重金屬污染與微生物處理

什么是重金屬？化學(xué)上常把密度大于4.5g/cm3,主要有金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉻、汞、鎘等大約45種。其中對人體毒害最大的有5種：鉛、汞、鉻、砷、鎘。這些重金屬在水中不能被分解，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合生成毒性更大的有機物。本文檔共56頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期一\21點53分常見的重金屬污染1汞污染2鎘污染3鉻污染鉛污染砷污染本文檔共56頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期一\21點53分汞（Hg）污染來源：主要來源于儀表廠、食鹽電解、貴金屬冶煉、化妝品、照明用燈、齒科材料、燃煤、水生生物等。危害：血液中的金屬汞進入腦組織后，逐漸在腦組織中積累，達到一定的量時就會對腦組織造成損害，另外一部分汞離子轉(zhuǎn)移到腎臟。進入水體的無機汞離子可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C汞，由食物鏈進入人體，引起全身中毒作用；如果急性汞中毒，會誘發(fā)肝炎和血尿。易受害的人群有女性，尤其是準(zhǔn)媽媽、嗜好海鮮人士；天然水中含汞極少，一般不超過0.1μg/L。正常人血液中的汞小于5-10微克/升，尿液中的汞濃度小于20微克/升本文檔共56頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期一\21點53分水俁病事件甲基汞中毒1953年--1968年，發(fā)生在日本熊本縣的水俁鎮(zhèn)。水俁鎮(zhèn)一家氮肥公司在生產(chǎn)氯乙稀和醋酸乙稀時，采取了低成本的汞催化劑工藝，排放到海灣中的廢水含有重金屬汞，然后汞經(jīng)過生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成甲基汞，通過食物鏈富集在魚蝦和貝類體中，人或動物長期食用后就會中毒。

1950年，人們開始發(fā)現(xiàn)一些奇怪的貓，步態(tài)不穩(wěn)，抽筋麻痹，最后跳入水中溺死，當(dāng)?shù)厝朔Q之為“自殺貓”，“貓?zhí)！薄?953年，該鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的病人，開始時口齒不清，步態(tài)不穩(wěn)，面部癡吳，進而耳聾眼瞎，全身麻木，最后神經(jīng)失常，身體彎弓慘叫而死。人們將這種病稱為“水俁病”。1991年，日本環(huán)境廳公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。

本文檔共56頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期一\21點53分鎘（Cd）污染危害：鎘不是人體的必要元素。鎘的毒性很大，可在人體內(nèi)積蓄，主要積蓄在腎臟，引起泌尿系統(tǒng)的功能變化；鎘能夠取代骨中鈣，使骨骼嚴(yán)重軟化，骨頭寸斷，會引起胃臟功能失調(diào)，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導(dǎo)致高血壓癥上升。鎘會對呼吸道產(chǎn)生刺激，長期暴露會造成嗅覺喪失癥、牙齦黃斑或漸成黃圈，鎘化合物不易被腸道吸收，但可經(jīng)呼吸被體內(nèi)吸收，積存于肝或腎臟造成危害，尤以對腎臟損害最為明顯。還可導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和軟化

來源：鎘主要來源采礦、冶煉、燃料、電池和化學(xué)工業(yè)等排放的廢水；廢舊電池中鎘含量較高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在。本文檔共56頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期一\21點53分易感人群主要是礦業(yè)工作者、免疫力低下人群。水中含鎘0.1mg/L時，可輕度抑制地面水的自凈作用，用含鎘0.04Mg/L的水進行灌溉時，土壤和稻米受到明顯污染，農(nóng)灌水中含鎘0.007mg/L時，即可造成污染。正常人血液中的鎘濃度小于5微克/升，尿中小于1微克/升。如果長期攝入微量鎘容易引起骨痛病。本文檔共56頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期一\21點53分骨痛病事件（富山事件）

1955年--1972年，發(fā)生在日本的富山市。日本三井金屬公司排出的含鎘廢水流入神通川河，重金屬“鎘”逐漸在河流中積累。神通川河岸的老百姓人長期飲用含鎘河水，食用澆灌含鎘河水生產(chǎn)的稻谷，重金屬“鎘”就富集在人體中，危害人體健康。

日本富山縣的鉛鋅礦在采礦和冶煉中排放廢水，廢水在河流中積累了重金屬"鎘"。人長期飲用這樣的河水，食用澆灌含鎘河水生產(chǎn)的稻谷，就會得"痛痛病"。病人骨骼嚴(yán)重畸形、劇痛，身長縮短，骨脆易折?；颊叱醢l(fā)病時，腰、手、腳疼痛，以后疼通逐漸加劇，漸漸變成全身骨痛，行動困難，出現(xiàn)骨萎縮，骨彎曲，骨軟化等癥狀，進而發(fā)生自然骨折。病人日夜臥床，不斷喊痛，最后在疼痛中死運去，這就是世界著名的骨痛病。經(jīng)患者尸體解剖，有的患者全身骨折達72處，身長也縮短了30厘米。在此事件中，就診患者258人，其中死亡者207人。本文檔共56頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期一\21點53分鉻（Cr）污染主要來源于劣質(zhì)化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍鉻部分，工業(yè)顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等；如誤食飲用，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，引起過敏性皮炎或濕疹，呼吸進入，對呼吸道有刺激和腐蝕作用，引起咽炎、支氣管炎等。水污染嚴(yán)重地區(qū)居民，經(jīng)常接觸或過量攝入者，易得鼻炎、結(jié)核病、腹瀉、支氣管炎、皮炎等。本文檔共56頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期一\21點53分毒膠囊事件

河北一些企業(yè)，用生石灰處理皮革廢料，熬制成工業(yè)明膠，賣給紹興新昌一些企業(yè)制成藥用膠囊，最終流入藥品企業(yè)，進入患者腹中。由于皮革在工業(yè)加工時，要使用含鉻的鞣制劑，因此這樣制成的膠囊，往往重金屬鉻超標(biāo)。經(jīng)檢測，修正藥業(yè)等9家藥廠13個批次藥品，所用膠囊重金屬鉻含量超標(biāo)。重金屬鉻超標(biāo)最多達90倍

想吃果凍了，舔下皮鞋，想喝老酸奶了，舔下皮鞋，感冒要吃藥了，還是舔下皮鞋！上得了廳堂，下得了廚房，爬得了高山，涉得了水塘，制得成酸奶，壓得成膠囊，2012，皮鞋很忙！本文檔共56頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期一\21點53分鉛污染

主要來源于各種油漆、涂料、蓄電池、冶煉、五金、機械、電鍍、化妝品、染發(fā)劑、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自來水管等。它是通過皮膚、消化道、呼吸道進入體內(nèi)與多種器官親和，主要毒性效應(yīng)是貧血癥、神經(jīng)機能失調(diào)和腎損傷，易受害的人群有兒童、老人、免疫低下人群。鉛對水生生物的安全濃度為0.16mg/L，用含鉛0.1～4.4mg/L的水灌溉水稻和小麥時，作物中鉛含量明顯增加。人體內(nèi)正常的鉛含量應(yīng)該在0.1毫克/升，如果含量超標(biāo)，容易引起貧血，損害神經(jīng)系統(tǒng)。而幼兒大腦受鉛的損害要比成人敏感得多。本文檔共56頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期一\21點53分

化妝品

主要重金屬：汞、鉛、鉍，來自美白類化妝品及顏色亮麗的唇膏。主要危害：含有汞的美白類化妝品會引起接觸性皮炎、紅斑丘疹、水皰，愈后面部色素加深。含鉛化妝品易引起粉刺、紅斑、脫皮、過敏性皮炎、皮膚癌、毀容等。唇膏中的鉍長期被誤食入體內(nèi)會對肝、腎造成傷害。

美白類化妝品中普遍含有汞和鉛，汞能減少皮膚的黑色素生成。鉛也有美白效果，可使皮膚明顯光滑、白細，黑斑和粉刺也迅速消退。唇膏中往往含有鉍，鉍能增加唇膏的光澤。本文檔共56頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期一\21點53分染發(fā)劑劣質(zhì)染發(fā)劑對人體健康的損害尤為嚴(yán)重。制假分子難以把握其生產(chǎn)技術(shù)，他們往往將幾種化學(xué)物質(zhì)拼在一起，其中鉛、汞等有害物質(zhì)含量非常高，消費者使用時極易引起中毒。染發(fā)劑接觸的是人的頭皮，那里是人體毛囊最多、最密集的部位，這些都是化學(xué)成分進入人體的通道。所以，染料只要接觸了頭皮，化學(xué)毒素就能通過這上面的無數(shù)個“通道”進入人體內(nèi)。不僅如此，即使染發(fā)劑沒有直接接觸頭皮，但它里面的化學(xué)成分經(jīng)過揮發(fā)，形成的氣體一樣可以通過毛囊進入人體。為此，要避免染發(fā)的危害，最好就不要染發(fā)。

專家建議；每年染發(fā)不超過兩次！少用永久性染發(fā)劑！不用劣質(zhì)染發(fā)劑！本文檔共56頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期一\21點53分日常交通

主要重金屬：鉛，來自汽車尾氣主要危害：鉛在廢氣中呈微粒狀態(tài)，隨風(fēng)擴散，可隨呼吸進入血液，并迅速地蓄積到人體的骨骼和牙齒中，它們干擾血紅素的合成、侵襲紅細胞，引起貧血；損害神經(jīng)系統(tǒng)，嚴(yán)重時損害腦細胞，引起腦損傷。當(dāng)兒童血中鉛濃度達0.6～0.8ppm時，會影響兒童的生長和智力發(fā)育，甚至出現(xiàn)癡呆癥狀。鉛還能透過母體進入胎盤，危及胎兒。

雖然早在2000年，中國就開始使用無鉛汽油，但公眾有一個很大的認(rèn)識誤區(qū)，就是認(rèn)為“無鉛汽油”不含鉛。其實，無鉛汽油是指含鉛量在0.013g/L以下的汽油，并非含鉛量為零的汽油！這些鉛和其他有害物質(zhì)一同被無數(shù)的上班族吸入體內(nèi)。本文檔共56頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期一\21點53分砷污染

砷是人體的非必需元素，元素砷的毒性極低，而砷的化合物均有劇毒，三價砷化合物比其它砷化合物毒性更強。砷主要通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進入體內(nèi)。無機砷在肝臟經(jīng)甲基化后主要代謝為二甲胂酸，經(jīng)腎臟排出體外。當(dāng)砷的攝入量超過排泄量時，就會在肺、腎、脾、骨骼等部位，特別是毛發(fā)、指甲中蓄積。三價砷在體內(nèi)的蓄積性和毒性均較五價砷大。本文檔共56頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期一\21點53分砷中毒，實際上是砷化物，主要是三氧化二砷中毒。三氧化二砷，又名砒霜。純砒霜，色白，無味，易溶于水，溶解度可高達30%。三氧化二砷，主要會影響神經(jīng)系統(tǒng)和毛細血管通透性，對皮膚和黏膜有刺激作用。中毒后會出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹痛、四肢痛性痙攣，最后導(dǎo)致昏迷、抽搐、呼吸麻痹而死亡。如果是慢性中毒，也會導(dǎo)致肝腎損害與多發(fā)性周圍神經(jīng)炎，最終可致肺癌、皮膚癌。本文檔共56頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期一\21點53分砷污染的主要來源（1）砷化物的開采和冶煉。特別是在我國流傳廣泛的土法煉砷，常造成砷對環(huán)境的持續(xù)污染。（2）在某些有色金屬的開發(fā)和冶煉中，常常有或多或少的砷化物排出，污染周圍環(huán)境。（3）砷化物的廣泛利用，如含砷農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用，又如作為玻璃、木材、制革、紡織、化工、陶器、顏料、化肥等工業(yè)的原材料，均增加了環(huán)境中的砷污染量。（4）煤的燃燒，可致不同程度的砷污染。？本文檔共56頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期一\21點53分“人類史上最大的中毒案”2009年11月報道，孟加拉國可能有兩百萬人集體砷中毒，且已經(jīng)造成多人喪命，未來將有更多人因此失去生命，堪稱人類史上最大的中毒案。

孟加拉國挖掘許多池塘作為養(yǎng)殖魚類與儲水灌溉用，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這些池塘是居民集體砷中毒的罪魁禍?zhǔn)?。科學(xué)家很早即知，這些砷來自孟加拉國全境、數(shù)百萬個以低科技挖掘的“管狀深井”的井水。諷刺的是，這些井多數(shù)是靠國際援助機關(guān)開鑿而成。據(jù)孟加拉國政府估計，大約有三千萬人飲用含砷量超過50ug/L的水源。本文檔共56頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期一\21點53分定義：重金屬污染指由重金屬及其化合物造成的環(huán)境污染，主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，還包括具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等污染物造成的污染。重金屬污染

——Heavy-metalcontamination

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特征：重金屬污染的最根本特征是不能被降解而消除，在自然界凈化循環(huán)中，只能從一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種形態(tài)，從甲地遷移到乙地，由高濃度變成低濃度。同時，重金屬污染易通過食物鏈而富集，從而對人類健康產(chǎn)生重要影響。目前，重金屬污染防治已成為當(dāng)今環(huán)境研究熱點之一。本文檔共56頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期一\21點53分傳統(tǒng)的處理重金屬的物理化學(xué)方法很多，如化學(xué)沉淀法、離子交換法、電解法、反滲透法、萃取法、活性炭吸附法、膜分離法等。它們各有優(yōu)點，但不同程度地存在著投資大、能耗高、操作困難、易產(chǎn)生二次污染等缺點。特別是在處理低含量重金屬污染時，其操作費用和原材料成本相對過高。重金屬污染處理方法本文檔共56頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期一\21點53分生物處理法生物修復(fù)這一過程的修復(fù)主體是參與修復(fù)的生物類群，包括微生物、植物、動物及其構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)。微生物對重金屬污染土壤的生物修復(fù)作用主要是通過微生物對重金屬的溶解、轉(zhuǎn)化與固定來實現(xiàn)。

本文檔共56頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期一\21點53分微生物對重金屬的抗性機制生物吸附胞外沉淀胞內(nèi)隔絕主動運輸生物轉(zhuǎn)化本文檔共56頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期一\21點53分1.生物吸附

細胞壁是金屬進入微生物胞內(nèi)的第一屏障。通過靜電吸附和官能團（如-COOH、-NH2、-OH、-PO43等）絡(luò)合固定，微生物提供重金屬結(jié)合位點，減少向胞內(nèi)進行運輸重金屬，保護敏感細胞器。而對于細胞化學(xué)反應(yīng)需要的金屬則可以通過細胞壁運輸?shù)皆|(zhì)中的特定位點。微生物吸附機理有四種：

表面絡(luò)合，離子交換，氧化還原，靜電吸附本文檔共56頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期一\21點53分

微生物吸附機理有四種：（1）表面絡(luò)合機理：微生物能通過多種途徑將重金屬吸附在其細胞表面，細胞壁是重金屬離子的積累場所，細胞壁主要由甘露聚糖、葡聚糖、蛋白質(zhì)和甲殼質(zhì)組成，這些組成中可與重金屬離子相結(jié)合的主要官能團包括磷?；?、羥基、羧基、硫酸酯基、氨基和酰胺基等，其中H、O、S等原子都可以提供孤對電子與金屬離子配位絡(luò)合；芽孢桿菌屬的菌株由于其細胞壁表面存在一層很厚的、網(wǎng)狀的肽聚糖結(jié)構(gòu)，因此都有強大的吸附金屬的能力。本文檔共56頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期一\21點53分（2）離子交換機理：微生物利用細胞壁上與重金屬離子進行交換，從而使溶液中的重金屬離子濃度得以降低。離子交換是褐藻吸附金屬離子的主要機制。離子交換主要是細胞表面的羧基，其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中發(fā)揮了重要作用。本文檔共56頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期一\21點53分（3）氧化還原機理：有些菌類本身具有氧化還原能力，能改變吸附在其上的重金屬離子的價態(tài)，使之變成無揮發(fā)性和毒性的物質(zhì)。土壤中還分布著多種可以使鉻酸鹽和重鉻酸鹽還原的微生物，如產(chǎn)堿菌屬（Alcaligenes）、芽孢桿菌屬、棒桿菌屬（Corynebaterium）、腸桿菌屬、假單胞菌屬和微球菌屬（Micrococus）等，這些菌能將高毒性的Cr6+還原為低毒性的Cr3+

。本文檔共56頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期一\21點53分（4）靜電吸附機理：微生物細胞的外表面帶有負(fù)電荷，因此對帶正電荷的重金屬離子具有靜電吸附性能。細菌細胞壁表面帶有負(fù)電荷。藍細菌、真菌和一些藻類可以產(chǎn)生帶有負(fù)電荷的胞外多糖。本文檔共56頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期一\21點53分2.胞外沉淀分泌胞外蛋白等物質(zhì)，與重金屬結(jié)合形成復(fù)合物沉淀，使之不能通過細胞膜進入胞內(nèi)。

本文檔共56頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期一\21點53分3.胞內(nèi)隔絕當(dāng)重金屬進入胞內(nèi)并有所積累，胞內(nèi)隔絕會阻止其對重要細胞器的毒害。真核微生物如藻類、酵母和真菌將重金屬累積于胞內(nèi)某些特殊細胞器中本文檔共56頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期一\21點53分4.主動運輸是一種最主要的重金屬抗性機制，由染色體和質(zhì)粒編碼主動輸出系統(tǒng)，將重金屬從胞漿中排出，由多條路徑構(gòu)成。依賴能量代謝調(diào)控，受溫度、能源物質(zhì)和抑制物影響。據(jù)能量來源可將輸出系統(tǒng)分為兩類：1、由ATP水解供能的輸出途徑2、由質(zhì)子梯度供能的輸出途徑本文檔共56頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期一\21點53分5.生物轉(zhuǎn)化微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化作用：

甲基化作用（硒、汞），還原作用，氧化作用（銀、砷、金、鉻、汞、鉬、硒等）。重金屬離子一旦進入微生物細胞，可通過氧化、還原、甲基化或去甲基化轉(zhuǎn)化成價態(tài)穩(wěn)定、毒性較小或無毒的化合物，從而減輕對生物體的毒害作用。其中抗性基因編碼解毒酶，催化高毒性金屬轉(zhuǎn)化為低毒狀態(tài)。本文檔共56頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期一\21點53分

微生物對重金屬的抗性多是由染色體外的質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上的抗性基因決定?？剐曰蚓幋a金屬解毒酶催化高毒性金屬轉(zhuǎn)化為低毒形態(tài),其中對微生物汞的轉(zhuǎn)化研究最為清楚。

革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌中都發(fā)現(xiàn)了Hg2+抗性菌株。它們含有一套Hg2

+抗性操縱子(mer),可編碼重金屬解毒酶、編碼調(diào)節(jié)蛋白、周質(zhì)結(jié)合蛋白、細胞膜轉(zhuǎn)移蛋白。不但對重金屬解毒,還具有運輸及自我調(diào)節(jié)等一系列功能。

本文檔共56頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期一\21點53分重金屬降解微生物的應(yīng)用技術(shù)

—微生物修復(fù)技術(shù)1.微生物淋濾技術(shù)2.微生物表面展示技術(shù)3.細菌表面展示技術(shù)4.酵母表面展示技術(shù)5.噬菌體表面展示技術(shù)6.植物菌根修復(fù)技術(shù)7.異位修復(fù)技術(shù)8.原位修復(fù)技術(shù)本文檔共56頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期一\21點53分1.微生物淋濾技術(shù)利用微生物的直接轉(zhuǎn)化作用或其代謝產(chǎn)物的間接轉(zhuǎn)化作用，產(chǎn)生氧化、還原、絡(luò)合、吸附或溶解作用，將固相中某些不溶性成分(如重金屬、硫及其它金屬)分離浸提出來的一種技術(shù)。用于難浸提礦石或貧礦中金屬的溶出與回收，又稱微生物濕法冶金。一些嗜酸細菌被廣泛用于銅、金等金屬的浸提。如在氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌作用下，污泥中難溶性金屬硫化物被氧化成金屬硫酸鹽而溶出，通過固液分離即可達到取出或提取重金屬的目的。本文檔共56頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期一\21點53分2.微生物表面展示技術(shù)表面展示技術(shù):利用基因工程手段，將外源目的基因克隆到特定的表達載體中，使其表達產(chǎn)物（重金屬結(jié)合肽）與外膜蛋白或噬菌體外殼蛋白以融合蛋白的形式呈現(xiàn)在細胞表面或噬菌體表面。融合蛋白賦予微生物對重金屬的親和力，或增強其原本的親和能力。如：通過多肽上的組氨酸和半胱氨酸等氨基酸殘基，實現(xiàn)對重金屬的親和吸附。PS:重金屬結(jié)合多肽可以是從抗性菌株中獲得的天然多肽，也可以是人工改造的更高效的合成多肽。本文檔共56頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期一\21點53分3.細菌表面展示技術(shù)目前,已經(jīng)開發(fā)出幾個以外膜蛋白、纖毛和鞭毛為基礎(chǔ)的細菌展示系統(tǒng),纖毛與其他載體分子相比有某些優(yōu)點,它大量呈現(xiàn)在細菌表面,與環(huán)境持續(xù)接觸。構(gòu)建重復(fù)多肽，如六聚組氨酸多肽、162個氨基酸的多聚組氨酸等，可以通過細菌表面展示用于重金屬降解修復(fù)?？梢蕴岣呖剐跃N對某一重金屬的結(jié)合能力，而且往往成倍提高。本文檔共56頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期一\21點53分4.酵母表面展示技術(shù)作為生物吸附劑的表面工程酵母菌,其特性依賴于展示蛋白結(jié)合金屬離子的能力,細胞表面對重金屬離子的吸附在細胞對金屬離子毒性的抗性能力方面起主要作用。本文檔共56頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期一\21點53分5.噬菌體表面展示技術(shù)

將外源DNA片段插入噬菌體編碼蛋白的基因PⅢ或PⅥ中，使外源DNA片段對應(yīng)的表達產(chǎn)物融合在噬菌體的外殼蛋白中形成融合蛋白，呈現(xiàn)在噬菌體表面。該技術(shù)將蛋白質(zhì)分子的表型和基因型巧妙地結(jié)合于噬菌體這樣一個便于對其進行一系列生化和遺傳操作的載體上，從而大大簡化了蛋白質(zhì)分子表達文庫的篩選和鑒定。本文檔共56頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期一\21點53分6.植物菌根修復(fù)技術(shù)微生物死亡分解或環(huán)境條件改變，會導(dǎo)致細菌固定的重金屬部分活化而重新釋放到環(huán)境中。植物及其根際微生物體系，協(xié)調(diào)形成菌根，將重金屬積累到超富集植物體中，從而徹底從環(huán)境中清除出去。兩者結(jié)合，能使兩者對重金屬的耐受能力同時增強。其技術(shù)核心在于篩選有較強降解能力的菌種和適宜的共生植物,從而得到有效的菌根。本文檔共56頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期一\21點53分本文檔共56頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期一\21點53分本文檔共56頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期一\21點53分微生物修復(fù)技術(shù)的局限性(1)一種微生物只能降解特定一種或幾種重金屬，而非所有重金屬。(2)特定的微生物只降解特定類型的化學(xué)物質(zhì),狀態(tài)稍有變化的化合物就可能不會被同一微生物酶所破壞。(3)特定污染地點或污染物可能限制修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，如在一些低滲透的土壤中可能不宜使用微生物修復(fù),因為這類土壤或在這類土壤中的注水井會由于細菌生長過多而阻塞。(4)微生物修復(fù)技術(shù)受各種環(huán)境因素的影響較大,因為微生物活性受溫度、氧氣、水分、pH等環(huán)境條件的變化影響。與物理法、化學(xué)法相比,這一技術(shù)治理污染的時間相對較長。(5)有些情況下,生物修復(fù)不能將污染物全部去除,當(dāng)污染物濃度太低,不足以維持降解細菌的群落時,殘余的污染物就會留在土壤中。本文檔共56頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期一\21點53分篩選抗重金屬的微生物菌株以金屬鉛(Pb)和鉻(Cd)為例說明：培養(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨（分離細菌）和PDA馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基（分離真菌）。溶液：Pb(N03)2溶液，Cd(N03)2溶液(采用分析純Cd(N03)2試劑)在121℃下滅菌30min，備用。測定方法：采用稀釋平板涂布法和液體培養(yǎng)法，用火焰原子吸收分光光度法測定Pb,Cd。

空白對照組重金屬離子含量—菌處理組重金屬離子含量重金屬去除率(%)=空白對照組重金屬離子含量

采用火焰原子吸收分光光度法測定Pb,Cd本文檔共56頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期一\21點53分稱取新鮮土樣10g，加入到90mL的無菌水中，在室溫下振蕩30min，制備成土懸液，吸取0.1mL土懸液涂布在Pb濃度為300mg/kg,Cd濃度為200mg/kg及Pb和Cd濃度分別為300mg/kg和200mg/kg的牛肉膏蛋白胨和PDA培養(yǎng)基上，30℃下培養(yǎng)，經(jīng)過多次劃線純化后，轉(zhuǎn)接到Pb濃度依次為500,700,900,1200,1500mg/kg的培養(yǎng)基上，Cd濃度依次為300,500,600,700,900mg/kg的培養(yǎng)基上，Pb和Cd混合濃度為500和300,700和300,700和500,900和500,900和700,1200和600,1200和900,1500和700,1500和900mg/kg的培養(yǎng)基，多次劃線純化菌株，同時做鏡檢，直到獲得純的菌株。取1mL菌懸液(待分析菌株)加入到49mL含重金屬(Pb,Cd)的液體培養(yǎng)基中，液體培養(yǎng)基中Pb,Cd濃度分別為500mg/L,5mg/L及同時Pb和Cd濃度為500mg/L和5mg/L，在恒溫?fù)u床上培養(yǎng)(160r/min,28℃)，細菌培養(yǎng)3d，真菌培養(yǎng)7d,4500r/min離心20min，上清液直接測定Pb,Cd含量，菌體經(jīng)去離子水洗滌兩次離心，再經(jīng)70℃烘干磨細，稱取0.01g干菌體于瓷坩堝中，加5mL濃HN03消化至澄清，定容至10mL的容量瓶，測定其體內(nèi)Pb,Cd的含量。通過液體培養(yǎng)基和菌體內(nèi)Pb.Cd的含量來分析不同菌株對重金屬的去除效果。本文檔共56頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期一\21點53分一、生物增強技術(shù)概念

也稱生物投加，指向污染體系中添加從自然界篩選出的高效菌株或通過生物工程手段獲得的工程菌,去除某一種或某一類有毒有害、難降解的有機物，以提高體系的處理效率生物增強技術(shù)與應(yīng)用本文檔共56頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期一\21點53分二、生物增強技術(shù)的技術(shù)路線

1、污染物高效降解M的篩選、馴化篩選的原則與方法確定目標(biāo)選擇分離源篩選的設(shè)定

2、污染物高效降解M的培養(yǎng)

3、生物增強技術(shù)的投加利用本文檔共56頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期一\21點53分（1）投加有效的菌有效菌種應(yīng)滿足：投加后，菌體活性高菌體可快速降解目標(biāo)污染物在系統(tǒng)中不僅能競爭性生存且可維持相當(dāng)?shù)臄?shù)量（2）投加遺傳工程菌

主要降解一些異生物合成物本文檔共56頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期一\21點53分（3）投加營養(yǎng)物和基質(zhì)類似物投加營養(yǎng)物：在常規(guī)活性污泥系統(tǒng)中，可降解目標(biāo)污染物的微生物數(shù)量與活性較低，添加某些營養(yǎng)物，有助于降解菌的生長，改善處理系統(tǒng)的運行性能。投加基質(zhì)類似物：針對代謝酶的可誘導(dǎo)性提出利用目標(biāo)污染物的降解產(chǎn)物、前體作為酶的誘導(dǎo)物，提高酶的活性。本文檔共56頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期一\21點53分三、生物增強技術(shù)的應(yīng)用原則1、生物制劑在使用系統(tǒng)中必須占優(yōu)勢2、生物制劑的主要功能是預(yù)處理而非治理3、生物制劑不能只添加一次4、需要有計劃地添加生物制劑本文檔共56頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期一\21點53分生物吸附劑的來源與選擇