污染环境的微生物修复

污染环境的微生物修复•制作成员：第二小组全体成员•指导老师：黄志宏老师•制作时间：2012年12月23日•交流qq：751229828（欢迎各位批评指正）基本概念定义（Definition）：生物修复（Bioremediation）是指利用生物特别是微生物的生物转化或降解的方法，将存在于土壤、地下水和海洋等环境中有毒、有害的污染物去除或消除，从而使污染生态环境修复为正常生态环境的工程技术体系。生物修复包括微生物修复、植物修复以及水生生物修复等种类，其中以微生物修复最为常见。环境中的微生物•环境微生物系统一切生物离不开周围的环境，他们与环境之间的关系是相互作用，形成一个系统。微生物与不同环境之间也形成各种生态系统。三大系统土壤微生物系统土壤是微生物最适宜的生存环境，含有其生长繁殖及生命活动所需的各种条件。水体微生物系统水体含有微生物所需的各种环境，是微生物的天然生活环境。空气微生物系统空气中有较强的紫外辐射，也较为干燥，温度变化大，缺乏营养，所以空气不是微生物生长繁殖的场所。土壤微生物系统•土壤空隙以及表面含有一定空气以及水分，土壤中含有丰富的有机质以及多种矿物质。•土壤pH值一般在3.5~8.5之间，多数在5.5~8.5之间，甚至不少土壤pH值接近中性，适合大多数微生物的生长需要。•土壤的保温性也强，使其成为微生物活动最适宜的场所。“天然培养基”水体微生物系统•在自然界的水体中，一般营养物质较为缺乏，多数微生物常在饥饿的状态下生活。•湖泊、水库、池塘、河流等地表水的微生物大部分来自于土壤、生活污水、动植物残余及其排泄物。•沿岸水体由于有机物较多，其种类和数量也多，通常具有异养菌、自养菌、藻类、水生藻状真菌、原生动物等微生物。空气微生物系统•空气中的微生物主要来自于地面的扬尘、飞溅的污液以及动植物体表的脱落物。•空气中的微生物能借助气流作远距离的传播。•一般情况下，人、动物密集的地方空气中微生物多，如：街道、宿舍、畜舍；而一些自然场所如：海洋、森林、终年积雪的山脉、高纬度地带的空气中微生物少。雨雪过后的空气干净，微生物极少。•在空气中存活时间较长的主要有芽孢杆菌、野生酵母菌、原生动物及微型动物的胞囊等。微生物污染修复原理一、微生物对污染物的避性。二、微生物对污染物的结合、钝化作用。三、微生物对污染物的降解与转化。四、质粒与微生物的抗性。五、微生物对污染物的外排。微生物对污染物的避性在环境污染情况下，微生物种群和群落的分布会有所改变，从生态学角度避开污染环境和污染物。（一）、形态学造型有些微生物具有荚膜，是微生物进入细胞的屏障。（二）、生理学避性1.沉淀作用2.胞外络合作用3.细胞壁结合作用微生物对污染物的结合、钝化作用•比如在酿酒酵母中发现除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和性的Ctrlp蛋白，此蛋白含406个氨基酸，在酿酒酵母的11号软色体上还存在编码镉结合蛋白的Cad2基因。微生物对污染物的降解与转化一、对金属离子的转化作用环境中长期存在的结果使自然界形成了一些特殊微生物，它们对有毒金属具有抗性，可以使金属离子发生转化，对微生物而言这是一种很好的解读作用。Hg、Pb、Sn、Se和As等金属或类金属离子都能够在微生物作用下通过氧化、还原作用而失去毒性。二、对有机污染物的分解转化作用很多污染物多途径进入环境后较难降解消失，结果对生态环境造成极大的危害。微生物能分解转化这些物质，降低污染物的生物毒性或者使其毒性完全消失。质粒与微生物的抗性•细菌质粒带有能复制、分离和控制拷贝数的基因,以及在生长条件下并不需要的一些辅助性表型遗传功能的基因。这些额外遗传功能包括细菌素合成,介导细菌与细菌的交配、抗生素的抗性、毒性重金属的抗性及其他活性,其中有些对于细菌的代谢很重要,如乳糖发酵和氢的摄入等。微生物对污染物的外排•微生物除了分解转化污染物外，还能将进入体内的污染物排除体外。如：1、在金色葡萄糖球菌的革兰阳性细菌中存在对镉、锌离子外排的CadCA阳离子外排系统；2、在自养产碱杆菌中存在对钴、锌、镉外排的CzcCBAD系统；3、目前在细菌中发现的两种外排铜的抗铜系统：一种是存在于丁香假单胞菌中的抗铜Cop系统;另一种是在大肠杆菌中发现的Pco系统。污染环境的微生物修复具体实例一、土壤污染的微生物修复二、富营养化水体的微生物修复三、地下水污染微生物修复四、海洋石油污染的微生物修复土壤污染的微生物修复•1.重金属污染修复•微生物虽然不能将重金属降解而去除，但可以将其积累在菌体内使之得到固定、移动或转化，改变其在环境内的迁移特性和形态，降低它的毒性，从而进行生物修复。•2.土壤石油污染修复•有机污染物的生物可利用性是影响生物修复的重要因素。土壤中分离得到的一些烃类降解微生物种详见下表：土壤中分离得到的一些主要烃类降解微生物种属细菌真菌假单胞菌木霉节细菌青霉棒杆菌曲霉黄杆菌无色杆菌微球菌分枝杆菌富营养化水体的微生物修复蓝藻爆发•目前在富营养化的水体生物修复中以投加微生物制剂的方式较多，也取得较好效果。国际上目前使用的制剂有日本琉球大学比嘉照夫教授发明的EM、美国ProbioticSolutions公司研制的Bio-energizer和美国Alken-Murry公司开发的Clear-flo等。地下水污染微生物修复地下水污染微生物修复主要来源：地下水污染主要来自于污染物泄露以及事故性排泄，另外，垃圾填埋场浸出液渗漏也是重要的污染源。处理方法：常用的是通过注射井向含水层内通入氧气及营养物质，依靠微生物进行分解。海洋石油污染的微生物修复海洋石油污染的微生物修复•微生物降解是是有污染的重要途径。当前，加速海洋石油污染降解的生物修复方法有以下三种：（1）加入具有高效降解能力的菌株（接种石油分解菌）（2）使用分散剂，即表面活性剂，增加石油与海水中微生物接触的表面积（3）使用氮磷营养盐微生物修复主要存在问题•1、不能降解所有进入环境污染•2、特定的微生物只能降解特定的污染物，结构稍变得化合物就可能不会被同一微生物酶分解•3、微生物活性受到温度和其他条件影响谢谢大家！