污染物及其代谢产物不得进人食物链，因此不能将农作物等作为修复生物。 （2）保护生物多样性
用于修复污染环境的生物不得威胁土著物种，造成生态入侵。尽量选用土著物种作为修复生物。 （3）防止二次污染 3．因地制宜性
生物修复技术有很强的地域选择性，不仅要注意生物的适应性，还要强调技
术的适应性 4．可行性原则 （1）技术可行性
生物修复技术要易于操作、有长期效果。 （2）经济可行性
建设及运行成本要低于物理、化学方法，并符合可操作原则。 5．景观协调性原则
用于修复污染环境的生物应对景观有改良作用，特别是利用植物修复环境时
第三节 环境污染的生物净化
一、微生物对污染物的降解和净化
在土壤和水体中，微生物的净化占主导作用 （一）微生物在生物净化中的优势 ? 个体小，比表面积大，代谢速率快 ? 种类繁多，分布广，代谢类型多 ? 具有多种降解酶
? 繁殖快，易变异，适应性强
? 具有巨大的降解能力：质粒，降解性质粒→关键酶类
? 共代谢作用：微生物在利用生长基质A时，同时伴随着非生长基质B（如污染物）的氧化或其他反应
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（二）微生物对污染物的降解与转化途径
光降解、化学降解和生物降解，微生物的降解是主要的 1. 氧化作用
▲ 醇的氧化：如酯化酯杆菌，乙醇→乙酸 ▲ 醛的氧化：如铜绿假单胞菌，乙醛→乙酸等
2．还原作用
乙烯基的还原：如大肠杆菌，延胡索酸→琥珀酸 硝酸的还原：许多土壤细菌均可进行等 还有脱羧作用、水解作用、酯化作用等 （三）影响微生物对物质降解转化作用的因素
1、微生物的代谢活动：包括微生物的种类和生长状况等
2、微生物的适应性：诱导产生新的降解酶或自发突变建立新的酶系或自我代谢调节 3、化合物的结构
可降解化合物、难降解化合物、不可降解化合物， 降解性取决与化合物的结构
? 烃类化合物，链烃比环烃易分解，直链烃比支链烃易分解，不饱和烃比饱和烃易
分解
? 主要分子链上C被其他元素时，对生物氧化的阻抗就会增强 ? 官能团的性质及数量
? 化合物的分子量，高分子化合物难降解 4．环境因素
温度、酸碱度、营养、氧、底物浓度 （四）微生物对常见污染物的降解与转化 1．生物大分子有机物的降解
? 多糖类：→单体，细胞外酶系统完成，胞内酶进一步分解, 纤维素的分解，淀粉的分解
? 木质素：结构复杂，最难分解，主要由真菌的担子菌完成 ? 脂类：主要由好氧细菌完成
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2．烃类化合物的微生物降解
? 烷烃类：甲烷氧化弯曲菌能氧化甲烷，其它烷类 ? 烯烃类：双键的打开→醇类
? 芳烃类：→侧链→芳香环→CO2 + HO2 如酚类、苯及萘等
3. 石油的微生物降解
▲ 以烃类化合物为主，环境中烃类化合物的主要来源 ▲ 海洋石油的光分解（慢）和微生物（200多种）分解
4. 人工合成有机化合物的微生物降解
? 农药：有机氯农药，特性，中间产物 ? 合成洗涤剂：分解型洗涤剂的采用 ? 增塑剂：邻苯二甲酸酯类 ? 多氯联苯：作为稳定剂 二．废水生物处理的原理 （一）水体的自净作用
有机污染物减少、生物相变化、氧浓度变化 （二）生物处理的机理
与天然水体自净过程类似，目前最常用的方法是活性污泥法和生物膜法，它
们具有以下特性： 1. 较强的吸附能力
2．具有很强的分解、氧化有机物能力 3．具有较强的食物链
有机物→细菌→原生动物→微型后生动物 4．具有良好的沉降性能 三、生物净化方法
（一）废水的好氧生物处理 应用最广的一类方法 1、活性污泥法
? 由微生物、原生动物、悬浮物质及胶体物质等组成的、具有吸附和分解有机
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物的絮状体 。
? 降解过程：第一阶段（吸附阶段）完成大部分有机物的去除，第二阶段（摄食、分解阶段）完成最终氧化 ? 活性污泥法中的微生物
包括了微生物的大多数类型，有细菌、放线菌、蓝细菌、立克次体、酵母、丝状真菌、单细胞藻类、原生动物、多细胞微型动物、病毒 2、生物膜法
利用微生物在固体表面进行生物净化处理， 其优势在于：
◆ 微生物种类多样性高，废水处理具广谱性 ◆ 生物膜各段的微生物类群不同 ◆ 生物膜中的食物链较长 ◆ 具有较高的脱氮能力 ◆ 单位处理能力大 ◆ 运作稳定、管理方便 （1） 生物膜的净化原理和过程 附着水层，运动水层，膜的不断更新 （2） 生物膜的微生物组成
◆ 细菌和真菌 表面（好氧层）好氧细菌（芽孢杆菌占优势），中间为数量最多的
兼性细菌（主要有假单胞菌、产碱杆菌等），底层（厌氧层）厌氧菌（反硫化弧菌 ）。
◆ 原生动物 主要是纤毛虫类和肉足类
◆ 微型后生动物 有轮虫、线虫、昆虫、腹足类等。
（3） 固定床生物膜处理的主要类型
◆ 普通生物滤池 ◆ 塔式生物滤池 ◆ 生物转盘 ◆ 生物接触氧化池 （二）废水的厌氧生物处理（厌氧发酵）
在有机物浓度较高，BOD超过1500 mg/L时，用于预处理
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原理：厌氧菌，以化合态盐、碳、硫、氮为受氢体 过程：
水解阶段（第一阶段），酸化阶段（第二阶段）， 甲烷化阶段（第三阶段） 微生物种类：
不产甲烷菌（细菌、真菌、原生动物） 甲烷菌（八叠球菌、杆菌、螺旋菌） 厌氧生物处理的条件：
◆ 温度：影响速度，中温发酵35℃-38℃，高温 发酵52℃-55℃
◆ pH：中性
◆ 营养：碳、氮、磷适当的比例，BOD:N:P = 200:5:1 ◆ 有机负荷：金属离子化合物的允许浓度 （三）废水处理的生态工程 1、氧化塘（稳定塘）
◆ 净化原理：利用藻菌的互生关系 ◆ 生物组成：
藻类：分布上层，常见的有小球藻、栅藻、衣藻、眼虫藻、颤藻、席藻等 细菌：分布下层，常见的有无色杆菌、假单胞菌、黄杆菌、产碱杆菌、芽孢杆菌等 微型动物：常见的有钟虫、膜袋虫等，可高达1000个 /mL还有轮虫类、甲壳类等
◆ 氧化塘的类型：
● 兼性塘（广泛应用）：处理工业、农业废水及生活污水。
主要接纳原排放废水和经处理后排放的废水；塘深1.0－2.5 m，上层（好
氧区）、中层（兼氧区）、底层（厌氧区）；BOD去处率70％－90％，最高达99％。
● 厌氧塘：接纳预处理的屠宰、造纸等各种高浓度的有机废水 ● 暴气塘：以机械暴气摄氧，BOD去处率50％－90％ ● 精制塘：一般用来改进其它类型生物塘排放的废水
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● 综合生物塘：应用生态学原理，将各生态单元，按一定的比例和方式组合 2、水生植物塘
种植以凤眼莲和浮萍为代表的水生高等植物，出水水质可达到饮用水标准。 3、人工湿地处理系统
● 人工湿地生态系统 具有浅的表面水层和大型水生植物生长的生态系统 ● 芦苇湿地处理系统
4、污水土地处理系统：
利用土地、植物根系和土壤微生物处理已经过预处理的污水或废水， 作用机制包括:
（1） 绿色植物根系的吸收、转化、降解和生物合成 （2） 细菌、真菌等微生物区系作用
（3） 土壤有机、无机胶体及其复合体的吸收、络合和沉淀作用 （4） 土壤的离子交换作用 （5） 土壤和植物的机械阻留作用 （6） 土壤的气体扩散作用 不同的污染物作用机制有所不同。
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