?综 论?
多环芳烃污染环境的控制与生物修复研究进展
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T he Po llution Contro l of Po lycyclic A rom atic H ydrocarbons and the R esearch P ro spect of B io rem ediation
张金丽(集美大学生物工程学院,厦门361021)郑天凌(厦门大学生命科学学院,厦门361005)
摘要 该文介绍了多环芳烃的形成机理和在环境中的污染现状;讨论了多环芳烃环境污染的控制途径、微生物降解机理和生物修复的方法,并对其它生物在多环芳烃生物修复中的作用进行了讨论。
关键词:多环芳烃;生物降解;生物修复;污染控制
Abstract T he paper introduces the fo r m ing m echanis m of PA H s and the current status of po lluti on in the environm ent ,and discusses the pathw ay of contro lling the PA H s po lluti on ,the m echanis m of m icrobial degradati on and the m ethod of bi o re 2m ediati on ,and also app roaches the ro le of o ther bi o logy in the bi o rem ediati on repair of PA H s
.Key words :Polycyclic aro matic hydrocarbon s ;B iodegradation ;B iolog ical repa ir ;Polluti ng con trol
3 本研究承国家自然科学基金(30070157)及教育部科学技术研究
重点项目基金(99180)资助。
多环芳烃(Po lycyclic A rom atic H ydrocarbon s ,PA H s )是一类广泛分布于天然环境中的有毒有机污染物,其主要来源于有机物的不完全燃烧或热解过程。通常指含有两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列的稠环化合物。多环芳烃具有疏水性、蒸气压小及辛醇—水分配系数高的特点。随着苯环数量的增加,其脂溶性越强,水溶性越小,在环境中存在时间越长,遗传毒性越高,其致癌性随着苯环数的增加而增强。在世界范围内每年有约43000吨PA H s 释放到大气中,同时有230000吨进入海洋环境。由于其较高的亲脂性,进入海洋环境中的PA H s 易分配到生物体和沉积物中,并通过食物链进入人体,对人类健康和生态环境具有很大的潜在危害,已引起各国环境科学家的极大重视。因此,探讨环境中多环芳烃的形成机理和污染状况,并进一步研究其污染的控制与修复问题对当前全球性环境保护具有重要的意义。
1 多环芳烃的形成机理
多环芳烃的形成可分为人为和天然两种,前者是污染的主要来源。多环芳烃的形成机理很复杂。一般认为多环芳烃主要是由石油、煤炭、木材等含碳氢化合物的不完全燃烧以及在还原气氛中热分解而产生的。有机物在高温缺氧条件下,热裂解产生碳氢自由基或碎片,这些极为活泼的微粒,在高温下又立即热合成热力学稳定的非取代的多环芳烃。如苯并[a ]
芘(B ap )是一切含碳、
氢燃料和有机物热解过程中的产物,由于性质稳定、毒性大、易于测定,常被用作PA H s 总量的代表,其合成的最适宜温度为600—900℃,整个形成过程为一系列自由基反应。2 环境中多环芳烃的污染与分布
有机物不完全燃烧产生的多环芳烃广泛地散布在环境中,目前在多种的环境介质中都检出了
PA H s ,包括空气、
水、土壤、沉积物、石油、焦油类和食品等。自然界中一些生物如细菌、藻类等可以合成PA H s ,火山活动及森林火灾也可以产生PA H s ,但这些自然过程产生的PA H s 量少,构成环境中多环芳烃的天然本底。而人类活动,如石油、煤等化石燃料的不完全燃烧、石油炼制中废物排放、海上石油开发和石油运输中的溢漏等是环境中PA H s 高浓度污染的主要来源。2.1 大气中的PA H s
有机物不完全燃烧产生的PA H s 有150多种,它们主要吸附在烟尘颗粒物上,随着颗粒物的飘动发散在环境各处。经研究测定多环芳烃中95%是吸附在<7Λm 的颗粒物上,其中60%—70%集中在1.1Λm 以下的颗粒物中。而粒径在0.5—5Λm 的颗粒物可直达肺泡而沉积,在人体内器官组织微粒中混合功能氧化酶系统存在下,生成多种代谢衍生物,有的是重要的致癌物,严重危害人体健康。
大气监测表明,空气中PA H s 的浓度通常只是
几ng m 3
,但其大小随地理位置、
季节变化和气象条件的不同而变化很大。工业区上方空气中B aP 的浓
度通常要高于周围空气的几个数量级。工业区与非工业区土壤和大气中B aP的含量见表1。城区交通干线空气中PA H s的污染较为严重。冬季采暖期空气中PA H s的含量也极易超标。
表1 工业区与非工业区土壤和大气中BaP含量
采样区
土壤(Λg g)大气(Λg 100m3)小麦、玉米地稻谷地工业
N X±SD N X±SD N X±SD降尘量(100m km3 月)
工业区17229.4±133.023179.7±85.5208.76±4.81164.0±62.4非工业区160.8±0.7183.6±2.9210.05±0.0427.0±11.9
2.2 水和沉积物中的PA H s
近年调查表明,国内外各种水体都普遍受到PA H s污染,包括地下水、自来水、湖水、河水和海水。我国饮水卫生标准规定B aP不得超过10ng 1 (GB5749—85)。大量检测表明清洁区的自来水B aP 的浓度一般在0.2—5.0ng l,污染的井水则高达15ng l。地面水中B aP的浓度变化很大,可在1.1—350ng l之间变化,主要是与进入水体的废水种类和处理程度有关。地面水中多环芳烃的来源主要包括工业废水、城市生活污水、大气沉降、地表径流以及土壤浸析等。近年来,随着海上石油开发和石油运输的发展,溢油事故的频繁发生以及陆源含油废水大量排入海洋,石油污染也发展成为我国近岸海域多环芳烃污染的一个重要来源。
由于PA H s的低水溶性、高亲脂性和高辛醇—水分配系数,它们在水中的浓度很小,但易在沉积物颗粒,特别是有机碳颗粒上积聚。结果是沉积物中PA H s浓度要比水中的浓度高出几个乃至十几个数量级。沉积物中PA H s浓度从几Λg kg到g kg变化,大小与沉积物类型、离污染源远近、水体迁移能力等因素有关。一般沙性沉积物中PA H s浓度小,泥性沉积物中浓度高,这是由于泥性沉积物中有机质含量高,PA H s对其具有较强的吸附性所致。一般位于大城市与工业地带附近的河口、内湾及沿岸海域中,PA H s的浓度要超过开阔海洋沉积物中PA H s浓度的几倍到几百倍。此外,水体迁移能力对沉积物中多环芳烃的浓度分布也有较大的影响,水体迁移能力较差,表层沉积物中PA H s的含量波动较大。
H ite等研究表明,海洋沉积物中PA H s的浓度与不同年代的工业活动及能源消耗形式相关。因此根据柱状沉积物中PA H s含量及分布的变化可以推测环境中多环芳烃污染的历史情况并追踪其污染来源。通常认为若烷基PA H s在沉积物中占优势,则多环芳烃主要来源于石油污染,相反,若是非取代PA H s占优势则说明污染主要来源于燃烧过程。2.3 土壤中的PA H s
据报道,国内外不同地区土壤中都含有不同种类和数量的PA H s。在工业区和沥青路面交通干线两侧的土壤多受PA H s污染。因为各种途径释放到大气中的粉尘,最终几乎都要沉降到地面上,因此大气污染严重的地区土壤中的多环芳烃的含量也较高。此外,污水灌溉、污泥农用、工业渗漏等都会使土壤遭受多环芳烃的严重污染。
3 多环芳烃环境污染的控制策略
防止多环芳烃环境污染的根本措施在于控制污染源的排放,并做好有关油污的防备工作。多环芳烃的排放量与燃料的种类、燃烧的方式及是否进行废气处理密切相关。所以,首先燃料的选择是一个减少排放的有效措施。已知1kg燃料在燃烧过程中产生的PA H s量(m g kg)为:煤672136:原油40—68;木材62—125;汽油12—50.4。可见燃油产生的PA H s 比燃煤要少得多,在可能的情况下,应尽量使用燃油代替燃煤。其次,通过工况控制或重新设计燃烧装置提高燃烧的完全程度,可达到减少PA H s及其它有害气体的排放。对家庭燃煤来说最好的办法是尽快实现煤气化,告别小煤炉。此外,废气后处理是一个重要的控制办法。在工业锅炉上安装除烟装置, PA H s排放量可减少几十到几百倍。日处理50吨垃圾的焚烧炉,其排出的废气经洗涤器处理后,B aP可从每1磅产生6.1Λg锐减到0.089Λg。汽车尾气经催化净化器处理后有害气体排放量可减少95%以上。据报道,生物法技术(如生物膜过滤器)有望代替原先的燃烧法和吸附法,发展成为石油加工废气的治理新技术。
溢油是海洋多环芳烃污染的一个重要来源,每年大约有147万吨石油通过油轮及其它航运进入海洋。溢油事故发生后快速有效的反应对减少油污影响是非常重要的。海域污染防护要求在区域性和全球性范围内进行合作,为此国际上制定了相关公约,其中《“1973年国际防止船舶造成污染公约”1978年议定书》(简称“73 78防污公约”)及《1990年国际油污防备、反应和合作公约》是目前海洋油污染防备的重要保障。
4 多环芳烃污染的生物修复
4.1 多环芳烃的微生物降解
多环芳烃在环境中的去除途径包括挥发、光氧化、化学氧化、生物积累、土壤吸附、浸滤作用及微生物降解等,研究表明,微生物降解在污染物的迁移转化乃至最终消失的过程中占有重要地位,是沉积环境中去除多环芳烃最主要的途径。微生物具有很强的分解代谢能力以及品种多样化和较高的代谢速率,被认为是环境中去除多环芳烃的最重要途径,其主要以两种方式进行代谢:(1)以多环芳烃作为唯一碳源和能源。(2)多环芳烃与其它有机质进行共代谢;从而最终将污染物转化为稳定、无毒的终产物如水、CO2、简单的醇或酸及微生物自身的生物量。许多细菌、真菌、藻类具有降解多环芳烃的能力。一般来说,随着多环芳烃苯环数和辛醇—水分配系数的增大,其降解速率越来越低。因此,低分子量的PA H s(萘、菲、蒽、芴等)在环境中能较快地被降解,在环境中存在的时间较短,对其降解机制的了解也较为深入;而高分子量的PA H s则难以降解,在环境中较稳定,能以其为唯一碳源和能源进行矿化的细菌的研究报道甚少。研究表明,许多四环或多环高分子量PA H s的降解是以共代谢的方式进行。目前人们已分离出以PA H s为唯一碳源和能源的微生物有:气单胞菌、产碱菌、芽孢杆菌、拜叶林克氏菌、氰基细菌、棒状杆菌、黄杆菌、微球菌、分枝杆菌、诺卡氏菌、假单胞菌、球形红假单胞菌和弧菌等;把PA H s与其它的有机物一起进行共代谢的微生物主要有白腐菌、烟管菌和美丽小克银汉雷菌等。
PA H s的微生物降解机理是:多数真菌通过分泌单氧酶将O2的一个氧原子引入PA H s,产生环氧化合物中间体,然后通过水分子的加成形成反式—二醇和酚类;细菌通过分泌双氧酶将一个氧分子引入PA H s,产生二氧化合物中间体,继而氧化为顺式—二醇,而后转化为二羟基化合物,接着苯环断开,并进一步代谢为三羧酸循环的中间产物。降解中的产物被微生物用来合成自身的生物量,同时产生水和CO2。W arshaw sky的研究表明,藻类代谢多环芳烃的途径与细菌类似,经双加氧酶加氧氧化为顺式二羟基化合物;Gib son and Sub ram an ian研究表明真菌代谢多环芳烃则与哺乳动物类似,细菌色素氧化酶P450起重要作用。
4.2 PA H s的生物修复方法
生物修复指生物尤其是微生物催化降解环境污染物,减少或最终消除环境污染的受控或自发过程,是近些年在微生物降解基础上发展起来的一种新兴的环保技术。多环芳烃的生物修复与其它清洁技术如焚烧、填埋等相比较,具有二次污染少、费用低等优点,已成为现场去除PA H s的重要选择途径。生物修复的基础是自然界中微生物对污染物的生物代谢作用。由于自然生物修复过程一般较慢,难以实际推广应用,因此,往往需要采用各种方法来强化这一过程,如提供氧气,添加氮、磷营养盐,接种经驯化培养的高效微生物等,以便能够迅速去除污染物。
4.2.1 接种微生物
微生物对污染物的降解能力常取决于微生物暴露于污染物时间的长短。为了缩短适应期限,提高多环芳烃的生物降解速率,常常需要从受污染的环境中分离并富集培养降解速率最大的微生物种类,然后再把它们用于污染环境的生物治理。但在许多条件下,由于土著微生物菌群驯化时间长、生长速度慢、代谢活性不高,或者由于污染物毒性过高造成微生物数量反而下降时,可以人为投加一些适宜该污染物降解的与土著微生物有很好相容性的高效菌。
鉴于环境中的PA H s多以多种组分存在,另一方面,PA H s的生物降解过程包括许多步骤,这些步骤含有许多酶和微生物,一种微生物的分解产物可成为另一种微生物的底物,因此在PA H s生物修复的实际处理中,必须考虑接入多种微生物或激发环境中多样的土著微生物。Ko tter m an,Stan ley等的研究表明细菌和真菌的混合培养有利于B aP的降解。
4.2.2 添加营养盐和提供电子受体,提高微生物的活性
微生物的生长需要维持一定的C:N:P营养物质及某些微量营养元素(如微量元素和维生素等)。为了彻底降解和达到更快的净化速度,在现场环境中添加营养物比接种微生物显得更为重要。但水溶性的氮、磷营养盐加入水中后会很快被稀释,并不会停留在油污处而损耗甚大,还会促进藻类生长繁殖,造成富营养化。为了避免这些缺点,可用石蜡处理尿素和辛基磷酸盐制成“亲油的”肥料,其最佳的C: N:P的比值为100:10:1。也有人将M gN H4PO4掺入石蜡烃中,成为一种缓慢释放强化生物修复的肥料,其中的营养物溶于油相,可有效地处理海面溢油。目前国际上已研制出多种含N、P的亲油性肥料和包水性肥料,并开始批量生产投入市场。
微生物的活性除了受到营养盐的限制外,环境中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度也极大地影响着污染物降解的速度和程度。在一般条件下,多环芳烃的微生物降解都需要氧气的参与,但在反硝化条件下,多环芳烃可以发生无氧降解,以硝酸根或硫酸根作为电子受体。为使好氧菌良好生长,
常采用曝气或土地耕耘等补充供氧方法,此外在紧迫情况下也可向污染环境中投加双氧水、过氧化钙等类产氧剂,或添加硝酸盐、硫酸盐类电子受体,它们都能暂时改变环境的厌氧生境,以发挥好氧微生物对污染物的氧化分解作用,但在使用时须注意产氧剂的浓度,以避免对微生物的毒性效应,同时须考虑到随之而来的氮硫元素对环境的影响。
4.2.3 添加表面活性剂提高多环芳烃的生物可利用性
多环芳烃的憎水性强,易吸附在土壤或底泥中的天然有机物上,其游离在水相中的部分很少,生物可利用性低。表面活性剂(SAA)通过降低介质表面和界面张力、提高PA H s在水相中的溶解度,促进多环芳烃从固相转移到水相,促进其生物利用。研究表明具有9个或12个环氧亚单位的辛苯环氧树脂或壬苯环氧树脂对促进PA H s(蒽、菲、芘)的解吸效果最好。国外20世纪90年代后在环境修复中,普遍使用聚氧乙烯非离子型SAA,这类SAA无毒,可被生物降解,有的甚至是食品添加剂:其临界浓度C C M C一般较低,不带电荷,受环境pH值、离子强度等因素影响小。SAA对有机物起增溶作用(增溶量取决于SAA浓度超过临界浓度C C M C的多少),同时也可能对微生物有毒害作用。而微生物在生长过程中自身能分泌某些活性物质,促进PA H s的降解,这种由生物产生的天然表面活性剂称为生物表面活性剂(B S)。B S由于具有比合成表面活性剂更低的C C M C临界胶束浓度,对淡水、海洋和地球生态系统的毒性要低得多,能够快速而又完全地被生物降解,已引起越来越多科学家的重视。
4.3 其他生物对多环芳烃生物修复的作用
这些生物包括动物、植物等。不论在水体中,抑或在土壤中,植物修复是生物修复技术不可忽视的重要组成部分,植株可能通过吸收、固定、挥发污染物来进行生物修复。Si m on ich i等研究了植被在净化大气中PA H s的作用,认为从污染源排放到大气中的PA H s,其中(44±18)%被植物所吸收、净化,并转入土壤。孙铁衍在植物法生物修复PA H s和矿物油污染土地的调控研究中证实苜宿草土地中PA H s 降解速度得到加快。此外,植物还有为污染修复地恢复植物景观,作为修复水平的指示物,并能利用光合作用把O2输送到根部的土地等作用。由于多环芳烃的亲脂性,海洋环境中的多环芳烃易在鱼类、贝类等海洋生物体内富集,因此,动物体的积累对多环芳烃在海洋沉积环境中的行为起着重要作用。但植物、动物对海洋环境中多环芳烃生物修复的作用研究仍少见报道。利用微生物与其它生物共修复多环芳烃的污染环境,特别是海洋污染环境,将具有广阔的发展前景。
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多环芳烃类化合物污染及其预防 一、食品中B(a)P 污染来源 1．熏烤食品污染熏烤食品时所使用的熏烟中含有多环芳烃(包括B(a)P)。烤制时，滴于火上的食物脂肪焦化产物热聚合反应，形成B(a)P，附着于食物表面，这是烤制食物中B(a)P 的主要来源。食物炭化时，脂肪因高温裂解，产生自由基，并相互结合(热聚合)生成B(a)P，例如烤焦的鱼皮，B(a)P 可高达53．6～70μg／kg。 2．油墨污染油墨中含有炭黑，炭黑含有几种致癌性多环芳烃。有些食品包装纸的油墨未干时，炭黑里的多环芳烃可以污染食品。 3．沥青污染沥青有煤焦沥青及石油沥青两种。煤焦油的蒽油以上的高沸点馏分中含有多环芳烃，石油沥青B(a)P。含量较煤焦沥青少。我国一些地方的农民常将粮食晒在用煤焦沥青铺的马路上，从而使粮食受到污染。 4．石蜡油污染通过包装纸上的不纯石蜡油，可以使食品污染多环芳烃。不纯的石蜡纸中的多环芳烃还可污染牛奶。 5．环境污染食物大气、水和土壤如果含有多环芳烃，则可污染植物。一些粮食作物、蔬菜和水果受污染较突出。 二、对人体的危害 B(a)P 主要是通过食物或饮水进入机体，在肠道被吸收，入血后很快分布于全身。乳腺和脂肪组织可蓄积B(a)P。动物实验发现，经口摄入B(a)P 可通过胎盘进入胎仔体内，引起毒性及致癌作用。B(a)P 主要经过肝脏、胆道从粪便排出体外。 B(a)P 对兔、豚鼠、大鼠、小鼠、鸭、猴等多种动物，均能引起胃癌，并可经胎盘使子代发生肿瘤，造成胚胎死亡及仔鼠免疫功能下降。B(a)P 是许多短期致突变实验的阳性物，但它是间接致突变物，在Ames 试验及其他细菌突变、细菌DNA 修复、姐妹染色单体交换、染色体畸变、哺乳类细胞培养及哺乳类动物精子畸变等实验中均呈阳性反应。 关于B(a)P 致癌的机制与其代谢活化过程有关。B(a)P 在体外并不能与DNA、RNA 或蛋白质以共价结合，但是进入体内后，即被微粒体混合功能氧化
?综 论? 多环芳烃污染环境的控制与生物修复研究进展 3 T he Po llution Contro l of Po lycyclic A rom atic H ydrocarbons and the R esearch P ro spect of B io rem ediation 张金丽(集美大学生物工程学院,厦门361021)郑天凌(厦门大学生命科学学院,厦门361005) 摘要 该文介绍了多环芳烃的形成机理和在环境中的污染现状;讨论了多环芳烃环境污染的控制途径、微生物降解机理和生物修复的方法,并对其它生物在多环芳烃生物修复中的作用进行了讨论。 关键词:多环芳烃;生物降解;生物修复;污染控制 Abstract T he paper introduces the fo r m ing m echanis m of PA H s and the current status of po lluti on in the environm ent ,and discusses the pathw ay of contro lling the PA H s po lluti on ,the m echanis m of m icrobial degradati on and the m ethod of bi o re 2m ediati on ,and also app roaches the ro le of o ther bi o logy in the bi o rem ediati on repair of PA H s .Key words :Polycyclic aro matic hydrocarbon s ;B iodegradation ;B iolog ical repa ir ;Polluti ng con trol 3 本研究承国家自然科学基金(30070157)及教育部科学技术研究 重点项目基金(99180)资助。 多环芳烃(Po lycyclic A rom atic H ydrocarbon s ,PA H s )是一类广泛分布于天然环境中的有毒有机污染物,其主要来源于有机物的不完全燃烧或热解过程。通常指含有两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排列的稠环化合物。多环芳烃具有疏水性、蒸气压小及辛醇—水分配系数高的特点。随着苯环数量的增加,其脂溶性越强,水溶性越小,在环境中存在时间越长,遗传毒性越高,其致癌性随着苯环数的增加而增强。在世界范围内每年有约43000吨PA H s 释放到大气中,同时有230000吨进入海洋环境。由于其较高的亲脂性,进入海洋环境中的PA H s 易分配到生物体和沉积物中,并通过食物链进入人体,对人类健康和生态环境具有很大的潜在危害,已引起各国环境科学家的极大重视。因此,探讨环境中多环芳烃的形成机理和污染状况,并进一步研究其污染的控制与修复问题对当前全球性环境保护具有重要的意义。 1 多环芳烃的形成机理 多环芳烃的形成可分为人为和天然两种,前者是污染的主要来源。多环芳烃的形成机理很复杂。一般认为多环芳烃主要是由石油、煤炭、木材等含碳氢化合物的不完全燃烧以及在还原气氛中热分解而产生的。有机物在高温缺氧条件下,热裂解产生碳氢自由基或碎片,这些极为活泼的微粒,在高温下又立即热合成热力学稳定的非取代的多环芳烃。如苯并[a ] 芘(B ap )是一切含碳、 氢燃料和有机物热解过程中的产物,由于性质稳定、毒性大、易于测定,常被用作PA H s 总量的代表,其合成的最适宜温度为600—900℃,整个形成过程为一系列自由基反应。2 环境中多环芳烃的污染与分布 有机物不完全燃烧产生的多环芳烃广泛地散布在环境中,目前在多种的环境介质中都检出了 PA H s ,包括空气、 水、土壤、沉积物、石油、焦油类和食品等。自然界中一些生物如细菌、藻类等可以合成PA H s ,火山活动及森林火灾也可以产生PA H s ,但这些自然过程产生的PA H s 量少,构成环境中多环芳烃的天然本底。而人类活动,如石油、煤等化石燃料的不完全燃烧、石油炼制中废物排放、海上石油开发和石油运输中的溢漏等是环境中PA H s 高浓度污染的主要来源。2.1 大气中的PA H s 有机物不完全燃烧产生的PA H s 有150多种,它们主要吸附在烟尘颗粒物上,随着颗粒物的飘动发散在环境各处。经研究测定多环芳烃中95%是吸附在<7Λm 的颗粒物上,其中60%—70%集中在1.1Λm 以下的颗粒物中。而粒径在0.5—5Λm 的颗粒物可直达肺泡而沉积,在人体内器官组织微粒中混合功能氧化酶系统存在下,生成多种代谢衍生物,有的是重要的致癌物,严重危害人体健康。 大气监测表明,空气中PA H s 的浓度通常只是 几ng m 3 ,但其大小随地理位置、 季节变化和气象条件的不同而变化很大。工业区上方空气中B aP 的浓
持久性有机污染物多环芳烃对地下水污染分析 1 引言 多环芳烃(PAHs)是一类持久性有机污染物，具有较强的致癌、致畸、致突变性，普遍存在于大气、土壤、水体、沉积物等环境介质中.多环芳烃具有半挥发性，它们以“全球蒸馏”和“蚱蜢跳效应”的模式，通过长距离迁移和大气干湿沉降在全球或区域范围内进行大气远距离传输，到达地球的绝大多数地区，导致全球范围的污染.水体是PAHs迁移传输的重要介质，PAHs一般通过大气干湿沉降、地表径流、水-土、水-气界面交换或石油泄漏直接输入等方式进入到水中，在迁移过程中水体中的悬浮颗粒物对PAHs具有强烈的表面吸附作用，而且PAHs能够在沉积物中不断富集，造成对水体多相介质的污染.PAHs最终可通过食物链在动物和人体中发生生物蓄积，对生态系统和人类健康造成潜在的威胁. 岩溶地下水是一种重要的生活饮用水源，在有的地区甚至是唯一的生产生活水源，然而研究发现岩溶区地下水正遭受到PAHs的污染.在岩溶区，土层浅薄，土被不连续，土层对污染物的缓冲、净化作用降低，岩溶天坑、漏斗、落水洞、裂隙等形态为污染物提供了天然通道，地表污染物可直接迁移到地下.毛海红(2012)在重庆雪玉洞上覆土壤、洞穴滴水和地下河中检测到有机氯农药(OCPs)，发现在土壤中迁移能力较强的化合物，在地下河水和滴水中含量也较高，证明了岩溶管道或裂隙对污染物的运输成为地下河水遭受有机污染的潜在威胁.基于此，本文以重庆青木关地下河流域水体为研究对象，探讨PAHs在不同类型水中的含量、组成、来源和迁移特征，并对污染水平进行评价，以期为该区地下水资源的保护提供科学依据. 2 研究区概况 青木关地下河流域位于重庆境内川东平行岭谷区华蓥山帚状褶皱束温塘峡背斜中段，构造上，下三叠统嘉陵江组(T1j)碳酸盐岩出露于背斜轴部，在裂隙发育和溶蚀作用下形成典型槽谷(图 1).两翼为中三叠统雷口坡组(T2l)碳酸盐岩和上三叠统须家河组(T3xj)长石石英砂岩、泥质粉砂岩、泥岩并夹有煤系，受轴冀转折处挤压应力作用，形成两侧的岭脊，表现为“一山二岭一槽”的典型岩溶槽谷地貌，背斜轴部经过强烈的挤压还形成了两条近似平行的复式次一级背斜.槽谷呈狭长带状，NNE向展布，南北长约12 km，青木关地下河在区内发育，流向与槽谷走向基本一致，长约7.4 km，为单一岩溶管道型地下河.地下河流域边界和地表分水岭一致，流域面积约13.4 km2，地下河最北端的入口为岩口落水洞，出口为位于流域最南端的姜家泉，出露后流入青木溪并最终汇入嘉陵江.研究区气候为亚热带季风性湿润气候，多年平均降水量为1250 mm，多年平均气温16.5 ℃，降雨主要集中在5—9月.降水为流域的主要补给来源，大部分降水沿坡面汇集到槽谷底部的洼地，通过表层裂隙以面状分散入渗和经落水洞集中注入等方式补给地下河.
第53卷 第3期V ol. 53，No. 3May ，2016 2016年5月 土 壤 学 报 ACTA PEDOLOGICA SINICA DOI：10.11766/trxb201511300474 多环芳烃污染土壤生物联合强化修复研究进展 * 倪 妮1，2 宋 洋1 王 芳1 卞永荣1 蒋 新1? （1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所），南京 210008） （2 中国科学院大学，北京 100049） 摘 要 多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是广泛存在于环境中的一类有毒有机污染物。在PAHs污染土壤修复领域中，运用一些生物化学的方式来强化生物联合修复技术可以有效缩短生物修复的时间，大大提高修复效率，最具发展前景和应用价值。本文主要以植物-微生物、植物-微生物-土壤动物两种生物联合修复方式为对象，结合各自的特点、机理和实例，推断了其修复机制的内在原因，总结了影响土壤中PAHs降解效率的主要因素（包括：PAHs的浓度水平、根系分泌物的种类、外源添加降解菌和土壤动物的数量和种类、菌属或土壤动物之间的种间竞争和部分环境因素等）；同时通过综述近年来国内外强化生物联合修复PAHs污染土壤的技术原理、应用成果和存在的一些问题，指出了不同情况下制约PAHs强化降解进程的潜在限制因子（包括：表面活性剂和固定化微生物的添加量、不同表面活性剂的适度混合、载体材料的性质、固定化方式的选取、土壤养分和水分含量等）；并强调在进行强化修复的过程中，要注重现场应用和安全性评价，为多环芳烃污染土壤的生物联合强化修复研究提供了理论依据和技术参考。 关键词 土壤；多环芳烃；生物联合修复；强化技术；表面活性剂；固定化微生物中图分类号 X53 文献标识码 A 多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是由两个或两个以上的苯环，以稠环排列的方式组成，广泛存在于环境中的一类惰性较强、性质稳定的化合物，具有致癌、致畸、致突变的特点。它主要来自于污水灌溉、农作物秸秆的焚烧、石油开采、石油加工以及工业活动中化工燃料的不完全燃烧和高温热解［1-2］。PAHs作为一种疏水性有机污染物，会优先分配到非水相体系，因此，土壤成为其最主要的环境介质之一［3］。多环芳烃在土壤中的吸附、解吸、转化、降解等环境行为深刻影响着其在土壤中的残留浓度与形态，进而决定其通过食物链传递对人体健康造成危害的严重性［4-6］。自然界中广泛存在的PAHs污染已成为人类亟需解决的重要环境问题之一。 相较于物理修复和化学修复两种方式，生物修复技术因其具有经济环保、可用于大面积污染治理、二次污染小等优点，越来越受到研究者的重视。植物、动物、微生物修复技术是生物修复PAHs污染土壤的主要形式［7］。但是，由于土壤中的PAHs生物有效性低、缺乏PAHs降解菌、部分外源添加的高效降解菌或土壤动物难以适应存活等因素的限制，单纯的某一种方式很难一步到位彻底修复PAHs污染土壤［8-9］。目前，生物联合修复成为研究多环芳烃污染土壤生物修复领域中的热点。利用植物的自身特性，植物与根际微生物、专性降解菌以及土壤动物等的协同作用对PAHs污染土壤进行修复，并加之以一些生物化学强化措施，可以有效缩短生物修复PAHs污染土壤的时间，大大提高 * 国家重点基础研究发展计划（“973”计划）项目（2014CB441105）、国家自然科学基金项目（21277148，41301240）共同资助 Supported by the National Basic Research Program of China（“973”Program）（No. 2014CB441105）and the National Natural Science Foundation of China（Nos. 21277148，41301240）? 通讯作者 Corresponding author，E-mail：jiangxin@https://www.doczj.com/doc/467523122.html, 作者简介：倪 妮（1991—），女，博士研究生，主要研究方向为环境化学与污染控制。E-mail：nni@https://www.doczj.com/doc/467523122.html, 收稿日期：2015-11-30；收到修改稿日期：2016-01-10
生活环境中的多环芳烃及其致癌性 摘要：多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性，如苯并(a)芘，苯并(a)蒽等。PAHs广泛分布于环境中， 关键词：致癌 PAHs 污染苯并[α]芘 前言： 多环芳烃(PAHs)是指具有两个或两个以上苯环的一类有机化合物。多环芳烃是分子中含有两个以上苯环的碳氢化合物，包括萘、蒽、菲、芘等 150余种化合物。英文全称为polycyclic aromatic hydrocarbon，简称PAHs。有些多环芳烃还含有氮、硫和环戊烷，常见的具有致癌作用的多环芳烃多为四到六环的稠环化合物。国际癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94种对实验动物致癌的化合物。其中15种属于多环芳烃，由于苯并a芘是第一个被发现的环境化学致癌物，而且致癌性很强，故常以苯并(a)芘作为多环芳的代表，它占全部致癌性多环芳烃1%-20%。可以在我们生活的每一个角落发现。 多环芳烃的来源可以简单的分为自然产生和人为活动产生，自然来源主要包括燃烧（森林大火和火山喷发）和生物合成（沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内气体），未开采的煤、石油中也含有大量的多环芳烃。PAHs人为源来自于工业工艺过程、缺氧燃烧、垃圾焚烧和填埋、食品制作及直接的交通排放和同时伴随的轮胎磨损、路面磨损产生的沥青颗粒以及道路扬尘中，其数量随着工业生产的发展大大增加，占环境中多环芳烃总量的绝大部分；溢油事件也成为PAHs人为源的一部分。在自然界中这类化合物存在着生物降解、水解、光作用裂解等消除方式，使得环境中的PAHs含量始终有一个动态的平衡，从而保持在一个较低的浓度水平上，但是近些年来，随着人类生产活动的加剧，破坏了其在环境中的动态平衡，使环境中的PAHs大量的增加。因此，如何加快PAHs在环境中的消除速度，减少PAHs对环境的污染等问题，日益引起人们的注意。
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。
多环芳烃及其衍生物对食品安全性的影响 多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物，是目前环境中普遍存在的污染物质。此类化合物对生物及人类的毒害主要是参与机体的代谢作用，具有致 癌、致畸、致突变和生物难降解的特性。多环芳烃按 照芳环的连接方式可分为两类：第一类为稠环芳烃， 即相邻的苯环至少有2 个共用碳原子的多环芳烃， 其性质介于苯和烯烃之间，如萘、蒽、菲、丁省、 苯并[a]芘等；第二类是苯环直接通过单键联合，或 通过一个或几个碳原子连接的碳氢化合物，称为孤立多环芳烃，如联苯、1,2 - 二苯基乙烷等。 目前已知的PAHs约有200多种，它们广泛存在于人类生活的自然环境如大气、水体、土壤中。据研究[1]，我国主要城市的大气中BaP的含量较高，北京、天津、上海、太原、抚顺等城市工业区大气中BaP的含量分别高达 11.45μg/1000m3、29.3μg/1000m、5.8μg/1000m3、36.7μg/1000m3、10.63μg/1000m3，我国主要河流中也都不同程度地受到PAHs的污染。王平等[2]的研究表明，在黄河兰州段中，16种优先控制的PAHs均有检出，总PAHs浓度范围分别为：水中，2920～6680ngPL；表层沉积物中，960～2940ng/g（干重）；悬浮物中，4145～29090ng/g（干重）。杨敏等[3]测定了辽河干流15个沉积物样品中16种EPA优先控制PAHs的含量，结果表明：辽河沉积物中总PAHs含量介于2718～1479 ng/g，平均值为28515ng/g，其中蒽、菲、芴含量较高。土壤中PAHs 的污染也不容忽视。据研究，天津市土壤中的PAHs 含量为20 ~ 704 μg/kg[4]；环渤海地区西部表层土中PAHs平均含量为（546±8.54）μg/kg[5]；东莞市农业土壤中的PAHs 含量29 ~4079 μg/kg，平均含量413 μg/kg[6]。大多数PAH通过大气排放进入环境，在水和大气、水和沉积物、水和生物体之间分布和转化，并在水和沉积物中的生物体中蓄积，而这些存在于大气和土壤中的PAHs将有可能直接被种植在农田中的农作物吸收，而最终将被带入人体中，而使人们在毫不知情的情况下而摄入了PAHs。影响人们的身体健康。靠近高速公路生长的莴苣可检出高浓度的PAH，其污染水平与靠近高速公路的距离成反比。大气污染的大叶蔬菜如菠菜，其PAH的水平可高出10倍。焦炭厂附近生长的胡萝卜和豆子，检出荧蒽1.6~1.7 μg/kg 和芘1.0~1.1 μg/kg(德国)马铃薯是苯并[α]芘水平为0.2～400μ g/kg（德国），其皮中含高浓度 的PAH。 这些受污染的土地上种植 初的农作物一部分被直接作为 粮食食用，而同时把PAHs带入 人体，另外大部分将作为食品工 业的原材料，生产出各种食品， 而这些产品最终也同样要被消 费者购买，食用，这样也把PAHs 带入体内。 PAHs在环境中的存在虽然是微量的，但其不断地生成、迁移、转化和降解，还可以通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体，极大地威胁着人类的健康。流行病学研究表明[7]，PAHs 通过皮肤、呼吸道、消化道等均可被人体吸收，有诱发皮
实验六室内空气中多环芳烃的浓度水平及形态分布 多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是指两个以上苯环以稠环形式相连的化合物。它是环境中广泛存在的一类有机污染物，是石油、煤炭等化石燃料及木材、烟草等有机质在不完全燃烧时产生的，具有致癌性、致畸性和致突变性。在已知的1000多种致癌物中，PAHs占1/3以上。PAHs的存在形态及分布主要受其本身物理化学性质、气温以及其它共存污染物如飘尘、臭氧等影响。空气中PAHs主要以气态、颗粒态（吸附在颗粒物上）两种形式存在，但在一定条件下两者间可以相互转化。空气中PAHs可以与臭氧、氮氧化物和硝酸等反应，生成致癌活性或诱变性更强的化合物。 人们绝大部分时间在室内生活或工作。一方面室外空气中的PAHs会进入室内；另一方面室内本身也有不少PAHs的污染源，如抽烟、采暖、烹调等。因此，室内空气PAHs污染往往比室外更严重，对人体健康有很大的影响。 一、实验目的 1.掌握室内空气中气态、颗粒态PAHs样品采集、提取、分析方法。 2.掌握高效液相色谱仪的测定原理及使用方法。 3.分析评价室内空气中PAHs的浓度水平及形态分布。 二、实验原理 室内空气中PAHs的污染现状分析包括样品的采集，前处理及浓度测定。本实验用XAD-2和玻璃纤维滤膜分别采集空气中气态、颗粒态PAHs；用二氯甲烷作萃取剂，超声提取样品中PAHs，氮气吹干浓缩样品中PAHs；采用梯度淋洗结合可波长切换荧光检测器的高效液相色谱法测定样品中痕量PAHs的峰高或峰面积，以外标法进行定量。通过测定分析，评价室内空气中PAHs的污染水平及形态分布。 三、仪器和试剂 1. 仪器 (1)高效液相色谱仪：带荧光检测器或紫外检测器。 (2)小体积气体采样泵。 (3)超声清洗器。
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
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。
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。
多环芳烃场地污染调查与风险评估 中国科学院广州化学研究所分析测试中心 卿工--189-3394-6343 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物。迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性，如苯并α芘，苯并α蒽等。PAHs广泛分布于环境中，可以在我们生活的每一个角落发现，任何有有机物加工，废弃，燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃。 芳香烃组成图
物理性质 多环芳烃大部分是无色或淡黄色的结晶，个别具深色，熔点及沸点较高，蒸气压很小，大多不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂中，微溶于其他有机溶剂中，辛醇-水分配系数比较高。多环芳烃大多具有大的共扼体系，因此其溶液具有一定荧光。一般说来，随多环芳烃分子量的增加，熔沸点升高，蒸气压减小。多环芳烃的颜色、荧光性和溶解性主要与多环芳烃的共扼体系和分子苯环的排列方式有关.随p电子数的增多和p电子离域性的增强，颜色加深、荧光性增强，紫外吸收光谱中的最大吸收波长也明显向长波方向移动；对直线状的多环芳烃，苯环数增多，辛醇-水分配系数增加，对苯环数相同的多环芳烃，苯环结构越“团簇”辛醇-水分配系数越大。 化学性质 多环芳烃化学性质稳定.当它们发生反应时，趋向保留它们的共扼环状系，一般多通过亲电取代反应形成衍生物并代谢为最终致癌物的活泼形式。其基本单元是苯环，但化学性质与苯并不完全相似。分为以下几类： ⑴具有稠合多苯结构的化合物 如三亚苯、二苯并[e,i]芘、四苯并[a,c,h,j]蒽等，与苯有相似的化学稳定性，说明：电子在这些多环芳烃中的分布是和苯类似的。如图1所示：
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—
环境生物修复技术教学大纲 本课程本课程旨在通过生物修复的机理，影响生物修复的受体特性、污染物特性、的目的环境条件，以及生物修复在污染土壤、河流、湖泊、地下水、海洋等的工程应用 技术学习，使学生掌握如何利用环境生物学的手段监测、评价、治理污染环境，、 并对环境生物修复的原理、发展、应用和尚存在的问题有明晰和透彻的认识。任务和 通过这门课的学习，学生需要掌握生物修复的基础理论和常用的土壤、河流要求以 湖泊、地下水及海洋等环境生物修复技术，能够对环境生物修复有比较深刻的理及内容 解，并能运用到实践中。提要 总学时 36 课内学时 36 课外学时 0 书目编著者主要教材、污染环境生物修复工程陈玉成参考书目或污染环境的生物修复沈德中文献目录水环境污染修复工程学原理与应用张锡辉污染土壤生物修复技术张从、夏立江 环境工程导论学习本课环境工程微生物学程之前必环境化学须先修的 主要课程 主要教学任课教师姓名张新颖课堂讲授职称讲师方式 (若有其它要求，可在备注中加以说明) 备注 注:本页不够写，可另加页。 教学内容、时数的分配及各阶段的要求
教学内容时数分配各阶段的要求 第1章绪论第1章绪论 2学时 1. 生物修复的概念与类总体上把握重点是生物修复 型的特点及应用，难点是生物修复的2. 生物修复的类型可处理性试验，对本课程有一个总3. 生物修复的特点与应体初步认识，为后面的学习做一个用铺垫。要求学生广泛摄取相关方面4. 生物修复的应用前景信息、资料，为进一步深入学习提5. 生物修复的原则及可供保证。 处理性试验 6. 生物修复工程设计 实际工程设计 注:本页不够写，可另加页。 教学内容、时数的分配及各阶段的要求 教学内容时数分配各阶段的要求第2章生物修复的第2章生物修复的机理 机理 4学时 1. 微生物:微生物对有机学习、掌握微生物和植物与污污染物的修复;微生物对染物的作用机理，理解生物与有机重金属污染物的修复;微物的作用机理。氮、磷等营养元素，生物对氮磷富营养物的修重金属及有机物等污染物质的来复源、性质及其对环境和人类造成危2. 植物:植物对有机污染害，掌握生物修复方法、修复机理物的修复;植物对重金属与应用。 污染物的修复;植物对氮 磷富营养物的修复 3. 水生生物:水生生物对 富营养化物的修复;生态
环境生物修复技术复习 题 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
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。
《环境修复原理与技术》习题三 一、单项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1、在化学氧化修复技术中，常用的氧化剂不包括（） A、双氧水 B、高锰酸钾 C、臭氧 D、氯气 2、原位化学淋洗操作系统不包括（） A、向土壤试驾淋洗液的设备 B、上层淋出液收集系统 C、下层淋出液收集系统 D、淋出液处理系统 3、植物对有机污染物的修复不包括（） A、对有机物的吸收 B、有机物的固化 C、有机物的降解 D、有机物的稳定 4、水环境的修复原则不包括（） A、成本最低原则 B、生态学原则 C、水体地域性 D、最小风险和最大利益原则 5、湖泊水库环境综合评价中的基础资料收集不包括（） A、水体理化参数 B、气候学数据 C、水文学数据 D、生物学参数 二、多项选择题（本大题共4小题，每小题2分，共8分） 1、按照不同作用机理，可将土壤自净作用划分为（） A、物理生物净化作用 B、物理净化作用 C、化学净化作用 D、生物净化作用 E、化学生物净化作用 F、物理化学净化作用 2、以下属于土壤污染特点的是（） A、隐蔽性 B、短期性 C、不可逆性 D、污染后果的即时性 E、后果一般不严重 3、在异位固化/稳定化过程中，可以作为粘结剂的物质有（） A、硅酸盐水泥 B、火山灰 C、硅酸脂 D、沥青 4、热力学修复技术根据加热体系和温度差异可以分为（）
A、高温加热修复技术 B、热井技术 C、低温加热修复技术 D、热毯系统 F、电磁波加热修复技术 三、判断题（本大题共41小题，每小题2分，共82分，正确填“T”，错误填“F”） 1、生态工程受自然环境影响不大。（） 2、生态垃圾等固体废物的土地填埋法处理在消耗大量土地资源的同时还存在垃圾渗滤液的棘手问题。（） 3、生物和环境是构成生态系统的两个基本子系统，因此，生态工程修复的内容主要包括生物子系统和环境子系统的调控与建造两部分。（） 4、一个生态系统的生物群落越简单，它的生物生产力越高。（） 5、沼泽是自然界最富生物多样性的生态景观。（） 6、任何一个环境中都包含许多生态因子，这些生态因子是相互孤立的，没有太大联系。（） 7、生态工程修复中的环境调控主要是减弱对生物的生长发育具有限制作用的环境因子，增加生物生长发育需要的环境因子，保证生态工程修复的成功。（） 8、我国在有关沙漠和沙漠化徒弟的生态恢复工作中，这方面还没有成功的范例。（） 9、采矿区废弃地的生态修复技术仅指生物复垦技术。（） 10、土壤是由固、液、气三相物质组成的多项疏松多孔体系，是一个以固相为主的的均匀多项体系。（） 11、土壤背景值是一个范围值，不是确定值。（） 12、从污染物的属性考虑，土壤污染源一般可分为有机污染物，无机污染物和生物污染物三大类。（） 13、按照技术类别可以将污染土壤修复方法分为原位修复和异位修复。（） 14、原位修复不需要建造昂贵的地面环境工程基础设施和运输，操作维护比较简单，特别是可以对深层次污染的土壤进行修复。（） 15、原位和异位土壤蒸汽浸提技术主要用于挥发性有机卤代物的修复，不可用于非卤代物。（） 16、多项浸提修复技术适用于高渗透性和有许多卵石的场地。() 17、与两项浸提技术相比较，两重浸提技术既可以在高真空下，也可以在低真空条件下使用潜水泵或者空气泵工作。() 18、物理固化/稳定化与其他固化技术相比较，需要破坏无机物质。（） 19、异位固化/稳定化通常用于处理有机污染物质。（）