微生物降解土壤重金属 生物修复技术是土壤重金属修复中最具生命力的方法，而微生物在生物修复技术中有着举足轻重的地位。 随着工业化和城镇化的快速发展，以及化肥农药的大量施用，土壤污染问题日益严重，其中，由于工矿企业的大量排放和化肥中大量存在的重金属，使得重金属污染成为土壤污染的最重要的组成部分之一。重金属在土壤中的一般迁移转化的形式是复杂多样的，并且往往是以多种形式错综复杂地结合在一起他们在土壤中的迁移转化，有以下三种形式：机械迁移和转化，化学、物理化学迁移和转化，生物迁移和转化。重金属污染土壤不同于其他的污染物，它通常具有隐蔽性、不可逆性、滞留时间长、易积累、毒性大等特点，正是由于这些特有性质，对其的修复治理问题一直是研究的一个难点[1]。 利用富集植物随土壤中重金属进行修复是生物修复技术的热点。根据美国国家环保局的定义，广义上的植物修复技术是指利用植物吸收、降解、挥发、根滤等作用固定土壤、沉积物、污泥及地表、地下水中有害有毒污染物的技术。根据其作用过程和机理，植物修复可分为植物稳定、植物提取和植物会发三种形式。在植物修复过程中，利用微生物对重金属的溶解作用，使土壤中溶解态的重金属离子大量
增加，从而增加植物对重金属离子的富集作用 存在于植物根际的微生物在代谢过程中通过产生有机酸和极性离子而改变重金属的存在状态，有利于植物对其的吸收富集而降低土壤中重金属的含量。研究发现，抗重金属细菌在植物根际活动，可以促进重金属在植物体内的积累，从而可以加强植物修复过程[1]。将微生物的活化作用与超富集植物的富集作用结合起来，可以将富集效果达到最高水平，极大地提高植物的富集效率。 要想知道什么是微生物降解请到来进行了解，我们每期都会为大家介绍更多的固体废弃物安全小知识。
沉积物中重金属的生物有效性研究综述 张学辉1，陈爱华1，宋端阳1 (大连水产学院，大连，116023) xhz19810@https://www.doczj.com/doc/a916022127.html, 摘要：本文综述了沉积物中重金属的生物有效性的研究，主要包括重金属污染常用评价体系，沉积物中重金属的存在形态，以及生物对重金属的生物利用等方面。同时对沉积物中重金属的生物有效性研究进行了展望。 关键字：沉积物 重金属 生物有效性 近年来,随各种工业废液排入水体,其中重金属的含量越来越高,严重影响着人类及其它生物的健康与生存,如汞、砷、铬能引起神经系统疾病和有致癌作用。海洋沉积物是进入海水中许多化学物质的主要归宿地，海洋沉积物环境质量研究自上世纪8O年代以来已成为国际重要研究领域[1]。在研究以重金属为主要污染物的水体中,通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。由于沉积物中重金属化学行为和生态效应的复杂性，对积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题[12]。 一、沉积物中重金属污染的评价体系及存在形态 1.1沉积物中重金属污染的评价体系 对于沉积物中重金属污染的研究，近年来出现了许多从沉积学角度提出的污染评价方法，如地累积指数法(Geoaccumulation Index)、污染负荷指数法(The Pollution Load Index)、潜在生态危害指数法(The Potential Ecological Risk Index)及Hilton 等的回归过量分析法(Excess after Regression Analysis)．我国学者贾振邦等应用模糊集理论(Theory of Fuzzy Subset)和脸谱法(Face graph)对沉积物中重金属进行了评价。上述评价方法代表了国际上有关沉积物中重金属研究的先进方法。潜在生态危害指数法和地累积指数法是两种比较常用的评价体系。 1.1.1潜在生态风险评价 潜在生态风险指数法是瑞典学者Haknson[3]于1980年提出的，它是划分沉积物污染程度及其水域潜在生态风险的一种相对快速、简便和标准的方法，通过测定沉积物样品中有限数量的污染物含量进行计算。潜在生态风险指数值可反映表层沉积物金属的含量、金属污染物的种类数、金属的毒性水平及水体对金属污染的敏感性。生态风险指数法在我国的应用已较为广泛，不少文献介绍了利用该法进行水域生态风险性分析和评价，并对水域的生态风险性进行定量分析作出了有益的尝试。其计算公式如下： -1-
微生物处理重金属废水的常规研究进展2010-8-23 来源：谷腾水网点击：37 重金属废水的常规处理方法主要包括：化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等，但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。因此，人们一直致力于研究与开发高效环保型的重金属废水处理技术和工艺。微生物处理法是利用细菌、真菌（酵母）、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和（或）积累废水中的重金属，并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来，从而降低废水中重金属离子的浓度。近年来，国际上在微生物处理重金属废水的研究中取得了较多成果，该技术在投资、运行、操作管理和金属回收、废水回用等方面优越于传统的治理方法，展现出广阔的应用前景。我国在微生物处理废水重金属这方面的研究尚处于起步阶段，因此，本文就微生物处理重金属废水的机理及其影响因素做一概述，以期促进国内该领域的研究。 1微生物处理重金属废水的机理 1.1微生物对重金属的吸附作用 微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子，通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。生物吸附剂为自然界中丰富的生物资源，如藻类、地衣、真菌和细菌等。微生物结构的复杂性以及同一微生物和不同金属间亲和力的差别决定了微生物吸附金属的机理非常复杂，至今尚未得到统一认识。根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布，一般将微生物对金属离子的吸附分为胞外吸附、细胞表面吸附和胞内吸附。 1.1.1胞外吸附 一些微生物可以分泌多聚糖，糖蛋白，脂多糖，可溶性氨基酸等胞外聚合物质（extracellularpolymericsubstances，EPS），EPS具有络合或沉淀金属离子作用。如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物，一些白腐真菌可以分泌柠檬酸（金属螯合剂）或草酸（与金属形成草酸盐沉淀）。Suh等研究发现，当茁芽短梗霉（Aureobasidiumpullulans）分泌EPS时，Pb2 便积累于整个细胞的表面，且随着细胞的存活时间增长，EPS的分泌量增多，积累于细胞表面的Pb2 水平就越高，从最初的56.9上升到215.6mg/g（干重）；当把细胞分泌的EPS提取出来后，Pb2 便会渗透到细胞内，但Pb2 的积累量显著减少（最高量仅为35.8mg/g干重）。 1.1.2细胞表面吸附 细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面，特别是细胞壁组分（蛋白质、多糖、脂类等）中的化学基团（如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等）的相互作用，吸附到细胞表面。如将酵母细胞壁上氨基，羧基，羟基等化学基团进行封闭，则会减少其对Cu2 的吸收量，表明这些基团在结合Cu2 方面具有重要的作用，这也间接证明了细胞壁上蛋白质和糖类在生物吸附中的作用。 金属离子被细胞表面吸附的机制包括离子交换、表面络合、物理吸附（如范德华力、静电作用）、氧化还原或无机微沉淀等。不同的微生物对不同金属的吸附作用机制不同（表1）。Kratochvil等认为，离子交换是许多非活性真菌和藻类吸附金属离子的主要机理，主要是细胞表面的羧基，其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中发挥了重要作用。Davis等也认为离子交换是褐藻吸附金属离子的主要机制，特别是以前被认为的物理和化学的结合机制都可以用离子交换来解释。细胞表面功能基团中的氮、氧、硫、磷等原子，可以作为配位原子与金属离子配位络合。例如Zn、Pb可以与产黄青霉（P.chrysogenum）表面的磷酰基和羧基形成络合物，溶液中的阴离子（EDTA、SO42-、Cl-、PO33-等）可以与细胞竞争重金属阳离子，形成络合物，从而降低产黄青霉对Zn、Pb的吸附量，这也间接地说明细胞表面对金属离子的吸附确实存在络合机制。关于氧化还原和无机微沉淀的机制也有少量报道。如Lin采用X 射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）以及光电子能谱（XPS）技术，研究了废弃酵母吸附Au3 的过程，发现还原性糖（细胞壁肽聚糖层的多糖水解产物）半缩醛基团中的自由醛基，可以
《探究蚯蚓适应土壤中生活的特征》说课稿 宁夏长庆初级中学黑东燕 一、使用教材 江苏凤凰科学技术出版社初中七年级下册生物学第13章第1节第2课时——探究蚯蚓适应土壤中生活的特征。 二、实验器材 蚯蚓、放大镜、光滑抽杆夹、粗糙抽杆夹、长玻璃棒、解剖盘、刻度纸、牙签、纸盒、滤纸、棉签、培养皿、可计时手表。 三、实验设计依据 本实验取自苏科版七年级下册第13章第一节《土壤里的小动物》这部分，蚯蚓是土壤里最常见的小动物之一。课标是想通过蚯蚓外部形态的观察和其在不同平面上的运动的观察，让学生体会蚯蚓适应土壤中生活的特征。但是，实验探究内容比较单一，还有拓展的空间；实验方法也比较简单，仅通过肉眼判断，并未进行详细的计算和对比，缺乏科学性，有的学校由于实验器材的限制，选用纸板代替毛糙玻璃板，实验结果很不理想。对于生活环境的探究，只探究了湿度，对于光照等因素未进行探究。 四、实验教学目标 1. 知识与技能 辨认蚯蚓的体形、体色、环带、前后端、体节、体表、刚毛等；解释蚯蚓的运动、对刺激的反应等现象；概述蚯蚓适应土壤中生活的主要特征以及与人类的关系。 2. 过程与方法 学会用观察、比较等方法进行生物学探究。 3.情感态度与价值观 认同生物体的结构是与其功能、生活环境相适应的；在实验和讨论中，养成协作精神；建立保护蚯蚓的意识，消除畏惧心理。 五、实验教学重难点 1. 教学重点 蚯蚓的外形特征、蚯蚓的运动、对刺激的反应；蚯蚓适应土壤中生活的主要特征。 解决策略：通过观察和探究，让学生逐步了解蚯蚓。
2. 教学难点 蚯蚓的运动 解决策略：通过用手触摸和放大镜观察，感知刚毛的存在，然后通过具体的实验观察和数据测量来验证刚毛对蚯蚓的运动起协助作用。 六、学情分析 学生在前面各章中已进行多次的探究实验，在实验设计中初步具有设置对照实验和重复实验的思想。但仍缺乏细致思考，实验实施能力较薄弱。此外，对于城市学生，大部分与蚯蚓接触较少，普遍对蚯蚓有畏惧心理，不愿意用手触碰，会给实验的实施带来阻碍，影响实验进度，所以在课前让学生在适当场所亲自挖掘蚯蚓，建立与蚯蚓之间的联系，有利于实验的顺利进行。 七、实验改进要点 1、让学生亲自挖掘蚯蚓。 2、用纸盒来做负趋光实验，同时鼓励学生，不拘于此实验材料，自行设计避光的方式。 3、用光滑（粗糙）抽杆夹代替玻璃板。通过长玻璃棒限定蚯蚓的运动轨迹，然后根据刻度纸，测量并记录蚯蚓在一定时间内运动的距离。进行详细的计算和对比，增加实验的科学性。 4、用浸湿滤纸作为探究蚯蚓趋湿的实验。 八、实验教学内容 1、导入 2、探究蚯蚓适应土壤中生活的特征 3、蚯蚓对生物圈的作用 生活环境探究1 观察蚯蚓的外部 形态和结构 探究2 探究刚毛对运动 的作用 探究3 探究蚯蚓对外界刺激 的反应 讨论、交流 九、实验教学过程 教学内容教师的组织与引导学生活动 1、情景导入首先用一个谜语“两头尖尖很相似，脚手 耳目都没有，整天工作在地下，一到雨天 才露头。”来引出课题，然后提问，课前 让同学们自己采集蚯蚓，那么请同学们说 学生发言，看课本中的图片，可归纳出蚯蚓的生活环境：营穴居生活，生活在潮湿、疏松、富含有机物的土壤中。
生物吸附法去除重金属离子的研究进展 摘要：本文主要对生物吸附去除重金属离子污染的研究现状进行了综合评述。 首先，介绍了重金属污染的危害和传统去除重金属离子的技术存在的局 限性，指出生物吸附法作为新兴的处理方法的优势；然后，讨论了生物 吸附剂的来源及特点，生物吸附重金属的机理研究，影响重金属生物吸 附的因素以及重金属离子的解析；最后，展望了生物吸附在去除重金属 离子的前景，也提出了其存在的局限性。 1前言 重金属一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属，如铅(Pb)、砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)等。这些难降解的重金属随工业废水的超量排放对环境构成威胁,通过食物链在生物体富集,破坏生物体正常代活动,危害人体健康。自从日本发生轰动世界的水俣病(汞中毒)和痛疼病(镉中毒)后,如何治理重金属废水,已经受到科学家们的普遍关注[1]。因此，有效地处理重 金属废水、回收贵重金属已经成为当今环保领域和食品安全领域中重要的课题。 目前处理含重金属废水的方法主要有化学沉淀、溶解、渗析、电解、反渗透、蒸馏、树脂离子交换与活性炭吸附等。各种方法的优缺点如表一所示. 表1 去除重金属离子传统技术[2] Table 1 Conventional technologies for heavy metal removal 处理方法优点缺点 化学沉淀和 过滤简单、便宜对于高浓度的废水,分离困难效果较差,会产 生污泥 氧化和还原无机化 需要化学试剂生物系统速率慢 电化学处理可以回收金属价格较贵 反渗透出水好,可以回用 需要高压膜容易堵塞价格较贵 离子交换处理效果好,金属可以回 收 对颗粒物敏感 树脂价格较贵 吸附可以利用传统的吸附剂 (活性炭) 对某些金属不适用 蒸发出水好,可以回用 能耗高价格较贵产生污泥
重金属污染生物修复方法及研究进展 汪翀 (吉首大学资环学院08环工2 2008092016) 【摘要】：从生物修复的概念和重金属污染土壤的方式出发。对重金属污染土 壤植物修复和微生物修复两个方面的一般原理、方法和研究动态进行了综述。阐 述了土壤重金属污染的来源及危害，综述了生物修复土壤重金属污染的机理及技 术。从利用微生物降低重金属的毒性、微生物展示技术用于土壤重金属污染的治 理、生物表面活性剂去除土壤重金属、植物根际宜生茵对重金属的修复等方面对 土壤重金属污染微生物修复的研究进行了综述。本文从植物修复、动物修复、微 生物修复三方面介绍了水体中重金属污染以及土壤中重金属的修复方法以及对 生物修复研究技术的发展前景做了大致的预料，并着重对现在的重金属生态修复 研究进展对了详细的介绍。最后也对生物修复方法做了简单的总结概述。 Abstract:The technology of bioremediation becomes a new area of research with features of low cost，high efficiency，no second pollution and wide applicability. The source of pollution and harm of the soil heavy metal were expatiated，the mechanism and technology of bioremediation of soil．Contaminated by heavy metals were summarized. The advances on microorganism remediation of soil polluted by heavy metals were reviewed in this paper．The utilization of micro-organism to reduce the toxicity of heavy metal，the application of microorganism-surface display technology in the remediation of soil heavy metal，the clean up of heavy metal in the soil by using biosurfactants，and the application of PGPR for the bioremediation of heavy metal in the soils were introduced 【关键词】：重金属；污染土壤；生态修复；水体污染 Keywords: heavy metal; contaminated soil；ecological remediation； Water pollution 【前言】：近年来,我国水体中的重金属含量呈逐年上升趋势,已经严重威胁到人 们的健康。生物修复技术是一种可有效地解决重金属污染的治理方法,能够降低 因重金属超标而引发的各种疾病及一系列环境问题。因为效果显著，但成本低廉， 所有越来越受到人们的重视。[1]生物修复也是土壤重金属污染整治的重要手段之 一，是目前世界范围内的研究热点,也是目前少见的土壤污染治理的环境技术。[2] 一．水体中重金属污染生物修复 1.植物修复：植物修复技术是利用植物的吸收和代谢功能将环境介质中的 有毒有害污染物进行分解、富集和稳定的过程。类型可分为植物固定、植物降解、 植物挥发、植物提取、根系过滤。[3]人们也可以利用藻类对重金属的吸收以及对 重金属的耐受机理，使用藻类生物修复重金属污染水体。[4] 2.动物修复：水体中，可采用动物操纵修复，即通过添加肉食性鱼类，或 减少浮游生物食性鱼类使浮游动物生物量增加，以控制蓝、绿藻生长。[5]滤食性 动物和腐食性动物可以利用它们的摄食习性来有效降低养殖对水体环境造成的 负面影响，所以，近年来，这些动物越来越得到人们的重视。[6]
生物技术修复土壤重金属污染 任课教师：XXX 姓名：XXX 学号：XXX 专业：生物科学基地班 年级：XXX 学院：生命科学学院 成绩______________________
土壤重金属污染 摘要：随着社会经济特别是重工业的发展，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。污染治理已成备受关注的焦点。已有许多物理工程、化学修复、生物修复等技术相继涌现。本文就土壤重金属污染的现状、现有生物修复技术做综述。 关键词：重金属污染现状修复技术 Abstract：With the development of social economy especially heavy industry, the situation of soil heavy metal pollution is becoming more and more control has become the focus of the are many physics engineering, chemical remediation, bioremediation technology have article reviews the current situation, the existing soil heavy metal pollution bioremediation technology. Keyword：Heavy metal pollution status quo Technology to repair 前言：随着工农业的发展，土壤重金属污染问题日益严重，土壤中过量的重金属会被植物吸收到体内，通过食物链和生物富集作用对人体健康造成巨大危害。治理土壤环境重金属污染问题已成为当今的研究热点，而物理化学修复手段显然不能快速高效地解决这一难题，生物修复因其廉价、环境友好而备受青睐。[1] 1.现状 国内重金属污染现状 重金属资源是国民经济发展的基础和重要组成部分,一方面重金属资源的开发为我国社会经济的快速发展做出了巨大的贡献,另一方面大量的重金属资源开发活动势必造成严重的重金属污染,尤其是乡镇、个体矿山的开发,由于其各方面的技术、设备简陋,环保意识缺乏等原因对环境的破坏和污染是特别严重,甚至引发严重的环境污染事件,直接威胁到人类的生命安全. 中国的土壤重金属污染已较为严重和普遍，污染源主要是污灌、金属矿开采、冶炼与
重金属污染土壤的治理是当今世界的一大难题，由于土壤中重金属污染是一个不可逆的过程，且土壤中的重金属具有非降解性及难以清除性。采用传统方法修复重金属污染土壤是非常困难和昂贵的[1]。而生物修复法能克服传统方法中的缺点，越来越受到重视[2]。土壤中微生物种类繁多，数量庞大，有的不仅参与土壤中污染物的循环过程，还可作为环境载体吸附重金属等污染物[3]。由于微生物对重金属具有积累和解毒作用的功能，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，使土壤重金属污染生物处理技术的发展和应用倍受关注。虽然近年来人们已经对土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及修复机制做了大量的研究，但往往这些研究都是独立进行，缺乏相互之间的联系，造成很多结论的不统一性，对它们的综合评价产生一定的影响。因此，系统综述土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及微生物的修复作用等方面的研究进展，研究和运用微生物与重金属间的相互关系和作用特点，对重金属污染土壤的微生物修复具有重要的意义[4]。 1土壤重金属污染的微生物效应及毒性 1.1重金属污染对土壤微生物活性的影响 当土壤受外来重金属污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的反应[5]86。微生物的代谢商（qCO 2）是微生物活性反应指标之一，它反映了单位生物量的微生物在单位时间里的呼吸作用强度[6]138。土壤微生物的代谢商通常随着重金属污染程 度的增加而上升。Chander 等[7]613研究认为，含高浓度重金属的土壤中微生物利用有机碳更多地作为能量代谢，以CO 2的形式释放，而低浓度重金属的土壤中微生物能更有效地利用有机碳转化为生物量碳，土壤中的重金属含量的高低影响了微生物的呼吸及代谢，进而影响了土壤的呼吸作用。张玲和叶正钱[6]139研究了铅锌矿区污染土壤的微生物活性，在矿口处土壤基础呼吸为33.69mg/（kg ·d ），明显高于其他地段，在远离矿口800m 的地方土壤基础呼吸为24.57mg/（kg ·d ），明显高于对照的4.06mg/（kg ·d ），矿口土壤的土壤基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1.6倍和2.3倍。Fliepbach 等[8]1202也研究认为，代谢商是评价重金属微生物效应的敏感指标，它可以反映出土壤重金属污染程度。 1.2重金属污染对土壤微生物生物量的影响 土壤微生物生物量代表着参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化所对应生物量的数量，而且土壤微生物碳或氮转化速率较快，可以很好地表征土壤总碳或总氮的动态变化，是比较敏感的生物学指标[8]1201。大量的研究表明，由于土壤重金属污染造成微生物生物量发生变化。Khan 等[9]30研究指出，Pb 污染矿区土壤的微生物生物量受到严重影响，靠近矿区附近土壤的微生物生物量明显低于远离矿区土壤的微生物生物量。Fliepbach 等[8]1201研究结果表明，低浓度的重金属能刺激微生物生长，可增加微生物生物量碳，而高浓度重金属污染则导致土壤微生物生物量碳的明显下降。Khan 等[9]31采用室内培养实验，研究了Cd 、Pb 和Zn 对红壤微生物生 土壤重金属污染的微生物效应研究进展 王彬杨胜翔徐卫红 （西南大学资源环境学院，重庆 400716） 摘 要 文章综述了土壤重金属污染的微生物效应、重金属污染土壤的微生物学评价及微生物的修复机制等方面的研究进展，并对今后土壤重金属污染的微生物修复的研究重点进行了展望。 关键词 重金属污染 土壤微生物 修复 收稿日期：2007-11-28，修改稿收到日期：2008-01-07 第23卷第2期 2008年6月广州环境科学 GUANGZHOU ENVIRONMENTAL SCIENCES Vol.23，No.2Jun.2008 6
科学公开课教案（五年级上册） 蚯蚓与环境 一、教师演示实验：蚯蚓喜欢黑暗还是光亮的环境？ 1、引导学生说说自己的想法。 2、教师演示，学生依次进行观察。 （1）把长方形盒子盖剪去，用玻璃片作盒盖，玻璃片一半黑布包住。 （2）在盒底放入塑料薄膜，以保护蚯蚓，方便它爬行。（3）把5条蚯蚓放在盒子的中间，盖上做好的玻璃盖子。（4）5分钟以后打开盒盖，观察并做好记录。 （5）可连续多做几次。 5、组织交流汇报（蚯蚓爬向了光亮的一边，还是爬向了黑暗的一边）。 6、概括知识点：蚯蚓喜欢黑暗的环境。 二、学生分组实验：蚯蚓喜欢干燥还是湿润的环境？ 1、实验引导： 刚才我们已经知道了蚯蚓喜欢在黑暗的环境下生活，现在我们再来探讨一下蚯蚓喜欢干燥还是湿润的环境呢？接下来我们也来设计一个对比实验。 2、学生设计实验，自由发表意见。 3、教师随机出示材料，在交流中引导概括出比较合理的实验步骤：
《蚯蚓与环境》一课教学反思 本课是在寻找身边的动物和植物的基础上，选择一种小动物——蚯蚓作为观察对象。通过用感官和借助工具观察蚯蚓，使学生体验到使用工具比单纯使用感官更有效。从观察蚯蚓的外部特征和运动方式到观察蚯蚓喜欢生活在什么样的环境；从定性观察到定量观察，观察水平和难度逐渐增加。通过学生提问、猜想、观察、整理观察到的信息、根据实验结果修正自己的猜想等一系列活动，让学生体验探究学习的基本过程。 本课主要教学内容为四部分。第一部分：观察蚯蚓的外部特征。第二部分：观察蚯蚓的运动，测量蚯蚓的身长。第三部分：填写观察报告。第四部分：探究蚯蚓喜欢生活在什么样的环境中。 蚯蚓是一个范例，可以选择其他动物。通过观察蚯蚓，培养学生用感官和工具认识蚯蚓。教师事先要带领或指导学生收集蚯蚓，平均每组要有一个蚯蚓，供课堂应用。在观察蚯蚓的过程中，要对学生进行保护蚯蚓的训练，不要伤着蚯蚓，活动1完成后还要把蚯蚓养起来，以备下一课使用。在观察和测量中，要引导学生体验用工具比用感官更科学。用感官和工具观察小动物，也是自然教学的发展，而我们科学课的特色在于把使用感官和工具的训练融于科学知识的学习之中，而非独立的为训练而训练，这正是教材的综合性表现之
重金属密度 重金属是指密度大于5g／cm’的一类金属元素，大约有45种，主要包括锅、铬、汞、铅、铜、锌、银、锡等，但是从毒性角度考虑，一般把砷、硒和铝等也包括在内。重金属在空气、土壤和水体中的存在对生物有机体产生严重影响，并且其在食物链中的生物富集极具危险性。如20世纪50年代日本曾爆发的水俱病(汞污染)、骨痛病(钢污染)和哮喘(50z和重金属粉尘复合污染)等，ATMEL单片机都是重金属污染造成的危害。 在污水处理过程中，70％。90％的重金属元素会通过吸附或沉淀转移到污泥中。一些重金属元素主要来源于工业排放的废水(如锅、铬等)，还有的重金属来源于家庭生活的管 道系统，如铜、锌等。 国内有人采集了来自全国30个大中型城市污水处理厂的污泥样品，分析了其重金属含量。其中，锌和饲在污泥中含量最高，是污泥中最主要的重金属污染物，其次是铬、锰、铁，然后是镍、铅、锡等，浓度最低的是铜。另外，根据GBl8918—2M2《城镇污水处理厂污染物排放标准》判断出10个污水处理厂污泥样品的重金属浓度超标。重金属在30个污水处理厂污泥中的形态分布规律是：锰、锌和镍的可交换态含量较其他金属高，因而可移动性强，生物有效性好；铜和钻主要分布在氧化态；铬、铅、砷和硒都主要分布在氧化态和残渣态；对于大部分样品，铁的残渣态含量比较高；锅的可提取形态之和占了总铜含量相当大的比例；而硒绝大部分存在于难以溶解释放的残渣态当中。 另外，重金属是否能给生态环境和入畜健康带来危害，关键是其生物有效性。重金属生物有效性与重金属形态有密切关系。一般而言，污泥中重金属存在的形态可分为水溶态、交换态、有机结合态、碳酸盐和硫化物结合态及残渣态等，其中前三种形态的生物有效性较高．而后两种形态的生物有效性较低。重金属在污泥中有效态含量除与其浓度有关外，还与污泥的理化性状及重金属形态组成有关。国内外许多研究表明，金属离子的溶解度随PH值 升高而降低，金属有机配合物的稳定性随环境PH值升高而增强。 1．2重金属的毒性特征 A 不可逆转性和危害长期性 重金属污染基本上是一个不可逆转的过程，主要表现在两个方面：一是重金届进入土壤环境后．很难通过自然循环从土壤环境中消失或稀释；二是对生物体的危害和对生态系统结构与功能的影响不易恢复。重金属的危害长期性，即其对动植物或人体的积累性危害往往需要较长的时间才能显现出来。 B 生物累积和放大性 重金属一旦随污泥农用进入土壤，其生物有效成分，就会被植物吸收累积，通过生物放大作用，重金属可以在较高级的生物体内成千上万倍地富集，然后通过食物链进入人体．在人体某些器官内积累造成慢性中毒。 c 毒性的可变性 重金属在不同的环境条件下，可以以不同的价态存在，并相互转化。不同价态的重金属毒性也不相同。某些重金属可在微生物或外界环境条件的作用下变成毒性更强的化合物，对人和生物造成极严重的威胁。如汞在甲基钻胺素存在下能转化为毒性更大的甲基汞，汗 基汞通过食物链进一步累积，进入人体后又很难代谢出去，聚集在肝、肾和脑中，损害人的相经系统。 D微量致害性 一般来讲，汞的毒性最大．锦次之，铅、镕、砷也有相当的毒性，这五种重金属被合称又“五毒”。这些重金属只要很微小的旦即可产生明显的毒性效应，即它们的毒性闻值(对生物产生污染的最小计量)都很小，比如汞是o．01—o。05mg／m3，铅是o．1。0．2mg/m3.
土壤重金属污染微生物修复技术浅析 微生物种类繁多，数量庞大，分布广泛，功能多样，是土壤生命体的有机构成，可作为表征土壤生态环境变化的一个重要指标。微生物修复主要是利用土著微生物或人为投加的特效微生物在特定的条件下吸收、转化、固化或分解土壤、水体中的重金属污染物，改善环境质量、促进生态修复的一种生物措施。是一种低耗、高效、环保安全的修复技术。 微生物修复具有环境友好、安全生态、低耗等优点，是一种健康、经济、可持续的重金属污染修复技术。在汉斯出版社《土壤科学》期刊中，有论文通过文献调研，综述了微生物对重金属污染的修复现状、修复机理、影响因素及强化修复等，以期为重金属污染微生物修复提供参考。 细菌作为微生物中的最大群体，它本身及其产生的各种物质广泛参与水体、土壤、矿渣和沉积物等环境中的多种反应，进而影响诸多元素的迁移转化。许多真菌对重金属具有抗性和吸附性，尤其在重金属污染区域存活的真菌具有较强耐性，对甄选区域优势生物种群具有指导意义。目前，对菌根真菌、大型真菌、酿酒酵母、青霉菌及曲霉菌等修复重金属污染研究较多。另外不同重金属之间的相互作用，微生物去除重金属的能力会随重金属复合的种类及浓度的不同而不同，对其污染的土壤修复具有很高的挑战性。 pH是影响微生物抗重金属能力的重要因素。不同的菌丝体，对重金属的吸附能力受PH 值的影响，菌根真菌在不同的pH环境下生物量会发生显著的变化。随着PH值的降低，重金属的吸附性减弱，从而移动性增强，反之，重金属与OH?生产氢氧化物沉淀，降低金属离子的移动性。但在强碱环境下，金属离子易于OH?形成络合物，其移动性反而增强。在某一浓度微生物对重金属的吸收随外界条件不同而不同，有其最适合的pH条件。
重金属污染的微生物修复及一般性分析 环境科学系陈汉忱苏冠勇汪渝松姜炳棋 摘要：耐受重金属微生物资源的筛选与分子鉴定及抗性研究；SBR工艺去除城市污泥 中重金属的研究；固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用；汞对有效微生物 的毒性效应。 关键词难受重金属微生物SBR工艺固化微生物技术汞毒性 正文 微生物技术在环境方面的应用越来越广泛并且日益成熟，采用微生物处理重金属污染技术还不是很成熟，下面将从四个方面逐步探讨微生物处理重金属污染技术的可行性、方法、一些具体的应用实例以及一些关键的影响因素。 耐受重金属微生物资源的筛选与分子鉴定&抗性研究 首先应对微生物处理进行预先的筛选和条件最优化试验，而且如有必要，应作微生物重金属抗性研究 [例]吸附重金属离子菌种的筛选及其吸附试验研究 实验步骤：从汽车制造厂排污口采集废水及污泥样品进行富集、分离纯化，筛选出可吸附重金属的菌种。进行吸附实验后测定重金属离子浓度。将一定量的溶液溶解在一定量的去离子水中，用ICP测定其浓度。从上述吸附实验中选择出吸附重金属离子效果最好的菌种。接入到50mL模拟重金属离子水溶液中。在一定条件下进行吸附，测定重金属离子的残留浓度。 实验结果： （1）菌体本身的影响
（2）pH的影响 由图2可以看出，pH值为5时WNO4对于Pb2+的吸附效果最好，其吸附率为97.1%。 重金属抗性形成的可能机制：生物吸附作用在细菌、真菌和藻类细胞上有许多结构组分具有结合重金属的能力，大量研究证实，胞外多糖带有负电荷，可以作为重金属的有效生物吸附剂，阻止重金属离子进入细胞。将动胶菌属的细菌产生的胞外多糖萃取并除去，会大大降低细菌吸附重金属的能力，进而增加其对金属的敏感性；其它蓝细菌、藻类和真菌也可
五大类重金属污染物治理技术及可行性分析(一)铅(Pb)治理技术与其可行性分析 目前，工业中处理废水中重金属铅离子一般采用化学沉淀法和离 子交换法。另外，液膜法和生物吸附法是新兴的含铅废水的处理方法，目前处于研究阶段。 （1）化学沉淀法：化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法。所用沉淀剂有：石灰、烧碱、氢氧化镁、纯碱以及磷酸盐，其中氢氧化物 沉淀法应用较多。此法是将离子铅转化为不溶性铅盐与无机颗粒一起 沉降，处理效果比较好，可以达到国家排放标准。但大量的铅盐污泥 不易处理，容易造成二次污染，且此法存在占地面积大、处理量小、 选择性差等缺点。 （2）离子交换法：离子交换法是利用离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理 的溶液中的离子进行交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓 度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力。离子交换法处理铅离子 是较为理想的方法之一，不但占地面积小、管理方便、铅离子脱除率 很高，而且处理得当可使再生液作为资源回收，不会对环境造成二次 污染。离子交换法的缺点是一次性投资比较大，且再生也存在一定的 困难。 （3）生物吸附法使用生物材料处理和回收含铅废水的技术是既简单又经济的治理方法，已经引起了人们的重视。生物材料对重金属天
然的亲和力，可用以净化浓度范围较广的铅离子废水以及混合的金属 离子废水。其优点有：①受pH值影响小；②不使用化学试剂；③污泥量极少；④无二次污染；⑤排放水可回用；⑥菌泥中金属可回收且菌 泥可用作肥料。生物吸附法将是废水深度处理常用的方法。 化学沉淀法由于容易产生二次污染，不符合绿色化学的宗旨，固 其处理虽能达标，但并不符合当今时代和实际的要求，不鼓励用于珠 三角地区铅污染的处理。珠三角地区由于土地价格高昂，因此对比下，选择占地面积小，管理方便，脱除率高的离子交换法结处理废水中的 铅较为符合实际情况。而在土壤中的铅污染适宜使用生物吸附法和植 物修复法，利用超富集植物对土壤中的铅进行富集，可有效的去除土 壤中的铅，再辅以微生物处理法，使得处理效果大大增加。 (二)汞(Hg)治理技术及其可行性分析 含汞废水主要来源于有色金属冶炼厂、化工厂、农药厂、造纸厂、 染料厂及热工仪器仪表厂等。从废水中去除无机汞的方法有硫化物沉 淀法、化学凝聚法、活性炭吸附怯、金属还原法、离子交换法和微生 物法等。一般偏碱性含汞废水通常采用化学凝聚法或硫化物沉淀法处 理。偏酸性的含汞废水可用金属还原法处理。低浓度的含汞废水可用 活性炭吸附法、化学凝聚法或活性污泥法处理，有机汞废水较难处理，通常先将有机汞氧化为无机汞，而后进行处理。 （1）还原法： NaBH4（硼酸钠）还原法：非金属还原剂——硼酸钠， 与汞反应后主要生成汞和偏硼酸、放出氢气。Hg2+＋BH4-＋2OH- = Hg↓＋3H2↑＋BO2-。金属还原法：凡是氧化还原电位低于Hg2+的，如Cu. Zn.
土壤中的重金属移动性差，滞留性强，难以被微生物降解，通过地下水循环和植物传递而影响生物圈环境的健康发展。一种或几种不同金属的形态对环境的毒性也有所不同。因此，金属形态的存在、分布所产生的毒性程度也影响着重金属在环境中的迁移。重金属在进入土壤后会发生复杂反应。化学作用包括络合、吸附以及淋溶等。 重金属在土壤中的吸附不仅与土壤类型、基本理化性质有关，还与重金属本身的离子特性相关。重金属离子间的相互作用可由土壤的酸碱度、离子强度的影响而改变。其中，酸碱度对金属形态的影响很大。通过室内静态吸附方法和 Tessier连续提取法，对新疆荒漠区某石化污水库周边的农田土壤 pH、外源钴浓度、离子强度进行考察，研究土壤中重金属钴的存在形态和生物有效性变化，从而得出钴在供试土壤中的形态再分配及生物活性变化，得出该区域的环境行为，为新疆荒漠区钴污水影响下农田重金属修复提供试验基础与依据。 1、材料与方法 1． 1 土壤样品的采集。土壤采自新疆荒漠区域某石化污水库附近的油葵种植田。将采来的土壤样品在室内风干，过100 目筛，待用。对照土的基本理化性质为: 土壤碱化度41． 63% ，pH 8． 86，阳离子交换量 7． 68 cmol /kg，钴 9． 00mg /kg，土壤有机碳 443 mg /kg，土壤有机质 760 mg /kg。 1． 2 静态吸附试验。称量 2． 500 0 g 土样于 100 ml 锥形瓶中，按照 4 种条件进行处理，每个处理设置 3 个平行。①对土样施加配制初始浓度为 100 mg/L 钴溶液(pH 为 2 ～13) ;②对土样施加配制考察浓度范围内(100、125、150、200、250、300、400 mg /L) 的硝酸钴溶液; ③将加入 100 mg /L 硝酸钴溶液的土壤进行老化5、10、20、40、70 d; ④对土样施加 pH 为7，离子强度为 0、0．001、0．01、0．1、0．2、0．5、1．0 mg/L，重金属浓度为100 mg/L 的硝酸钴溶液。将以上处理过的试样置于25℃ 恒温振荡2 h，再静置 24 h，以 3 000 r /min 转速离心 15min，均取上清液，用原子吸收光谱仪测定。 1． 3 钴总量及各形态分析方法。土壤残渣态采用 H2SO4-HC104-HCl 电热板法消解。土壤形态分析采取 Tessier 连续提取技术提取。各形态钴溶液用火焰原子吸收仪测定。 式中，K 为生物有效系数;m 为各形态质量; F0是水溶态，mg/kg;F1为可交换态，mg/kg;F2为碳酸盐结合态，mg/kg;F3为水溶态，mg /kg; F4为有机结合态，mg/kg;F5为残渣态，mg/kg。所得数据用 SPSS 软件处理，得出相关性分析与回归分析结果。 2、结果与分析 2． 1 土壤酸度对钴形态的影响及生物有效性分析
重金属废水的微生物废水处理工艺 一、微生物法治理电镀废水技术 1．主要技术内容 （1）基本原理用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原六价铬为三价铬，三价铬、锌、铜、镍和镉等二价金属离子被菌体富集，再经固液分离，废水被净化，污泥中金属再用微生物或化学法回收，固液分离的上清液可以回用。 （2）技术关键本技术的关键是菌体的培养和“菌废比”的合理调控，这是保证处理水质达到排放标准或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养菌体，培养液可以是生活污水，粪便，高浓度有机废水，也可以人工配制。采用中温发酵技术。根据废水中的金属离子的浓度和培养的菌体的浓度决定“菌废比”，具体情况具体决定。 （3）工艺流程微生物治理电镀废水工艺流程见图9-24。 2．主要技术指标 （1）净化能力本技术对废水成分变化的适应性强，各金属离子浓度的范围为：铬1mg／L～1000mg ／L，锌1mg／L～1000mg／L，铜1mg／L～1000mg／L，镍1mg／L～500mg／L，镉1mg／L～500mg／L。本技术不仅能处理单一的金属废水，也可处理混合的金属废水。废水的pH值可在4～8范围内变化。每天处理废水量可达1m3～1000m3以上。 （2）特点利用微生物高效快速还原六价铬，无二次污染，能回收菌泥中的金属，因此，使用周期长，管理方便。如果能利用生活污水、食品加工废水等培养微生物，可以实现以废治废。 （3）出水水质处理后排放水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属低于国家GB8978-1996污水综合排放标准，见表9-15。
3．投资分析对于日处理100t废水的规模而言，1992年价格为总投资30万元，其中土建15万元，设备10万元，其他5万元。 本技术主要设备使用期可达40年，运行费用约为每吨废水0.20元。 4．主要设备微生物法治理电镀废水技术的主要设备有培菌池，生物反应器，调节池，泵房，沉淀池，消毒池，主控室，化验室等。 二、硫酸盐生物还原法处理含锌废水 硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。 1．废水处理工艺流程见图9-25。
对土壤中重金属生物可利用性的认识 摘要 生物可利用性，作为土壤中重金属危害程度的一个指标，常被用来评价修复治理工作的效果。一般通过化学提取手段或生物毒性试验来对重金属生物可利用性做出一个评估。文中主要对化学提取手段进行了阐述，并着重对其中的Tessier五步提取法进行了整理优化，同时提出应根据土壤理化性质确定生物可利用的重金属存在形态。 关键词重金属土壤生物可利用性Tessier 土壤重金属污染已经成为一个热点环境问题，而对重金属污染土壤的修复治理工作也成为环境工作者新的探索领域。一般的修复技术包括物理修复、化学修复、生物修复、化学和生物联合修复等。生物可利用性，作为土壤中重金属危害程度的一个指标，常被用来评价修复治理工作的效果。实际评价重金属生物可利用性，主要通过化学提取手段或生物毒性试验来实现。生物毒性试验主要利用植物、动物或微生物等在内的指示性生物进行观察研究。化学提取主要包括单一提取与连续提取两种，常用的提取剂有酸类（如盐酸等）、盐类（如CaCl2等）、缓冲液（如NH4OAc等）和螯合剂（如DTPA、EDTA等）。当前常用的单一提取主要是将0.05M EDTA 或DTPA作为提取剂，对土壤中重金属生物可利用性进行评价。连续提取则是使用多种提取剂对土壤中不同存在形态的重金属分步提取，包括可溶态、沉淀态、有机结合态等。其中，普遍被采用的是Tessier等人于1979年提出的五步提取法，主要过程参照原文大致如下： 1.可交换态 取干燥研磨后的土壤0.5g于50 mL塑料离心管内，加入pH为7.0的1M MgCl2（用NaOH，HCl调pH）溶液8 mL，室温下提取1 h，连续震荡。取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 2.碳酸盐结合态 取第一步沉淀，加入8mL 1M NaOAc（用HOAc调节pH至5）。室温下提取5 h，连续震荡。取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 3.铁锰氧化态 在25%（V/V）HOAc中配置0.04M的NH2OHHCl（盐酸羟胺），pH约为2。取上一步沉淀，加入20 mL提取剂，于96±3 ℃条件下水域加热提取6 h，并阶段性震荡。取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 4.有机结合态 取上一步沉淀，加入3mL0.02M HNO3与5 mL30%H2O2（用HNO3调整pH至2），于85±2℃条件下水域加热2 h，阶段性震荡。后再加入3 mL 30% H2O2（用HNO3调整pH 至2），于85±2 ℃条件下水域加热3 h，阶段性震荡。取出冷却后，加入5 mL 3.2M的NH4OAc（在20%v/vHNO3中），并稀释到20 mL，常温震荡30 min。离心后取上层清液测定。用纯水对提取后的沉淀清洗一遍，离心后弃去上层清液。 5.残渣态 与总量消解一样。首先加入2 mL HClO4与10mLHF，蒸至近干，后加入1 mL HClO4与10 mL HF，蒸至近干，最后加入1 mL HClO4，蒸至大量白烟出现，将剩余残渣溶于浓盐酸，并稀释至25 mL。测定溶液中重金属含量。 通过Tessier法提取的重金属形态共分为五种，且一般认为可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态较有机结合态与残渣态活泼，更易被土壤生物利用，存在环境风险，归类为生物