环境污染的生态对策_环境污染对策

2020-02-27 其他范文下载本文

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环境污染的生态对策

[摘要]本文首先介绍了环境污染的概念、生物的概念，然后简单阐述了受污染的环境对生物的作用和生物对受污染的环境的反馈效应，在此基础上提出了环境污染的生态对策。生物修复是指利用生物特别是微生物的生物转化或降解的方法，将存在于土壤、地下水和海洋等环境中的有毒、有害的污染物去除或消除，从而使污染生态环境修复为正常生态环境的工程技术体系。生物修复包含微生物修复、植物修复、以及水生生物修复等种类，其中以微生物修复最为常见。最后本文简要介绍了微生物修复技术和植物修复技术，包括微生物对受污染土壤的修复、微生物对富营养化水体的修复、微生物对地下水的修复、微生物对受石油污染的海域的修复，植物对重金属的修复、植物对有机物的修复。

关键词：环境污染；生物；重金属；有机物什么是环境污染

环境污染的生态对策主要涉及两个对象和一种关系，这两个对象是被污染的环境和生物，一种关系是指生物与被污染环境之间的关系。首先介绍一下环境污染和生物的概念。环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。生物是指具有动能的生命体，也是一个物体的集合，而个体生物指的是生物体。其元素包括：在自然条件下，通过化学反应生成的具有生存能力和繁殖能力的有生命的物体以及由它（或它们）通过繁殖产生的有生命的后代。被经污染的环境与生物之间的关系是非常复杂的，一方面被污染的环境对生物具有毒害效应，另一方面生物对被污染的环境具有一定的适应能力并对其具有反作用。环境污染的生态对策就是是利用生物与受污染环境之间的相互作用机理和规律，并采用生态学原理和方法对环境污染进行控制和修复。环境污染对生物和效应

2.1 环境污染物在生态系统中的行为

环境污染物是指进入环境后使环境的正常组成发生直接或间接有害于生物生长、发育和繁殖的变化的物质。这些物质在环境中达到一定的数量并持续一定的时间，且具易变性。[1] 污染物在环境中的迁移是指污染物在环境中发生的空间位置相对移动的过程。环境污染物的迁移性可使得局部污染引起区域性污染，甚至导致全球性污染。污染物在环境中的迁移有三种基本方式：机械迁移、物理化学迁移及及生物性迁移。机械迁移包括大气对污染物的机械迁移作用、水对污染物的迁移作用和重力的机械迁移迁移作用。污染物在环境中单纯的机械迁移情况并不很多，大多数情况下污染物会通过一系列的物理化学过程发生迁移。在大量实验表明，污染物在土壤中的迁移和转化经历了吸附—解吸过程，同时可能伴随状态的变化。物理化学—迁移是污染物在污染物在环境中最重要的一种迁移形势，其结果决定了污染物在环境存在形态、富集状态以及对污染物的有害程度。污染物在环境中的物理化学过程主要有以下几种形式。吸附—解吸过程、结晶化固定过程、溶解—沉淀过程、配位—解离过程、氧化—还原过程、有机物的分解及光化学反应等。污染物通过生物体的吸附、吸收、代谢、死亡等过程发生的迁移称为生物性迁移。生物性迁移是污染物在环境中迁移的最复杂且最具有意义的迁移形式。生物性迁移包括生物浓缩、生物放大和生物积累三种形式。[2]

污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变其形态或转变为其它化合物的过程称为污染物的转化。一次污染物通过转化形成二次污染物。污染物有转化在环境中普遍存在。污染物的转化过程取决于污染物自身的性质及其所处的环境条件，同一污染物在不同的环境条件下可转化为不同的产物，其对环境的影响不同。根据转化形式可将环境中的污染物的转化分

为三种：物理转化、化学转化和生物转化。污染物的物理转化是污染物通过蒸发、渗透凝聚、吸附以及放射性元素的蜕变等过程发生的转化。污染物的物理转化主要结果是其存在物理形态发生变化或其微观结构发生变化。污染物的化学转化是指污染物通过化学反应发生的转化，常见的化学反应转化有氧化还原反应、水解反应、配位反应、和光化学反应等。污染物在环境中发生的化学转化与污染物本身的化学性质及环境条件有关，不同的介质条件下同一污染物可能发生不同的化学反应，从而转化为不同的产物。污染物通过相应酶系统的催化作用发生的转化称为生物转化。污染物的生物转化是有机污染物转化为简单的有机物和无机物的最重要的过程之一。污染物生物转化有时可得到对环境影响较小的物质或易降解的物质。同时也有一些污染物通过生物转化产生毒性更大的污染物。[3]

环境中的污染物与生物接触后可通过黏附吸收进入生物体，然后在生物体内进行分布，经过一定的过程后生物体内排泄出来离开生物体。这个过程包括生物转运和生物转化。生物转运是生物通过膜对污染物进行吸收、分布和排泄从而使污染物在生物内发生位移过程。生物转化是指污染物在生物体内发生化学结构和性质的变化而转化为新的衍生物的过程。污染物在生物体内转运转化直接关系到污染物对生物的毒性大小。[4]

生物从环境中吸收营养物质以满足其自身生长发育的同时,还会主动和被动地从环境中吸收许多生长发育所非必须的物质。有些物质在生物体内易于降解，在生物体内存在的时间不长，生物在不断从外界环境中吸收的同时，其分解过程也在不断地进行，因而不易积累；而有些物质在生物体内不易被降解，可在生物体内以原来的形态或其它形态长时间存在。生物在吸收这类物质后在体内的分解过程却十分缓慢，生物吸收的数量远远大于分解的数量，结果导致这类物质在生物体内积累。生物积累的物质，可以是生物的生长发育有毒性作用的物质，也可以是生物的生长发育不需要的物质，还可能是对生长发育所必需的营养物质或元素。

2.2 生物对环境污染物的作用

环境中各种各样的污染物对生活于其中的生物是一种逆境胁迫因子，它们在分子、细胞、组织、器官、个体、种群以及生态系统等各个组织层次上对生物产生多方面的影响。一般来说，生物对各种不良环境具有一定的适应性和抵抗力，称为生物的耐性或抗性。生物对污染物的抗性机制的外部排斥和内部忍耐的综合结果。生物处于污染胁迫条件下，一方面通过形态学机制、生理生化机制、生态学机制等将污染物阻挡于体外；另一方面通过结合固定、代谢解毒、分解作用等过程将污染物在体内富集、解毒。这两方面的综合结果形成抗性。其中生物的解毒是抗性的基础，解毒能力强的生物一般都具有较强的抗性，但解毒不是抗性的全部，抗性强的生物不一定解毒能力就强。

通常，生物的抗性机制涉及到形态、解剖、细胞和分子几个层次。生物获得抗性的途径可概括为以下几种：拒绝吸收，结合钝化，代谢转化，排出体外，改变代谢途径等过程。有的抗性生物通过以上五种途径中的一种产生抗性，有的具有两种或两种以上的抗性途径。有些抗性机制具有很高的种属专一性，而另一些机制是不同种属植物，甚至动物和微生物都具有。抗性是生物在逆境中得以生存和延续的保证，也是污染环境中生物多样性得以保存的基础。而从人类自身利益出发的价值观来评判，生物对环境的抗性有利也有弊。

净化生物是指能够把环境中的污染物吸入体内，并且能够在体内富集、降解，从而减少环境中污染物含量的生物。自然界几乎所有的生物都净化环境的能力，但净化能力的强弱差别很大。净化生物必须有一定的抗性，能够在污染环境中正常生长。[5]生物对环境污染的修复

生物修复是指利用生物特别是微生物的生物转化或降解的方法，将存在于土壤、地下水和海洋等环境中的有毒、有害的污染物去除或消除，从而使污染生态环境修复为正常生态环境的工程技术体系。生物修复包含微生物修复、植物修复、以及水生生物修复等种类，其中以微生物修复最为常见。在实际生物修复过程中，多数需要两种或更多种类生物和协同作用。生物修复主要用于被有机化合物、重金属与类金属、放射性物质等有毒有害物质污染的土壤、水体、海洋、以及大气层等污染的治理，固体废物和处理与处置等。

3.1 环境污染的微生物修复

土壤污染的微生物修复就是利用微生物将存在于土壤中的污染物降解成二氧化碳和水或转化为无害物质的过程。降解过程可以由改变土壤的理化条件（包括pH值、温度、湿度、通气条件及添加营养物）来完成，也可接种特种驯化与构建的工程微生物提高降解速度。[6]

富营养化水体的微生物修复是在其中投加混合微生物制剂。国际上目前使用的制剂有日本琉球大学比嘉照夫教授发明的EM，美国Probiotic Solutions公司研制的Bio-energizer和美国Alken-Murry公司开发的Clear-flo等。EM制剂由光合细菌、乳酸菌、酵母菌等类群中多属、多种微生物组成。

常用的地下水微生物修复是通过注射井向含水层内通入氧气及营养物质，依靠微生物分解污染物质，该技术的关键环节是提供足够的氧气，因为地下水中的溶解氧浓度很低，自然复氧速度极慢。氧的注入方式有空气注入、纯氧注入、臭氧气引入、胶态微气泡引入等。

海上石油开发与石油运输，使得海上溢油事故时有发生。微生物降解是石油污染去除的主要途径，大量的研究表明，假单胞菌属、黄杆菌属、棒杆菌属、弧菌属、微球菌属、放线菌属等是主要的降解者，广泛分布于海洋环境中。微生物修复是治理海洋石油污染的重要手段。

3.1 环境污染的植物修复

植物提取也称植物吸收（积累、萃取）。即利用富集污染物能力较强的植物通过根系吸收和转运过程，将土壤、水体中的重金属等转移到地上部，通过收获地上部分把污染物从中移除，并集中处理达到消除环境污染目的技术。[7]

植物降解有机物质的途径主要有两条：一是将有机物吸收到植物体内，再将其降解；二是通过根分泌物中的一些物质直接或间接的在根部将其降解。

参考文献

[1]乔玉辉．污染生态学[M]．北京：化学工业出版社，2008：15．

[2]王焕校，吴玉树．污染生态学研究[M]．北京：科学出版社，2006：165．

[3]李红顺，何洋，李红娜．农村生态环境污染的现状成因与对策[C]．北京：中国环境科学学会学术年会论文集，2009，782～785．

[4]易诚．畜牧业环境污染与生态保护对策[J]．北京：畜牧兽医杂志，2007，26（5）：52～53．

[5]孙铁珩，周启星，李培军．污染生态学[M]．北京：科学出版社，2001：239．

[6]邵亮．农业的生态环境污染与对策研究[J]．北京：环境与安全，2012，（5）：215～217．