供了指导和帮助。 教学目标： 知识与技能： 1、通过研究酸雨和废电池对生物的影响，充分认识到环境污染对生物的危害。 2、通过设计两个探究实验的方案，进一步提高探究的能力。 过程与方法： 培养学生的科学探究、创新思维、合作交流、语言表达等多种能力。 情感态度与价值观： 认同环境污染对生物的影响，提高环保意识。 教学重点、难点： 1.设计并完成模拟酸雨对生物的影响的探究实验。 2.培养学生的多种能力，增强环保意识，加深关心爱护生物圈的情感。 课前准备： 1.学生准备： （1）搜集人类活动造成的环境污染对生物影响的图片、资料；有关酸雨的成因、危害的图片、资料。
（2）预习探究实验，小组成员合作，初步拟定本组探究方案。 2.教师准备： （1）搜集人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料；有关酸雨的知识、成因、危害的图片、资料。 （2）探究实验提供的材料用具：以食醋和清水为材料配制pH=4的模拟酸雨、清水、培养皿、标签、喷壶、菜豆种子。 教学方法：探究式教学法。 教学过程： 一、课前“热身”。 利用两分钟课前准备时间，通过教师讲解环境污染方面的材料，一方面使学生认识到人类改变地球面貌已经成为毋庸置疑的事实，激发起学生的探究愿望，尽快进入学习状态，另一方面为本节课的探究主题创造意境。 二、创设情境、激发探究兴趣。 1.你说我说大家说。 通过学生交流展示课前搜集的有关人类活动造成的环境污染对 生物的影响的图片、资料，提高了学生主动搜集信息、表达交流的能力，培养了学生关心爱护生物圈、关注社会的情感。教师予以评价、鼓励。
环境污染及其生物修复的研究
第24卷第2期 2004年5月 承德民族师专学报 Jo urnal o f Chengde Teacher s'College for Nationalities Vo l .24No .2M ay.2004 收稿日期:2003-06-05 作者简介:张温典(1965-),女,承德民族师专化学系副教授。 环境污染及其生物修复的研究 张温典1 , 姚钢乾 2 (1.承德民族师专, 河北 承德 0670002.承德旅游职业学院, 河北 承德 067000) 摘要:随着人类生活水平的提高,各种各样的污染越来越严重,环境污染对人类造成的伤害日渐明显,引起了人类高度的重视。人类治理环境污染的方法越来越多,也更加完备。特别是生物治理的方法,由于它无第二次污染的优点,现已广泛被研究和应用,它会给环境污染的治理带来光明的前景。本文介绍了环境污染的类型,可以对污染的环境进行修复的各种重要微生物。 关键词:环境污染;治理方法;生物修复 中图分类号:X 172 文献标识码:B 文章编号:1005-1554(2004)02-0054-03 1 环境污染的类型 随着人类生活水平的日益提高,相应产生越来越多的生活污水、人粪便,有机固体废弃物(包括厨余),生活用品废弃物等生活垃圾。随着现代工业的不断发展,工业合成的非天然物质日益增多。例如:有机磷农药、有机氯农药、塑料、合成洗涤剂等,不宜被现存的微生物分解,它们在土壤和水中停留的时间较长,严重污染环境。同时工业产生废水。废水源源不断地排入江、河、湖、海,严重污染水体。由于长期的污、废水灌溉农田和废水的土地处理,有机固体废弃物的填埋处置,造成地下水和土壤的严重污染。各种类型的工厂和汽车产生大量的废气,废气中含有CO 、CO 2、NOx 、SO 2、H 2S 、NH 3、碳氢化合物、酚、氰、粉尘及附着在其上的各种微生物,甚至致病的微生物。人类健康受到极大损害。SO 2和NOx 导致酸雨产生。大量CO 2排入大气引起世界性气候异常,引起全气球行性温室效应和厄尔尼诺现象。氮氧化合物和碳氢化合物经阳光下反应形成光化学烟雾,含有的有害物质如NO 、O 3和过氧乙酰硝酸酯(PAN )等,造成大气二次污染,引起人类许多疾病。50年代后公害问题相继发生。美国洛杉矶的光化学烟雾、伦敦烟雾、日本四日市的哮喘病、熊本由于汞引起的水俣病及神通川骨痛病,均对人类造成极大伤害。总而言之,废水、废气、固体废弃物三大公害严重污染人类的生存环境。我们国家的环境污染问题 的解决已迫在眉睫。 2 对污染环境的常规治理方法 为了治理有毒污染物的污染,使用物理的、化学的或物理化学的方法对环境进行修复。最传统的修复方法是将污染的土壤挖出,卫生填埋或施用土壤改良剂等进行土壤修复,或者是将污染的地下水抽出来处理进行地下水修复。如今已开发出多种新的物理和化学修复方法。例如物理修复采用污染物萃取技术或热处理技术去除污染物;化学修复使用氧化还原剂,如氧化物、过氧化物,还使用光解、紫外—氧化处理和还原脱氯等方法分解污染物;物理化学法有固化法、玻璃化法、电化学法、空气吹脱法以及热频加热等。3 生物修复的方法 由于生物修复法与物理法、化学法相比,具有经济高效的优点,更重要的是可以达到无害化。微生物是对废弃物进行生物处理,净化环境的工作主体。在自然界中存在许多优良菌种,有的可以快速的降解对环境的污染物。使得微生物在环境保护和环境治理中,在保持生态平衡方面与其他生物一样起着举足轻重的作用。微生物有其容易发生变异的特点,随着新污染物的产生和数量的增多,微生物的种类可随之相应增多,显现出更加多样性。这使其又有别于其他生物,在环境污染治理中,微生物的作用更独树一帜。 3.1 可用于治理环境污染的微生物 自20世纪70年代以后,许多极端环境生活的微生物引起了人们的极大兴趣和关注,开发极端微生物资源来修复环境有着广阔的前景。降解微生物 — 54—
环境污染与生物净化专业课 复习资料
1污水可生化性：指沸水中所含的污染物在微生物的代谢作用下改变化学结构从而改变化学和物理性能所能达到的生物降解程度。 判定方法①BOD/COD >0.45 污水可生化性好0.3—0.45可生化处理0.25-0.3较难生化处理＜0.2不易直接采用生物法处理②BOD/TOD >0.4污水有很好的可生化性0.2-0.4可生化性较好<0.2可生化性极差 2耗氧曲线：耗氧量随时间而变化的曲线 ①内源呼吸曲线：微生物耗氧量仅与微生物量有关，好氧速率恒定为直线，若基质耗氧曲线与内源呼吸曲线重合，该 有机物既不会被分解，也不会抑制微生物生长。 ②基质耗氧曲线位于内源呼吸线上方，说明有机物浓度高，微生物代谢速度快，耗氧速度也快，随着有机物浓度降低， 微生物进入内源呼吸期，最后与内源呼吸曲线平行。 ③基质曲线位于内源呼吸曲线之下，有机污染物对微生物有抑制作用，其与内源呼吸曲线距离越远，对微生物抑制作 用越强。 3同化作用：微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物体的作用（合成代谢）。 4异化作用：高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简，并逐级释放能量的过程（分解代谢）。--完全代谢：①好氧代谢：完全将有机物分解为二氧化碳和水，氢以氧为受氢体。②厌氧分解：在厌氧微生物或兼性微生物作用下有机物被分解成简单有机物和无机物，再由专门的产甲烷菌变成甲烷，二氧化碳能量，有机物、含氧化合物为受氢体。 5微生物生长的影响因素 ①温度 ②PH ③溶解氧 ④有毒物质 6微生物的生长规律 ①适应期 ②对数期 ③减速增长期 ④内源呼吸期（衰亡期） 7活性污泥法：利用悬浮生长的微生物絮体（称为活性污泥：含有细菌、真菌、原生动物、后生动物），处理有机废水的一类好氧生物的处理方法。 （1）活性污泥法的过程： ①吸附;先在水解酶作用下把大分子变成小分子，小分子借助酶作用渗透到细胞内。 ②氧化：进入细胞内的污染物被彻底氧化为二氧化碳和水。 （2）流程图:略 （3）曝气的两个作用：①使活性污泥处于悬浮状态，污水与污泥充分接触。②向活性污泥供氧，保证微生物的正常生长与繁殖，保证微生物正常需求。 （4）活性污泥的指标：活性污泥法处理的关键在于有足够的数量和性能良好的活性污泥。数量用浓度表示，性能表现在絮凝性、沉淀性上。 ①污泥沉降比（sv）指一定量的曝气池混合液静置30分钟后，沉淀污泥与原混合液的体积比。 ③污泥浓度（MLSS/MLVSS）指一升混合液内所含的悬浮固体量。 ④泥容积指数（SVI）指曝气池混合液经30分钟沉淀后一克干污泥所占有沉淀污泥容积的毫升数，单位为毫升每克。 SVI=SV/MLSS （5）活性污泥法工艺控制参数①污泥负荷（L）特指在活性污泥法中，一般将有机底物与活性污泥的质量比值（F/M）及单位质量活性污泥或单位体积曝气池在单位时间内所承受的有机物量。（L=QS/VX Q-废水流量S-BOD浓度V-曝气池容积X-混合液悬浮固体的浓度）②污泥龄：表示曝气池内活性污泥平均增长一倍所需的时间。 （6）污泥负荷与处理效率的关系：在一定的污泥负荷范围内，随污泥负荷的升高，处理效率将下降。 （7）污泥负荷对活性污泥特性的影响：一般，SVI—BOD曲线（具有多峰的波形曲线），有三个低SVI值得负荷区和两个高SVI值得负荷区。 （8）曝气池分类：①按废水的流态：推流式、完全混合式②按供氧方式：鼓风曝气、机械曝气 （9）活性污泥法分类 ①传统活性污泥法②完全混合活性污泥法③阶段曝气活性污泥法④吸附再生活性污泥法⑤渐减曝气法 （10）污泥膨胀的特征：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性变差，SV值增大，SVI达到300以上，大量的污泥流出，出水浑浊，导致二次沉淀池难以实现固液分离，回流的污泥浓度低。采取的措施：控制曝气量、调节pH值，调整
生物技术水污染治理
生物技术在水污染环境领域中的应用 随着工业的高速发展,水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境,制约着社会和经济的进一步发展,因此,水污染控制成为全世界共同关注的问题。目前的水处理技术中,生物处理法已成为世界各国控制水污染的主要手段,尤其是现代生物技术将成为水污染控制领域重点开发和应用的技术手段,主要应用于废水处理、生物修复以及微生物水处理剂等方面。 环境生物技术的起源,可以追溯到一百多年前的活性污泥工艺的发展,其理论和实用技术,在这一百多年来得到不断发展和进步,并得到广泛应用,对控制环境污染和改善环境质量起到了重要作用。环境生物技术是由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科, 是应用生物圈的某部分使环境得以控制, 或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术。广义的环境生物技术涉及面很广, 凡自然环境中涉及环境控制的一切与生物技术有关的技术, 都可归纳为环境生物技术。包括环境中污染物的生物减少、污染场地的生物修复(和无害化、无污染生物产品如生物可降解材料的开发应用等等。 废水生物处理是利用微生物的生命活动过程,对废水中的污染物进行转移和转化,从而使废水得到净化的处理方法。生物处理环境污染,是中国新世纪面临的重大课题。以环境污染的生物处理为主,中国已开展了环境微生物学的基础和应用方面的研究,为含重金属废水、石油废水、印染废水、油脂废水、农药废水以及城市生活垃圾、生活污水等的处理,提供了效果好、投资省、运行成本低的生物处理技术和设备。废水生物处理技术发展迅速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟,所以这里只介绍固定化等新兴技术。 1.固定化微生物技术 固定化微生物技术,是生物工程领域中的一项新技术。进入20世纪80年代后,国内外开始应用这种具有独特优点的新技术,来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质,一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造,将这些高效专性菌,如脱色菌、脱氮菌、脱磷菌、假单胞菌等进行固定化后,菌体密度提高,大大提高了处理效率,尤其是对难降解有毒物质具有明显优势。国内有人利用新研制的聚集- 交联固定化细胞技术,将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上,投加于“厌氧- 好氧- 生物滤池”工艺流程中处理印染废水,结果表明:出水色度极低,处理后的水可回用。 2.生物强化处理技术 为了提高废水处理的效果,而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种,或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有: (1)高浓度活性污泥法。以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理,加快反应速度。日本采用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水,取得显著效果。(2)生物- 铁法。在普通活性污泥中加入无机盐,多用铁盐(氢氧化铁或氧化铁粉)形成生物铁絮凝体活性污泥,具有高浓度活性污泥法的特点,主要用来提高除磷效果。(3)生物- 活性炭法。综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者产生协同增效作用。在该系统中,每1 g活性炭可去除1～3gCOD,分解废水毒性能力明显增强,同时提高脱氮水平。 3.生物反应器技术 生物反应器技术,是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物