环境生物学提纲（6-8章）

1）土壤中重金属的活化

从难溶的结合态转化为可利用态

① 在环境胁迫下，根分泌出特殊的分泌物，可以螯合溶解根系附近的难溶性重金属；

② 根细胞通过特殊的原生质膜包被重金属，提高重金属的生物有效性； ③ 根际存在特殊微生物区系。 三者之间相互关联。 2） 根的吸收

被动吸收 主动吸收（依靠离子载体） 2. 生物挥发

指利用生物的代谢作用将重金属转化为气态物质，并将其释放到大气中的方法，如某些微生物及植物具有挥发汞及硒的能力。 ▲ 微生物对土壤中重金属的挥发作用

抗汞细菌能将甲基汞和离子态汞转化成毒性较小且可挥发的元素汞，这是一种降低土壤汞污染的有效途径之一。大肠埃希菌和荧光假单胞菌可使二价汞还原为元素汞而从土壤中挥发。 ▲ 植物对土壤中重金属的挥发作用

利用一些植物来促进重金属转变为可挥发的形态，挥发出土壤和植物表面的过程称为植物挥发。如印度芥菜有较高的吸收和挥发硒的能力。 3）向上运输

在转运体（如组氨酸）的作用下通过木质部到达叶细胞，穿过胞间连丝、细胞质、液泡膜进入液泡， 4）地上器官的积累

植物地上部耐受高浓度重金属的能力与金属络合物的形成及液泡的隔离作用有关，而在参与形成络合物的有机物中氨基酸和羧酸的作用较大。

▲ 影响植物提取的因素

重金属的化学形态 植物的特性 土壤与环境条件 3. 生物固定

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指利用植物根系、土壤微生物、土壤动物的生命活动将土壤中的重金属转变成有效性较低的形态，从而降低其毒性。

能够使土壤中重金属总量降低，或者能够使土壤中重金属的有效性降低，从而减少重金属进入农作物的机会。 （1）利用土壤微生物固定重金属

微生物可以转化、钝化和富集重金属，减轻土壤中重金属污 染物的毒害作用，减少植物对重金属的吸收。其机理包括：

▲ 微生物通过自身的生命活动积极地改变着环境中重金属的存在状态和化学行为。 ▲ 一些微生物能够产生胞外聚合物，与重金属离子结合，成为重金属的有效生物吸

附剂。

▲ 产生沉淀作用，从而降低了土壤溶液中重金属的移动性和生物可利用性。 ▲ 微生物菌体对重金属的吸附及吸收作用，大大减少了土壤溶液中可迁移的重金属

浓度。

（2） 利用植物根分泌物固定重金属

（3） 利用根际植物 ?a 微生物组成的微生态系统固定重金属 （二） 有机污染土壤的生物修复

利用微生物、植物、动物对农药、石油等有机物进行吸附、降解、转化。 1. 土壤农药污染的微生物降解和修复

? 土壤中存在大量的微生物，能够对各种污染物进行有效降解，既有一般的毒

性降解，也可以对多种有机农药进行完全降解，最终被矿化成为C02和H20。

?

土壤中的有机农药主要靠微生物来降解和转化。

2. 植物和动物土壤有机农药的吸附、降解和转化 （三）石油污染海洋的生物修复

生物修复是治理海洋石油污染的重要手段， 而微生物是其中的主体。烃类是天然产物，所以海洋细菌一般都有降解石油的能力，最常见的降解菌有：无色杆菌属、黄杆菌属、不动杆菌属等；许多海洋酵母菌和霉菌可以依赖石油和烃类生长，最常见的酵母是假丝酵母属、红酵母属和短梗霉属，霉菌有青霉属和曲霉属。 藻类和原生动物对修复石油污染也有重要作用。

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主要方法有以下3种：

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添加养分以促进石油降解菌的生长繁殖 使用分散剂以促进微生物对石油的利用 接种石油降解菌提高降解效率

（四）湖泊水库水环境的生物修复 1、湖泊水库水体生物修复技术类型 （1）控制营养物质来源的技术

通过改变生产和消费方式，从源头上减少污染物的产生，使水体中污染物质的浓度和总量得以减少。 （2）水动力学修复技术

打破水体分层现象，或将底层水去除、曝气、人工循环、稀释或冲刷等，控制营养物质的释放。 （3）消除内源污染技术

通过底泥疏浚、底泥氧化及覆盖底泥层，消除内源污染。 （1）（2）（3）方法是间接的生物控制修复技术。 （4）控制藻类和植物的技术

湖泊、水库的生物修复技术是以控制藻类为中心的生态控制技术，通过综合的生物措施（微生物、植物、动物）抑制藻类的过量生长并去除污染物，使之恢复正常的生态功能。 主要采取的措施 1） 营造高等水生植被体系

? ? ?

污染物吸收净化功能 促淤防蚀、澄清水质功能 抑制藻类功能

资源竞争抑制 生化克制效应 周丛生物捕食抑制作用 物理效应

?

为水生动物提供特殊生态环境，创造环境多样性

2） 放养滤食性鱼类为主的水生动物

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操纵植食性浮游动物的群落结构，促进高效滤食的植食性大型浮游动物，特别是枝角类种群的发展，可达到降低藻类生物量、提高水体透明度、改善水质。 放养鱼类也可能产生一些副作用，破坏原有的生态结构，应根据具体的湖泊水库生态结构与污染特征，进行科学和慎重的方案设计。 3） 投放微型浮游动物、细菌及其他生物

有些微型动物直接以藻类为食，能够抑制藻类的生长。

有些细菌微生物能够迅速吸收和转化水体中高浓度的氮磷污染物质，抑制藻类的疯长。

还可投放植物病原体和昆虫以控制水生植物。

第二节 生物修复的一般原则

污染环境生物修复在设计和实施过程中应遵循以下原则： 1．物种适宜性

物种适宜性是生物修复技术成败的关键，为此需要进行物种的遴选，并实现物种间的合理配臵。 （1）物种遴选

不同的污染物需要由不同的生物来处理，筛选到高效的物种是生物修复的第一步。在物种遴选中除了考虑其修复能力外，还要注意其适应修复环境的能力，对引种修复来说，这一点尤为重要，应尽量选用乡土物种。 （2）物种配臵

生物间的关系错综复杂，不同物种搭配在一起时可能有几种结果：相互拮抗、相互协同和互不干扰。为了发挥物种间的整体效益，需要物种间具有协同效应，避免出现拮抗现象。因此，合理的物种配臵将有助于提高修复效果。 2．环境安全性

生物修复过程中所添加的物质或生物必须是对环境安全的 （1）维护人体健康

用于修复污染环境的生物及其辅助物质本身不得威胁人体健康。在修复过程中

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