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污染环境的微生物修复组长：马星宇组员：李硙、刘俊、路超、庞鹏鱼、裴录萍、饶鑫、孙兆林、陶夏秋、王瑞雪、肖谋耀指导老师：黄志宏第一节、环境中的微生物一切生物都离不开周围的环境，它们不断适应着变化中的环境，反过来又不断以自身活动影响着环境。微生物在自然界循环的作用生物修复的基本概念•什么是生物修复?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净化速度缓慢由于三方面的原因生物修复技术系统中添加氮、磷等营养盐接种、驯化高效菌自然条件下DO不足营养盐缺乏高效菌生长缓慢供氧快速去除污染物生物修复的基本概念•生物修复的优点①污染物原地被降解②修复时间较短③操作简便费用少④环境影响小•生物修复的局限①需对目标地详细调查②微生物易受周围条件的影响③某些环境下污染物去除不完全•生物修复的类型指污染土壤或水体不经搬动或输送，在其原位和易残留部位之间进行原位处理。原位生物修复易位生物修复•用于生物修复的微生物及其他生物–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）–植物及超积累植物•用于生物修复的微生物及其他生物三唑磷降解菌mp-4（Ochrobactrumsp.）国际首次报道能降解三唑磷的高效菌株，大田水稻上的三唑磷农药降解效果90%以上。•用于生物修复的微生物及其他生物24h内完全矿化500mg/kg的甲基对硫磷，效果稳定，降解谱广，能降解对硫磷、辛硫磷、马拉硫磷、敌敌畏、乐斯本等有机磷农药。甲基对硫磷降解菌DLL-1（Pseudomonasputida）•用于生物修复的微生物及其他生物DDT降解菌株DB-1（Sphingomonassp.）菌株DB-1的电镜照片对照处理DDT降解的紫外扫描图谱10d中对DDT的降解率在75.7-83.6%之间。第二节污染环境的微生物修复案例第二节污染环境的微生物修复案例第三节微生物污染修复原理•微生物对污染的避性一、形态学造性具有荚膜（它是污染物进入细胞内的最重要的屏障）二、生理学避性1.沉淀作用（产生某些物质，该物质能够和溶液中的污染物发生化学反应，形成不溶性化合物的过程）2.胞外络合作用（产生某些物质并且分泌到胞外时，有些物质具有络合金属的能力。）3.细胞壁结合作用（与细胞壁的化学成分和结构有关）第三节微生物污染修复原理•微生物对污染的结合、钝化作用在酿酒酵母中除发现可结合固定重金属的金属硫蛋白、重金属螯合肽外，还发现细胞膜上存在对铜有高度亲合性的Ctrlp蛋白•微生物对污染的降解与转化1、微生物对金属离子的转化作用自然界中有一些特殊微生物，它们对有毒金属离子具有抗性，可以使金属离子发生转化。通过甲基化作用、还原作用、氧化作用2、微生物对有机污染物的分解转化作用微生物能够分解转化许多有机污染物，降低它们的生物毒性或使毒性完全消失。农药——许多微生物能够降解农药；第三节微生物污染修复原理•微生物对污染的降解与转化•石油：•（1）烷烃的分解过程是逐步氧化，微生物攻击链烷的末端（次末端）甲基，由加氧酶催化生成相应的醇、醛（酮）和酸（酯），而后经β-氧化，形成短链脂肪酸和乙酰CoA进入三羧酸循环。R-CH2-CH3R-CH2-CH2OHR-CH2-CHOR-CH2COOHβ－氧化MFOMFOMFO第三节微生物污染修复原理•微生物对污染的降解与转化•石油：环烷烃降解途径第三节微生物污染修复原理•微生物对污染的降解与转化•石油：芳香烃被微生物降解时，如有侧链，一般先从侧链开始氧化。然后发生芳香环的氧化：由加氧酶氧化为邻苯二酚（儿茶酚），二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环（如苯）。多环芳烃的生物降解，现先是一个环二羟基化、开环，然后第二个环以同样的方式降解。由于大部分咔唑类、噻吩类杂环化合物的化学键相当牢固，在常温常压下，化学法几乎不可能降解石油中有机硫、有机氮及其它难以降解的杂环化合物。第三节微生物污染修复原理•质粒与微生物的抗性质粒是一种独立于细菌染色体外、共价闭环的双链环状DNA分子。在一般条件下，质粒的得失对细菌生长影响不大，但在特殊环境中，质粒的存在与否对细菌的生存与发展是至关重的。抗药质粒—能分解各类抗生素抗性质粒污染物外排质粒—参与将污染物排出体外质粒降解性质粒（类型多）—能降解各类污染物载体质粒石油降解质粒降解性质粒农药降解质粒化工污染物降解质粒抗重金属离子质粒这些质粒有的可单独产生抗性功能，有的要与细菌染色体编码的产物共同发挥作用才能产生抗性。第四节微生物修复类型及影响因素原位生物修复原位微生物-植物联合修复有机黏土法土地耕作法生物冲淋法生物注气法生物通气法生物培养法投菌法易位生物修复预制床法堆制法泥浆反应器法生物堆层修复技术直接向遭受污染的土壤介入外援的污染物降解菌。向污染生境中添加外源生物活性物质。预制床法是一种用于土壤修复的特制生物床反应器，包括供水及营养物喷淋系统、土壤底部的防渗衬层、渗滤液收集系统及供气系统等在土壤含水层之上，即不饱和层通入空气，为耗氧微生物提供最终电子体。利用人工合成的有机黏土取出污染物。将含有污染物的土壤挖出来，堆积在不透水的衬层上，在堆放的土壤中设置通气管道，通入空气或氧气，或抽真空以促进污染物的好氧降解，含有营养物质的液体喷淋在土壤表面，以促进微生物的活性，渗滤液被手机并循环与堆积土壤中。在污染土壤上栽种对污染物吸收力高、耐受性强的植物，利用植物的特殊修复作用，从土壤中取出污染物。堆制是在人工控制的条件下，使有机废物发生生物稳定作用的过程。将空气加压后注射到污染地下水的下部，气压将加速地下水和土壤中有机物的挥发和降解。将含氧和营养物的水补充到亚表层，促进土壤和地下水中污染物的生物降解将污染土壤从污染点挖出放到一个特殊的反应器中处理对污染土壤进行耕犁处理，在处理过程中结合农业措施，尽可能地为微生物提供一个良好地生存条件，从而使微生物的代谢活性曾去啊不过，保证污染物的降解在土壤各个层次都能发生。原位-异位联合修复技术冲洗-生物反应器法土壤通气-堆制法用水冲洗土壤中的污染物，并将含有该污染物，并将含有该污染物的废水经回收系统引入生物反应器中，同时连续供给营养、氧气和降解菌以清除污物采用生物通气法驱除污染土壤中易挥发的有机污染物，然后在进行堆制式处理，清除难挥发的有机物。第四节微生物修复类型及影响因素影响因素–营养盐：需添加氮、磷营养元素–电子受体：•可通过对土壤鼓气或添加产氧剂的方式来提供DO作为有机物降解的电子受体；此外，硝酸根、硫酸根、铁离子也可作为有机物降解的电子受体。–共代谢基质–污染现场和土壤特性：•土壤特性影响污染物和微生物的相对活性，最终影响生物修复的速度和程度。–有毒有机污染物的物理化学性质谢谢！