緒論7/20/202311.1環境概述人類的環境是作用于人類這一主體（中心事物）的所有外界影響和力量的總和，它可分為社會環境和自然環境兩種。環境科學所研究的環境，總是以人類作為中心事物的自然環境。7/20/20232環境概念《中華人民共和國環境保護法》第二條規定：環境，是指影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區、風景名勝區、城市和鄉村等。7/20/202331.人類與環境密切的聯系（1）人類是環境的產物7/20/20234環境環境（2）人類通過生產或生活活動與環境發生聯系人類社會物質能量CDA廢棄物B?人類的生存和發展要占據一定空間?不斷從環境中獲取物質和能量?人類的新陳代謝和消費活動排放廢棄物?環境把所受到的影響反過來作用于人類7/20/20235（3）產生了環境問題人類向環境索取資源的速度超過了資源本身及其替代品的再生速度。生態破壞7/20/20236主要表現具體方面后果生態破壞濫伐森林自然植被的破壞不合理的灌溉CO2、氟氯烴的排放捕獵、環境破壞對環境調節的功能下降水土流失、土壤荒漠化土壤鹽堿化溫室效應、O3層的破壞物種滅絕速度呈現加速的趨勢7/20/20237（3）產生了環境問題人類向環境排放廢棄物的速度超過了環境本身的自凈能力。環境污染7/20/20238主要表現具體方面原因環境污染大氣污染水污染土壤污染固體廢棄物污染噪聲污染放射性污染海洋污染“三廢”排入江河湖海來自生產生活來自交通、工廠“三廢”排入土壤來自放射性物質“三廢”排入海洋“三廢”排入大氣7/20/202391.2環境修復1.2.1環境修復的概念修復：借助外界作用力使某個受損的特定對象部分或全部恢復到原初狀態的過程。恢復：部分受損對象原初狀態

改建：部分受損對象人為期望的自然特點

重建：完全喪失功能的對象恢復至原初水平7/20/202310坡面治理

a.梯田修建水平梯田為什么能減少水土流失？改變坡面水流路線、降低水流速度；就地攔蓄水分，促進泥沙就地沉積。坡面水流坡面水流7/20/2023117/20/202312重建----恢復植被，重建生態系統a.

防風固沙林生態恢復技術

b.植草生態恢復技術種群的選擇：適地和有利用價值的原則，選擇抗風沙、耐干旱、耐貧瘠、生長快、枝葉稠密、防護性能強、經濟價值高、易繁殖、壽命長種群匹配：7/20/202313梭梭塔克拉瑪干公路兩邊的綠化帶，靠抽取沙漠地下水進行滴灌生長，據說僅此一項每年耗資近3000萬元7/20/202314抗高溫、抗嚴寒、抗干旱的沙拐棗7/20/202315采用的方法：物理修復、化學修復和生物修復方法7/20/2023161.2.2生物修復概念

生物修復是指利用生物特別是微生物催化降解有機污染物，從而修復被污染環境或消除環境中污染物的一個受控或自發進行的過程。生物修復的目的是去除環境中的污染物，使其濃度降至環境標準規定的安全濃度以下。7/20/202317凈化速度緩慢由于三方面的原因生物修復技術系統中添加氮、磷等營養鹽接種、馴化高效菌自然條件下DO不足營養鹽缺乏高效菌生長緩慢供氧快速去除污染物1.2.3生物修復的基本指導思想7/20/2023181.2.3生物修復技術的特點優點：投資費用省（30%-50%）：eg.日本：土壤，生物修復：4000日元/m3，物理修復：5-10萬日元/m3，美國軍事環境中心：土壤，230-300美元/t，燃燒法740美元/t對環境影響小，能有效降低污染物濃度：無二次污染，永久消除適用于在其他技術難以應用的場地，而且能同時處理受污染的土壤和地下水，費用低。7/20/202319局限性耗時長：生物的新陳代謝，植物修復生命周期長生物體對污染的不可利用性

污染物對生物的毒性

多種污染物與有機化合物共存時，細菌會選擇天然有機化合物

污染物的不完全降解微生物活性受溫度和其他環境條件的影響，7/20/2023201.3生物修復的產生與發展7/20/2023211989年3月24日，Exxon石油公司Valdez號油輪在Alaska的PrinceWilliam海灣觸礁，發生溢油事故，泄漏到海灣的原油達4200萬升，污染的海岸線長達500—600km，美國Ｅxxon公司和美國環保局聯合實施的“阿拉斯加研究計劃”。采用原位生物修復技術，通過向污染海域投加N、P營養物（親油性肥料：氮源是含尿素的油酸,磷源是三磷酸酯），促進自然存在的降解菌的生長，從而強化石油污染的生物降解處理結果表明，同未施加營養物的水域相比，噴施營養物的區域，石油污染程度明顯減輕，并且未向周圍水域擴散阿拉斯加海岸的漏油事件成為生物修復技術發展的里程碑。7/20/202322工人正在向被石油污染的海灘噴灑營養液，促使吃石油的細菌長起來7/20/202323

歐洲各國如德國、丹麥、荷蘭對生物修復技術非常重視，全歐洲從事該項技術的研究機構和商業公司大約有近百個，他們的研究證明，利用微生物分解有毒有害物質的生物修復技術是治理大面積污染區域的一種有價值的方法。美國國家環保局、國防部、能源部都積極推進生物修復技術的研究和應用。美國的一些州也對生物修復技術持積極態度，如新澤西州、威斯康星州規定將該技術列為凈化受儲油罐泄漏污染土壤治理的方法之一7/20/202324美國從1991年開始實施“超基金項目”，美國能源部制定了90年代土壤和地下水的生物修復計劃，并組織了一個由聯邦政府、學術和實業界人員組成的“生物修復行動委員會”(BioremediationActionCommittee)來負責生物修復技術的研究和具體應用實施。

7/20/202325世界上不同國家對生物修復方面的研究開發有3個特點：①歐洲－強化和改進，處理特定化學污染物②美國－土壤水體的整治和修復③日本－全球性環境問題(生物制氫、CO2固定）我國處于中試，小試階段，國內開展生物修復研究較早的有中科院沈陽應用生態所、南京土壤所、中國農業大學、西南農業大學等科研單位和大專院校。7/20/202326按生物類型分1、微生物：（通常所稱的狹義上的生物修復）：直接將外源降解性微生物接入土壤或水體，依靠其特有的代謝活動，清除污染物，需要提供氧氣添加氮磷營養鹽①利用土著微生物代謝能力的技術②活化土著微生物分解能力的方法----生物強化③添加具有高速分解難降解化合物能力的特定微生物（群）的方法1.4生物修復技術的類型7/20/202327微生物修復的影響因素營養鹽：需添加氮、磷營養元素電子受體：可通過對土壤鼓氣或添加產氧劑的方式來提供DO作為有機物降解的電子受體；此外，硝酸根、硫酸根、鐵離子也可作為有機物降解的電子受體。共代謝基質污染現場和土壤特性：土壤特性影響污染物和微生物的相對活性，最終影響生物修復的速度和程度。有毒有機污染物的物理化學性質7/20/202328植物修復（Photoremediation）植物修復的特點可同時去除有機污染物和重金屬、放射性核素，適用于大面積、低污染的位點。環境中金屬污染的去除已有方案：場外修復，先將土壤挖掘、轉移，再去除金屬離子；微生物修復：生物量小，從而吸收量小，同時生物體過小難以進行后處理；植物修復特點：生物量大，從而吸收量大，同時易于進行后處理。7/20/202329我們利用哪種植物進行生物修復？如果某種植物能超量積累重金屬含量超過1%~3%，就有希望用于土壤重金屬污染的生物修復過程適應重金屬脅迫的植物不吸收或少吸收重金屬將吸收的金屬鈍化在植物的地下部分大量吸收金屬的同時正常生長可在金屬污染土壤中生產符合環境標準的農產品通過栽種植物積累金屬，收獲后進行植物提取環境中金屬污染的去除7/20/202330不吸收或少吸收重金屬

7/20/2023317/20/202332隨著近年來生物修復技術的飛速發展、生物修復的內涵不斷豐富。除了傳統的生物修復外，還發展起來了:動物物修復(phytoremediation)：

可以把污染土壤直接投喂給動物，如蚯蚓、線蟲等進行研究。土壤中的蚯蚓可以吸收或富集土壤中的殘留農藥，并通過代謝作用把部分農藥分解為低毒或無毒產物。在土壤中還有很多的小動物群，如跳蟲、蜈蚣、蜘蛛、土蜂等，都可以對土壤中的農藥有一定的吸收和富集作用，可以去除土壤中的部分農藥。生態修復(eco-remediatton)：生物或微生物－轉移，轉化，降解－強化自身的自凈能力。真菌修復(mycoremediation)7/20/202333概念比較與生物修復概念相近或相似的表達有：生物恢復、生物清除、生物再生、生物補救、生物整治、生物凈化。生物凈化強調的是自然環境系統利用本身固有的生物體進行的環境無害化過程，是一個自發的過程。

生物修復更強調人們有意識地利用生物體進行環境無害化。與生物處理的區別：兩者原理一致，但生物修復側重于受污區域的原位生物處理。7/20/202334（2）按修復受體分類：環境要素土壤、河流、湖泊、海洋、地下水、大氣、礦區、垃圾場生物修復。（3）按修復場所分類：生物強化修復原位生物修復人工生物修復生物接種修復異位生物修復

原位異位聯合

7/20/202335原位生物修復是在污染的原地點進行，采用一定的工程措施，但不人為移動污染物，不挖出土壤或抽取地下水，利用生物通氣、生物沖淋等一些方式進行。異位生物修復是移動污染物到臨近地點或反應器內進行，采用工程措施，挖掘土壤或抽取地下水進行。7/20