环境污染物的生物修复

原子质量单位为63.5–200.6的化学元素（相对原子质量）和超过5.0的相对密度通常被称为重金属。由于它们是不可生物降解的无机污染物化学降解方法是无效的。重金属无法降解由于其物理和化学特性，如氧化速率，很容易&还原反应、溶解度、与其他金属离子形成络合物，它们很灵活，很容易在环境中积累。在以下情况下生物累积，它们对生物体具有高度致死性。移除的过程使用植物和微生物从环境中产生的有毒有害物质称为生物修复。使用植物处理有毒污染物被称为植物修复。微生物生物修复包括去除有毒元素利用微生物转化有毒物质最终产品或无毒无害形式或金属回收。 

无组织地将废水和不同的废物直接倾倒到水和土壤中，导致环境中许多有害金属、化学品和其他气体的浓度上升。众所周知，引发污染问题的重金属有铅（Pb）、铬（Cr）、汞（Hg）、镉（Cd）、铜（Cu）、砷（As）和硒（Se），因为这些重金属通常存在于化肥、冶金、电镀和电子工业的废水中。许多物理化学反应，如酸碱、氧化还原、沉淀-溶解、溶解和离子交换过程，都会发生并影响金属的形态。去除重金属的物理方法包括磁选、静电分离、机械筛选法、水力分级、重力浓缩、浮选和摩擦洗涤。去除重金属的化学方法有化学沉淀法、，因此，混凝和絮凝过程以及重金属作为污泥被去除。电沉积、膜过滤、电浮选和电氧化是用于去除废水中重金属的各种电化学处理方法。生物修复是一种利用假单胞菌和鞘氨醇单胞菌等生物微生物从环境中清除毒素的生物方法。生物修复技术的例子包括田间耕作、生物淋滤、植物修复、生物通风、生物反应器、生物模拟和堆肥。生物修复是一种自然过程，非常适用于污染土壤的废物处理过程。存在于溶液或土壤中的微生物可以降解污染物。它还可以证明比用于清理危险废物的其他技术成本更低，而且还可以用于销毁各种污染物，因为许多危险化合物可以转化为无害产品。

制浆造纸工业是木材和水等自然资源的巨大消耗者，已成为环境的最大污染源之一。在制浆造纸过程的各个阶段产生的废水即使经过二次处理，在性质上仍然是有毒的。废水中不仅含有各种有毒化学物质，如挥发性有机化合物，还含有重金属，如铜、汞、铁、锌铝等。即使浓度很低，大多数重金属在性质上也是有毒和致命的。长期接触重金属会通过皮肤接触、吸入或食用食物材料导致人类和动物的各种疾病。
由于制浆造纸工业废水性质复杂，采用传统方法处理效率不高。这些传统方法，无论是物理、生物、化学还是这些方法的组合，在环境安全和经济上都不可行。使用单一方法不可能完全降解重金属。产生大量有毒污泥是一个持续存在的重大问题。因此，生物修复方法是首选的，因为它们具有高效、经济、环保的性质，在环境中不会产生二次废物，并在微生物的帮助下将剧毒重金属代谢为可降解、毒性较小的成分。
本章重点介绍利用藻类、真菌、酵母菌和细菌作为最优选的介质处理制浆造纸工业产生的废水的微生物修复方法。这些还进一步用于减少有毒有机化合物。

不断增长的人口增加了对粮食的需求，这迫使生产者对大量使用农药以满足足够的需求粮食生产。大量使用农药污染了土壤、水、植物、，动物、粮食等。此外，杀虫剂的大量使用也在世界各地建立了几个合法和非法的污染场所不断污染环境。有几种方法可用于农药处理，但生物修复方法比其他。农药的生物修复是通过迁地或就地进行的方法采用细菌、真菌和高等植物等不同生物。杀虫剂利用细菌、真菌和高等植物的降解被称为细菌降解，真菌降解和植物降解。当前回顾讨论用于生物修复的不同方法、机制和最新工具农药。

低毒性、生物降解性、强大的表面活性以及在极端条件下（pH、盐度和温度）的功能性使微生物（细菌、真菌和酵母菌）产生的表面活性剂最好的表面活性分子，可以取代有害和不可降解的化学表面活性剂不同的行业和领域。近几十年来，人们对生物表面活性剂在环境污染生物修复和生物降解中的应用由于其环保和低成本房地产。本章介绍了分类、特征和生物表面活性剂在增溶和促进生物降解中的潜在用途低溶解度化合物。

与纺织废水相关的最大问题是染料。纺织染料中有毒和致癌化合物的出现造成了美学问题，并影响了水生生态系统。染料去除方法包括物理、化学和生物技术。对于成本较低、产生的污泥较少且需要较少化学品的更环保的工艺，生物处理是更可取的技术。为了获得最大的有效性和效率，通常使用由多种技术组成的集成/混合。本章致力于探索生物技术去除废水中染料的潜力，尤其是用于纺织工业的染料。本章简要讨论了染料的特性、用途和毒性。对染料的生物降解潜力进行了更深入的综述，并对生物降解机理进行了讨论，综述了生物技术在染料处理中的实验室或大规模应用。最后，本章还对染料的生物处理进行了展望。

工业化和城市化的发展导致污染物涌入环境，污染了土壤、水和空气。这些污染物有各种形式和结构，包括重金属、石油烃、工业染料、药物活性化合物、杀虫剂和许多其他有毒化学品。环境中这些污染物的存在对包括人类在内的生物构成了严重威胁。已经开发出各种传统方法来应对这一威胁，虽然有效，但对生态系统来说并不安全。有趣的是，生物修复为从环境中去除顽固污染物提供了一种廉价、有效和环境安全的方法。白腐真菌（WRF）属于担子菌门，已被证明是生物修复木质素形式的最难有机污染物的优秀工具。白葡萄真菌具有由漆酶（Lac）、锰过氧化物酶（MnP）、木质素过氧化物酶（LiP）和多功能过氧化物酶（VP）组成的胞外木质素修饰酶（LME），这些酶对特定底物没有特异性，通过氧化和还原等多种途径导致芳香环开放和键断裂。WRF的生理学、LME的非特异性以及细胞色素P450等不同胞内酶通过生物降解、生物吸附、生物累积、生物矿化和生物转化等多种机制去除污染物。WRF在实验室和中试规模上的应用取得了积极成果；然而，在该领域应用时遇到了一些限制，可以通过改进有希望的菌株的基因组来克服这些限制。

近十年来，膜技术在水净化、废水处理和海水淡化方面获得了巨大的兴趣。然而，破坏膜技术效率的主要缺点是污染。膜污染是由于污染物质和膜表面之间的非特异性相互作用引起的。这一主要缺点可以通过制备防污膜来克服。尽管水过滤涉及多种技术，即微滤、超滤和纳滤。然而，在本书的这一章中，我们将强调防污纳滤膜、最近的发展和未来的前景。此外，我们将讨论防污膜技术中的各种污染类型、其后果、影响污染的机理、挑战和改性方法。

石油污染对环境的灾难性影响是全球关注的严重问题。生物修复可能是最简单和最有效的处理污染物的经济有效的方法。几种微生物包括细菌、真菌、酵母、藻类等因其生物降解不同微生物的能力而闻名碳氢化合物。碳氢化合物降解微生物主要以释放生物表面活性剂和其他表面活性生物聚合物，从而降低油颗粒易降解成较小实体的表面张力在各自的代谢循环中。这种生物聚合物由以下几种物质编码基因和操纵子系统，这将在本章中简要讨论。有关的信息这些基因有助于更好地理解微生物中涉及的分子事件石油烃的生物修复。 

深海勘探活动导致漏油污染以及下游活动，如通过管道、油轮（海上）进行石油运输和陆地）、可再生能源、成品储存、分销和零售分销设置。物理化学技术可用于清理漏油，但石油生物修复技术被证明更经济、更环保友好的。本书这一章的目的是提供关于溢油生物修复技术。本章讨论了其性质和原油组成、生物修复剂和策略、生物修复不同基质（水、土壤污泥）、应用策略和未来展望生物修复技术。

碳氢化合物是陆地和水生生物中常见的污染物生态系统。这很可能是由于碳氢化合物的广泛使用大多数化学制造业的日常能源和前体应用。由于其物理和化学性质，大多数碳氢化合物环境不易退化。尽管有几个衍生产品被分类作为外来物，它们在环境中的持久性导致微生物设计巧妙的策略，将其退化纳入现有生化途径。了解这些机制对微生物至关重要生物修复技术的应用。本章重点介绍顽固不化和持久性碳氢化合物，将其抗生物降解的原因描述为以及对生态系统的影响。此外，有氧和厌氧降解途径，以及各种讨论了微生物在烃类污染物降解中的作用。

塑料以胶囊的形式在全球使用，微球、纤维或微塑料。由此产生的废物引起了应有的关注审美价值的丧失，各种有毒化学品的存在，如增塑剂、抗氧化剂等，以及温室气体的释放。小尺寸和微塑料的缓慢降解性是其在环境和生物。通过改变塑料的降解性化学和物理结构或使用更好的降解剂。不同类型的正在设计和使用微生物和酶降解塑料浪费。本章概述了降解机理以及不同的微生物、植物和动物物种负责这一过程。 

塑料在我们日常生活中的重要性是不可分割的。几乎所有工业部门直接或间接使用塑料。但是塑料也同时增加。这些材料增加了水和土壤未经管理的排放造成污染。因此，塑料废物处理成为对可持续和高效的环境至关重要。塑料回收和降解是处理塑料废物的两个过程。在三种降解过程中，物理、化学和生物降解接近可持续环境。最近的研究围绕着微生物在塑料降解。本章报告了塑料的微生物降解使用细菌和真菌的废物。讨论还包括塑料的影响生物降解特性和环境因素。

塑料废物数量的增加，尤其是微塑料和它所造成的环境污染已使世界的研究重点转向塑料回收和降解。因此，在过去十年中，不同的战略被用来解决这个问题。尽管许多理化技术在那里，塑料的降解会产生有害的化学物质作为副产品。这将我们的研究重点转移到了塑料的生物降解微生物。事实上，在过去的十年中，许多微生物被发现与降解许多传统塑料的能力，效率适中，但时间较长持续时间。本章的开头部分讨论了现有的各种塑料以及降解塑料所采用的方法，特别强调影响塑料降解的因素。在接下来的部分中，微生物细菌和真菌对不同塑料的降解及其机理已概述。此外，本章还简要讨论了酶在微生物对不同塑料的降解及塑料的未来生物降解。