微生物修復(fù)技術(shù)原理精選(九篇)

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第1篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

【關(guān)鍵詞】污染土壤；微生物；修復(fù)原理；修復(fù)技術(shù)

土壤污染已經(jīng)成為全球性的重要環(huán)境問題之一。由于礦山開采、金屬冶煉以及工業(yè)污水和污泥的農(nóng)業(yè)應(yīng)用，大量的有毒有害重金屬元素進(jìn)入土壤系統(tǒng)，在土壤中的滯留時(shí)間長，具有難降解性、隱蔽性和不可逆性的特點(diǎn)，不僅導(dǎo)致土壤的退化、農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的降低，而且還可能通過食物鏈危及人類的健康和生命。

目前，用于土壤重金屬污染治理的方法包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)雖能達(dá)到一定的效果，但是能耗大、二次污染等問題也限制了其應(yīng)用[1]，尤其對于大面積有害的低濃度重金屬污染，更是難以處理。重金屬污染土壤的原位生物修復(fù)是利用各種天然生物過程而發(fā)展起來的一種現(xiàn)場處理土壤環(huán)境污染的技術(shù)，可利用生物削減土壤中重金屬含量或降低重金屬毒性[2]。根據(jù)修復(fù)主體的不同，它主要分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)和植物-微生物聯(lián)合修復(fù)。微生物修復(fù)較物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)有著無可比擬的優(yōu)越性，操作簡單、處理費(fèi)用低、效果好，對環(huán)境不會(huì)造成二次污染，可以就地進(jìn)行處理等，具有很大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。

1.微生物修復(fù)機(jī)理

重金屬對人的毒性作用常與它的存在狀態(tài)有密切的關(guān)系。一般地說，金屬存在形式不同，其毒性作用也不同。微生物不能降解和破壞重金屬，但可以對土壤中的重金屬進(jìn)行固定、移動(dòng)或轉(zhuǎn)化，改變它們在土壤中的環(huán)境化學(xué)行為，可促進(jìn)有毒、有害物質(zhì)解毒或降低毒性，從而達(dá)到生物修復(fù)的目的。

1.1 微生物的轉(zhuǎn)化作用

微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化作用包括氧化還原作用、甲基化與去甲基化作用以及重金屬的溶解和有機(jī)絡(luò)合配位降解。土壤中的一些重金屬元素可以多種價(jià)態(tài)和形態(tài)存在，不同價(jià)態(tài)和形態(tài)的溶解性和毒性不同，可通過微生物的氧化還原作用和去甲基化作用改變其價(jià)態(tài)和形態(tài)，從而改變其毒性和移動(dòng)性。

1.1.1 氧化還原作用

微生物可通過改變重金屬的氧化還原狀態(tài)，使重金屬化合價(jià)發(fā)生變化，改變重金屬的穩(wěn)定性。Silver等[3]提出，在細(xì)菌作用下氧化還原是最有希望的有毒廢物生物修復(fù)系統(tǒng)。微生物能氧化土壤中多種重金屬元素，某些自養(yǎng)細(xì)菌如硫-鐵桿菌類 （Thiobacillus ferrobacillus）能氧化As、Cu、Mo和Fe等，假單孢桿菌屬 （Pseudomonas）能使As、Fe和Mn等發(fā)生生物氧化，降低這些重金屬元素的活性。微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化作用常見的有對鉻、汞、硒和砷等的轉(zhuǎn)化。如假單胞菌（ Pseudomonadsp.） 可以把六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，從而降低其毒性[4]。

1.1.2 甲基化與去甲基化作用

微生物可通過改變重金屬的甲基化和去甲基化作用改變重金屬的環(huán)境效應(yīng)。Fwukowa從土壤中得到假單胞桿菌K-62，它能分解無機(jī)汞和有機(jī)汞而形成元素汞，元素汞的生物毒性比無機(jī)汞和有機(jī)汞低得多。Frankenber等通過耕作、優(yōu)化管理、施加添加劑等來加速硒的原位生物甲基化，使其揮發(fā)而降低硒的毒性，此生物技術(shù)已在美國西部灌溉農(nóng)業(yè)中用于清除硒污染[5]。有些真菌和細(xì)菌能使無機(jī)As轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性有機(jī)As，從而降低其毒性[6]。

1.1.3 重金屬溶解或配位絡(luò)合作用

一些微生物，如動(dòng)膠菌、藍(lán)細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及某些藻類，能夠產(chǎn)生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的陰離子基團(tuán)，與重金屬離子形成絡(luò)合物。如Bargagli在Hg礦附近土壤中分離得到很多高級(jí)真菌，一些菌根種和所有腐殖質(zhì)分解菌都能積累Hg達(dá)到100 mg/kg土壤干重[7]。

1.2 微生物的積累和吸著作用

土壤中重金屬離子有5種形態(tài)：可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)。前3種形態(tài)穩(wěn)定性差，后2種形態(tài)穩(wěn)定性強(qiáng)。重金屬污染物的危害主要來自前3種不穩(wěn)定的重金屬形態(tài)[6]。微生物固定作用可將重金屬離子轉(zhuǎn)化為后兩種形態(tài)或積累在微生物體內(nèi)，從而使土壤中重金屬的濃度降低或毒性減小。微生物固定作用有胞外吸附作用、胞外沉淀作用和胞內(nèi)積累作用3種形式。其作用方式有以下幾種：①金屬磷酸鹽、金屬硫化物沉淀；②細(xì)菌胞外多聚體；③金屬硫蛋白、植物螯合肽和其他金屬結(jié)合蛋白；④鐵載體；⑤真菌來源物質(zhì)及其分泌物對重金屬的去除[8]。

1.2.1 胞外吸附作用

胞外吸附作用主要是指重金屬離子與微生物的產(chǎn)物或細(xì)胞壁表面的一些基團(tuán)通過絡(luò)合、螯合、離子交換、靜電吸附、共價(jià)吸附等作用中的一種或幾種相結(jié)合的過程[2]。許多研究表明細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物對溶解態(tài)的金屬離子有很強(qiáng)的絡(luò)合能力，這主要因?yàn)榧?xì)菌表面有獨(dú)特的化學(xué)組成。細(xì)胞壁帶有負(fù)電荷而使整個(gè)細(xì)菌表面帶負(fù)電荷，而細(xì)菌的產(chǎn)物或細(xì)胞壁表面的一些基團(tuán)如-COOH、-NH2、-SH、-OH等陰離子可以增加金屬離子的絡(luò)合作用[9]。研究表明，許多微生物，包括細(xì)菌、真菌和藻類可以生物積累（bioaccumulation）和生物吸著 （biosorption）環(huán)境中多種重金屬和核素[10]。一些微生物如動(dòng)膠菌、藍(lán)細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及某些藻類，能夠產(chǎn)生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的陰離子基團(tuán)，與重金屬離子形成絡(luò)合物。

1.2.2 胞外沉淀作用

胞外沉淀作用指微生物產(chǎn)生的某些代謝產(chǎn)物與重金屬結(jié)合形成沉淀的過程。在厭氧條件下，硫酸鹽還原菌中的脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）和腸狀菌屬（Desulfotomaculum）可還原硫酸鹽生成硫化氫，硫化氫與Hg2+形成HgS沉淀，抑制了Hg2+的活性[11]。某些微生物產(chǎn)生的草酸與重金屬形成不溶性草酸鹽沉淀。

1.2.3 胞內(nèi)積累作用

胞內(nèi)積累作用是指重金屬被微生物吸收到細(xì)胞內(nèi)而富集的過程。重金屬進(jìn)入細(xì)胞后，通過區(qū)域化作用分布在細(xì)胞內(nèi)的不同部位，微生物可將有毒金屬離子封閉或轉(zhuǎn)變成為低毒的形式[12]。微生物細(xì)胞內(nèi)可合成金屬硫蛋白，金屬硫蛋白與Hg、Zn、Cd、Cu、Ag 等重金屬有強(qiáng)烈的親合性，結(jié)合形成無毒或低毒絡(luò)合物。如真菌木霉、小刺青霉和深黃被包霉通過區(qū)域化作用對Cd、Hg都有很強(qiáng)的胞內(nèi)積累作用[13]。研究表明，微生物的重金屬抗性與MT積累呈正相關(guān)，這使細(xì)菌質(zhì)?？赡苡锌怪亟饘俚幕?，如丁香假單胞菌和大腸桿菌均含抗 Cu基因，芽孢桿菌和葡萄球菌含有抗Cd和抗Zn基因，產(chǎn)堿菌含抗Cd、抗 Ni及抗Co基因，革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌中含抗As和抗Sb基因。Hiroki[14]發(fā)現(xiàn)在重金屬污染土壤中加入抗重金屬產(chǎn)堿菌可使得土壤水懸浮液得以凈化。可見，微生物生物技術(shù)在凈化污染土壤環(huán)境方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.重金屬污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)及其研究進(jìn)展

微生物修復(fù)重金屬污染的技術(shù)主要為原位修復(fù)和異位修復(fù)。微生物原位修復(fù)技術(shù)是指不需要將污染土壤搬離現(xiàn)場，直接向污染土壤投放N、P等營養(yǎng)物質(zhì)和供氧，促進(jìn)土壤中土著微物或特異功能微生物的代謝活性，降解污染物主要包括：生物通風(fēng)法（bioventing）、生物強(qiáng)化法（enhanced-bioremediation）、土地耕作法（1and farming）和化學(xué)活性柵修復(fù)法（chemical activated bar）等幾種。異位微生物修復(fù)是把污染土壤挖出，進(jìn)行集中生物降解的方法。主要包括預(yù)制床法（preparedbed）、堆制法（composting biorernediation）及泥漿生物反應(yīng)器法（bioslutrybioreactor）。

2.1 生物刺激技術(shù)

生物刺激即向污染的土壤中添加微生物生長所需的氮、磷等營養(yǎng)元素以及電子受體，刺激土著微生物的生長來增加土壤中微生物的數(shù)量和活性。關(guān)于這方面的研究國外文獻(xiàn)已有報(bào)道。Reddy KR，Cutright T J對鉻污染土壤的微生物修復(fù)進(jìn)行的研究表明，限制鉻污染場地修復(fù)進(jìn)程的一個(gè)共同因素是污染場地通常缺乏足夠的營養(yǎng)以供引進(jìn)的外來微生物或土著微生物生長，以至這些微生物自身具備的還原Cr6+的潛力得不到充分發(fā)揮；為使其潛力得到充分發(fā)揮，需向其生活的環(huán)境中投加營養(yǎng)物質(zhì)來刺激鉻還原菌的新陳代謝和繁殖，促進(jìn)鉻污染土壤的修復(fù)[15]。HigginsT E將堆肥、鮮肥、牛糞、泥炭加入鉻污染土壤進(jìn)行原位修復(fù)，提高了修復(fù)效果[16]。

2.2 生物強(qiáng)化技術(shù)

生物強(qiáng)化技術(shù)即向重金屬污染土壤中加入一種高效修復(fù)菌株或由幾種菌株組成的高效微生物組群來增強(qiáng)土壤修復(fù)能力的技術(shù)。所加入的高效菌株可通過篩選培育或通過基因工程構(gòu)建，也可以通過微生物表面展示技術(shù)表達(dá)重金屬高效結(jié)合肽，從而得到高效菌株。

2.2.1 高效菌株篩選

高效菌株有2個(gè)來源：一是從重金屬污染土壤中篩選；二是從其他重金屬污染環(huán)境中篩選。從重金屬污染土壤中篩選分離出土著微生物，將其富集培養(yǎng)后再投入到原污染的土壤，這是本土生物強(qiáng)化技術(shù)（本土生物強(qiáng)化技術(shù)是由日本科學(xué)家Ueno A等人于2007年首次提出的[17]）。篩選、富集的土著微生物更能適應(yīng)土壤的生態(tài)條件，進(jìn)而更好地發(fā)揮其修復(fù)功能。目前已從Cr（VI）、Zn、Pb污染土壤中篩選分離出菌種Pseudo-monasmesophillca和maltophiliaP，Barton等對這2種菌株去除Se、Pb毒性的可能性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)上述菌種均能將硒酸鹽、亞硒酸鹽和二價(jià)鉛轉(zhuǎn)化為不具毒性且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的膠態(tài)硒與膠態(tài)鉛。Robinson等研究了從土壤中篩選的4種熒光假單胞菌對Cd的富集與吸收效果，發(fā)現(xiàn)這4種細(xì)菌對Cd的富集達(dá)到環(huán)境中的100倍以上[1]。

2.2.2 基因工程菌構(gòu)建

基因工程可以打破種屬的界限，把重金屬抗性基因或編碼重金屬結(jié)合肽的基因轉(zhuǎn)移到對污染土壤適應(yīng)性強(qiáng)的微生物體內(nèi)，構(gòu)建高效菌株。由于大多數(shù)微生物對重金屬的抗性系統(tǒng)主要由質(zhì)粒上的基因編碼，且抗性基因亦可在質(zhì)粒與染色體間相互轉(zhuǎn)移，許多研究工作開始采用質(zhì)粒來提高細(xì)菌對重金屬的累積作用，并取得了良好的應(yīng)用效果[18]。

2.2.3 微生物表面展示技術(shù)

微生物表面展示技術(shù)是將編碼目的肽的DN段通過基因重組的方法構(gòu)建和表達(dá)在噬菌體表面、細(xì)菌表面（如外膜蛋白、菌毛及鞭毛）或酵母菌表面（如糖蛋白），從而使每個(gè)顆?；蚣?xì)胞只展示一種多肽[19]。微生物表面展示技術(shù)可以把編碼重金屬離子高效結(jié)合肽的基因通過基因重組的方法與編碼細(xì)菌表面蛋白的基因相連，重金屬離子高效結(jié)合肽以融合蛋白的形式表達(dá)在細(xì)菌表面，可以明顯增強(qiáng)微生物的重金屬結(jié)合能力，這為重金屬污染的防治提供了一條嶄新的途徑。

LamB、冰晶蛋白、凝集素、a-凝集素和葡萄球菌蛋白A都是表面蛋白，在微生物表面展示技術(shù)中用來定位、錨定外源多肽[20-21]。Sousa C等將六聚組氨酸多肽展示在E.coliLamB蛋白表面，可以吸附大量的金屬離子，重組菌株對Cd2+的吸附和富集比E.coli大11倍[22]；Xu Z、Lee S Y將多聚組氨酸（162個(gè)氨基酸） 與Omp C融合，重組菌株吸附Cd的能力達(dá)32 mol/ g干菌[23]；Schembri M A等將隨機(jī)肽庫構(gòu)建于E.coli 的表面菌毛蛋白FimH粘附素上，經(jīng)數(shù)輪篩選和富集，獲得對PbO2、CoO、MnO2、Cr2O3具有高親和力的多肽[24]；KurodaK、UedM將酵母金屬硫蛋白（YMT） 串聯(lián)體在酵母表面展示表達(dá)后，四聚體對重金屬吸附能力提高5.9倍，八聚體提高8.7倍[25]。表面展示技術(shù)用于重金屬污染土壤原位修復(fù)的研究雖然取得了許多成果，但離實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離。其主要原因是用于展示金屬結(jié)合肽的受體微生物種類及適應(yīng)性有限，并且缺乏選擇金屬結(jié)合肽的有效方法[19]。

3. 結(jié)論與展望

從目前來看，微生物修復(fù)是最具發(fā)展和應(yīng)用前景的生物修復(fù)技術(shù)，人們在微生物材料、降解途徑以及修復(fù)技術(shù)研發(fā)等方面取得了一定的研究進(jìn)展，并展示了一些成功的修復(fù)案例。但重金屬污染土壤原位微生物修復(fù)技術(shù)目前還存在以下幾個(gè)方面的問題：（1）修復(fù)效率低，不能修復(fù)重污染土壤。（2）加入到修復(fù)現(xiàn)場中的微生物會(huì)與土著菌株競爭，可能因其競爭不過土著微生物，而導(dǎo)致目標(biāo)微生物數(shù)量減少或其代謝活性喪失。（3）重金屬污染土壤原位微生物修復(fù)技術(shù)大多還處于研究階段和田間試驗(yàn)與示范階段，還存在大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的問題。（4）微生物個(gè)體微小，難以從土壤中分離；重金屬回收困難。

污染場地應(yīng)用是各種生物修復(fù)技術(shù)研發(fā)的最終目的。一般說來，實(shí)驗(yàn)室的微生物修復(fù)研究，因修復(fù)條件較為理想化，擾因素極少，其修復(fù)可能很好。如一旦將室內(nèi)的微生物修復(fù)技術(shù)放大到現(xiàn)場條件下，干擾因素復(fù)雜，一系列的新問題可能會(huì)出現(xiàn)，甚至可能會(huì)遭致完全否定等現(xiàn)象。因此，微生物修復(fù)技術(shù)的場地應(yīng)用是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須融合環(huán)境工程、水利學(xué)、環(huán)境化學(xué)及土壤學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)造現(xiàn)場的修復(fù)條件，如土地翻耕、農(nóng)藝措施、添加物質(zhì)、高效微生物、植物修復(fù)，季節(jié)更替等，構(gòu)建出一套因地因時(shí)的污染土壤田間修復(fù)工程技術(shù)。

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第2篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

關(guān)鍵詞：微生物 環(huán)境修復(fù) 廢水 固體廢物 重金屬污染

中圖分類號(hào)：X3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（a）-0-01

目前，國際上環(huán)境生物修復(fù)技術(shù)的核心是微生物技術(shù)，也是目前世界上廣泛應(yīng)用的生物技術(shù)，利用微生物進(jìn)行環(huán)境修復(fù)，成本低廉、 操作簡便、 修復(fù)效果好，相比傳統(tǒng)方法不存在二次環(huán)境污染的問題，已在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用。

1 微生物治理廢水技術(shù)

污染水體的生物修復(fù)技術(shù)是新近發(fā)展起來的一項(xiàng)清潔環(huán)境的低投資、 高效益、 便于應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿薮蟮男屡d技術(shù)。

（1）固定化微生物技術(shù)。固定化微生物技術(shù)是指利用化學(xué)的或物理的手段將游離的微生物定位于限定的空間區(qū)域，并使之成為不懸浮于水仍保持生物活性、可反復(fù)利用的方法。唐鳳舞等[1]用固定化微生物技術(shù)對城市污水進(jìn)行污染物降解處理實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，在pH值為8.0，固定化顆粒與污水的質(zhì)量比例為16%，溫度為25 ℃時(shí)，硝基苯去除率達(dá)97.9%，COD去除率達(dá)89.2%，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

（2）生物膜技術(shù)。生物膜法是令微生物附著在惰性濾料上，形成膜狀的生物污泥，從而對污水起到凈化效果的生物處理方法。生物膜法具有運(yùn)行費(fèi)用低廉、管理方便的特點(diǎn)，對進(jìn)水的水質(zhì)與水量變化有著很強(qiáng)的適應(yīng)能力。張鳳君等[2]采用中空纖維膜作為無泡供氧及生物膜載體，采用包埋固定化技術(shù)進(jìn)行掛膜及污水處理研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用PVA作為包埋劑，且包泥量為1∶1的情況下，COD和氨氮的去除率分別穩(wěn)定在90%和80%左右。

（3）低溫微生物治理污染水體。近年來，低溫微生物主要被用于治理地下水、海洋和湖泊水體污染，被公認(rèn)為是對湖泊、 地下水等大面積水體污染最有生命力的修復(fù)技術(shù)。在西方很多國家，低溫?zé)N降解菌已在一些有毒有害有機(jī)污染的修復(fù)計(jì)劃中得到應(yīng)用，其用于廢水處理具有廣闊的前景。孟雪征等[3]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：冬季低溫時(shí)，在曝氣池內(nèi)投加耐冷復(fù)合菌群可以使COD去除率由35%提高到89%，該項(xiàng)研究結(jié)果為寒冷地區(qū)冬季生活污水的處理提供了新的解決辦法。

2 微生物處理固體廢物

利用微生物可以處理垃圾、尾礦、貧礦、冶金爐渣、及農(nóng)林廢料等各種固休廢棄物，主要有堆肥法、場地處理法 和 厭氧處理法等，最常用的是“堆肥法”。我國同濟(jì)大學(xué)與無錫崇安區(qū)環(huán)衛(wèi)科研站共同研究成功的生活垃圾快速高溫堆肥二次發(fā)酵工藝，經(jīng)微生物和機(jī)械聯(lián)合處理后，堆肥不再帶致病敵害微生物，對農(nóng)作物無害，且具有較高的肥效[4]。

3 微生物治理重金屬污染

微生物對重金屬污染的治理主要分為兩部分[5]：重金屬的生物固定和重金屬的生物轉(zhuǎn)化。微生物對重金屬的生物固定是指微生物與重金屬具有很強(qiáng)的親合性，通過帶電荷的細(xì)胞表面可吸附重金屬離子，或?qū)⒅亟饘匐x子富集在細(xì)胞表面或內(nèi)部，使重金屬的移動(dòng)性降低。微生物對重金屬的生物轉(zhuǎn)化是指微生物能通過氧化還原、甲基化和去甲基化作用轉(zhuǎn)化重如離子交換、分泌有機(jī)配體、激素等間接作用影響植物對重金屬的吸收。利用從電鍍污泥中獲得的SR系列復(fù)合功能菌，高效還原六價(jià)鉻為三價(jià)鉻，被微生物菌體富集，再經(jīng)固液分離，廢水被凈化，污泥中金屬再用微生物或化學(xué)法回收，固液分離的上清液可以回用[6]。

4 養(yǎng)殖環(huán)境微生物原位修復(fù)

近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，養(yǎng)殖水體環(huán)境逐漸惡化。凈水微生物具有無毒、無副作用，無殘留，無二次污染，不產(chǎn)生抗藥性，能夠有效地改善養(yǎng)殖水體 生態(tài)環(huán)境、維持水生生態(tài)平衡、增強(qiáng)水生生物免疫力和減少疾病的發(fā)生，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用[7]。主要凈水微生物：光合細(xì)菌（PSB）、芽抱桿菌（Ba cillu s）、硝化細(xì)菌、酵母菌（Mic r o zym e）、放線菌、蛙弧菌、基因工程菌、復(fù)合菌劑等。目前國內(nèi)研究較多的是光合細(xì)菌對養(yǎng)殖環(huán)境的生物修復(fù)作用。

5 結(jié)語

目前我國微生物技術(shù)在環(huán)境修復(fù)上的應(yīng)用還處在起步階段，我們對于微生物的研究開發(fā)利用還是冰山一角，隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，我國將面臨越來越嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題，所以進(jìn)一步深入研究微生物的環(huán)境修復(fù)功能不僅具有很大潛力，而且還具有重要意義。微生物處理技術(shù)必將為我國的環(huán)境修復(fù)提供更多可行、可用、有效的方法。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

關(guān)鍵詞：根瘤菌豆科植物；共生體系；重金屬污染；修復(fù)方式

中圖分類號(hào)：X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2016）02007603

1引言

隨著重金屬污染問題對全球環(huán)境及人類健康造成的危害日益擴(kuò)大，重金屬污染的修復(fù)問題越來越為世界各國所關(guān)注。我國大部分廢棄地或礦區(qū)均存在殘留重金屬濃度高、氮素、磷素等營養(yǎng)元素缺乏及土壤偏酸性等問題，微生物對土壤氮循環(huán)中起著關(guān)鍵的作用，而根瘤菌豆科植物共生體系在修復(fù)重金屬污染中具有劃時(shí)代的意義。豆科植物具有重金屬耐性，其可以與根瘤菌共生，起到固氮的作用，可有效解決上述存在的問題[1]。本文主要論述修復(fù)土壤重金屬污染的方法，簡要分析微生物抗重金屬的相關(guān)原理，同時(shí)講述根瘤菌豆科植物共生體系在重金屬污染環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用，希望能為科研學(xué)者們提供參考。

2修復(fù)土壤重金屬污染的重要意義

土壤是人類獲取食物和其他資料的基礎(chǔ)保障，同時(shí)土壤也是各種物質(zhì)循環(huán)的基礎(chǔ)存儲(chǔ)庫，其對環(huán)境的各類變化具有很高的敏感度。土壤中重金屬的殘留時(shí)間越久不僅使土壤的肥力退化，而且會(huì)通過食物鏈?zhǔn)谷祟愰g接的吸收重金屬，危害到人類的健康。有權(quán)威資料顯示，土壤、大氣和水體三者之間的相關(guān)性和耦合性使得人類對修復(fù)大氣和水體的重金屬污染的關(guān)注度大于對修復(fù)土壤的重金屬污染的關(guān)注度，但無論怎樣，若是土壤的重金屬污染環(huán)境得不到修復(fù)，則大氣和水體的污染環(huán)境也無從解決。因此修復(fù)土壤的重金屬污染環(huán)境可從根本上維持生態(tài)的可持續(xù)和穩(wěn)定發(fā)展。

3修復(fù)土壤重金屬污染的方法

當(dāng)前很多領(lǐng)域?qū)ν寥赖闹亟饘傥廴拘迯?fù)技術(shù)都做了很多研究，筆者經(jīng)過查閱資料后總結(jié)出修復(fù)土壤重金屬污染的兩大有效途徑就是運(yùn)用固化作用和活化提取去除。通過固化作用可降低各生物之間的循環(huán)利用性，同時(shí)降低重金屬的遷移性和毒性。詳細(xì)的方法有自然、物理、化學(xué)及生物等修復(fù)方式[2]。從綜合的角度分析，自然修復(fù)主要與土壤自身的理化性質(zhì)有很大關(guān)系；物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)在整體的修復(fù)效果來說非常好，所花費(fèi)的時(shí)間較少，但修復(fù)成本較高，會(huì)造成土壤物理性質(zhì)的變化，有可能會(huì)引發(fā)二次感染，無法解決實(shí)際問題；生物修復(fù)包含微生物修復(fù)、植物修復(fù)及微生物植物共同修復(fù)這3種形式，是一種新興的修復(fù)技術(shù)，其以操作簡便、成本低廉、安全性高及對環(huán)境影響少等優(yōu)點(diǎn)而被當(dāng)作修復(fù)重金屬污染環(huán)境的有效途徑。微生物修復(fù)雖然可通過積累重金屬或是改變重金屬的化合狀態(tài)來達(dá)到降低土壤中重金屬毒性的作用，但純粹的微生物修復(fù)在實(shí)際應(yīng)用中并沒有將Cu、Pb等重金屬離子從土壤中移除，待微生物細(xì)菌死亡后這些金屬又會(huì)自然的回到土壤中產(chǎn)生循環(huán)污染，因此采用微生物修復(fù)方式?jīng)]有明顯作用。而微生物植物共同修復(fù)方式則是結(jié)合微生物與植物共生的關(guān)系，充分發(fā)揮各自的修復(fù)作用，并彌補(bǔ)對方的不足，從根本上提升了土壤重金屬污染的修復(fù)效率，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

4微生物-植物共同修復(fù)方式的具體闡述

4.1微生物的抗重金屬性及解毒機(jī)制

若土壤中的重金屬濃度過高，則會(huì)影響到微生物的代謝功能，最終改變微生物物種的分布和數(shù)量。因此為了適應(yīng)這樣的污染環(huán)境，微生物會(huì)形成對應(yīng)的抗重金屬性和解毒機(jī)制[3]。而微生物對重金屬的解毒機(jī)制在理論上非常復(fù)雜，且不同種類的微生物其抗性及解毒機(jī)制也不太相同，所運(yùn)用的解毒原理通常都包括沉淀、整合、外排、富集和隔離等。例如微生物對銅的抗性最顯著的就是大腸桿菌，其主要是負(fù)責(zé)將過量的Cu2+移出細(xì)胞質(zhì)，并通過其他組分將細(xì)胞周圍的Cu2+濃度進(jìn)行控制，保證植物在一定Cu2+濃度下存活；而微生物對對鋅的抗性則表現(xiàn)為當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的Zn2+濃度達(dá)到一定值時(shí)，微生物會(huì)通過自身對Zn2+的吸收性，啟動(dòng)外排系統(tǒng)將細(xì)胞內(nèi)定量的Zn2+排出細(xì)胞外，從而達(dá)到降細(xì)胞內(nèi)Zn2+濃度的效果。利用這樣的抗性機(jī)制，微生物可以同時(shí)轉(zhuǎn)化和改變土壤中重金屬的離子形態(tài)，這本身就是一種解毒效果，對土壤的整體環(huán)境而言就是一種良好的修復(fù)效果（圖1）。

4.2微生物-植物共同修復(fù)技術(shù)的作用

該項(xiàng)技術(shù)一方面主要是運(yùn)用PGPR細(xì)菌（促植物生長根際細(xì)菌）能分泌的酶、有機(jī)酸和表面活性劑等物質(zhì)，進(jìn)而提高土壤中重金屬的生物有效性，從而提升植物對重金屬元素的可吸收性、累積和固化等效率；另一方面主要是依靠ACC脫氨酶等各類分泌特異性酶、維生素、各類植物激素以及具有氮固定作用的根瘤菌來促進(jìn)植物的生長，從而提升植物的總量，進(jìn)而增加重金屬的總積累量。同時(shí)植物在整個(gè)過程中不斷的分泌類似糖、氨基酸和有機(jī)酸等物質(zhì)，在一定程度上為微生物提供了能源，保證了微生物的作用持續(xù)，同時(shí)還改善了土壤的理化性質(zhì)，也間接促進(jìn)了微生物的繁殖和生長[4]。由此可見，微生物-植物共同修復(fù)技術(shù)彌補(bǔ)了微生物及植物各自在修復(fù)過程中存在的不足，提高了整體的修復(fù)效率。由上文的分析中可知，氮素等營養(yǎng)成分不足是限制重金屬污染地植被恢復(fù)的關(guān)鍵因子，因此氮素含量水平成為了判斷重金屬污染地生態(tài)修復(fù)效果的指標(biāo)。根瘤菌豆科植物共生體系是目前固氮能力及抗逆能力最強(qiáng)的體系，兩者之間存在一種緊密互利關(guān)系，既可以提升土壤的肥力，同時(shí)還能夠固定或移除土壤中的重金屬

4.3根瘤菌豆科植物共生體系修復(fù)重金屬污染的效果

4.3.1根瘤菌的選擇和促植物生長的相關(guān)特性

具有重金屬抗性的根瘤菌在重金屬長期污染環(huán)境下，可有效的與宿主（豆科植物）進(jìn)行結(jié)瘤和固氮。與眾多的微生物相同，根瘤菌也可以通過某一種重金屬抗性系統(tǒng)維持某一種金屬離子的穩(wěn)定狀態(tài)，其作用機(jī)制與上文提到的相同。因此，國內(nèi)外很多學(xué)者對豆科植物和根瘤菌的共生體系做了很多研究，并提出了根瘤菌的選擇的重要性。有學(xué)者從受Ni污染的土壤中分離出40余種微生物后進(jìn)行分類，對其中的9種重金屬做耐性評定之后發(fā)現(xiàn)某一株菌對Zn2+具有很好的耐性；也有學(xué)者在某一礦區(qū)中篩選出某一種株菌并對其進(jìn)行液體培養(yǎng)基時(shí)發(fā)現(xiàn)存在具有很好耐受性的Zn和Cd離子。由此可見根瘤菌作為一種內(nèi)生菌，其通過長期的進(jìn)化后能與植物形成一種穩(wěn)定的互惠互利關(guān)系，其能夠?yàn)橹参锾峁I養(yǎng)，發(fā)揮促進(jìn)植物生長的作用；同時(shí)其位于植物的內(nèi)部，植物本身也對其具有保護(hù)和提供能源的作用，從而發(fā)揮穩(wěn)定的促生作用。當(dāng)然，根瘤菌也與其他促生菌相同，除了促進(jìn)植物生長，同時(shí)還有重金屬累積作用，在重金屬污染地的修復(fù)中發(fā)揮著強(qiáng)大的作用。

4.3.2根瘤菌的抗重金屬性及解毒機(jī)制

根瘤菌通過長期的進(jìn)化后能有效適應(yīng)環(huán)境的改變和有害物質(zhì)的存在，這就表現(xiàn)出了根瘤菌的抗重金屬性。有學(xué)者對某一株菌對Cd的抗性書評進(jìn)行研究，經(jīng)鎘處理前后觀察GSH變化后發(fā)現(xiàn)，Cd抗性對根瘤菌處理前后其GSH變化明顯，且GSH對Cd有一定的解毒效果?，F(xiàn)階段關(guān)于根瘤菌的抗重金屬性及解毒機(jī)制的研究成果還比較少，需要更進(jìn)一步研究。

4.3.3根瘤菌豆科植物共生體系生態(tài)修復(fù)效果

通常根瘤菌在土壤中生長速度較慢，但如果侵染豆科植物后其生長速度明顯加快。侵染后其能在豆科植物的根部形成根瘤，隨后持續(xù)繁殖，此時(shí)它可為植物提供氮素，同時(shí)還能通過自身的分泌物促進(jìn)植物的生長和累積重金屬[5]。有學(xué)者對兩者共生體系的特性進(jìn)行研究時(shí)候發(fā)現(xiàn)，沒有經(jīng)過接種的某一株菌其生物量非常小，并表現(xiàn)出營養(yǎng)不足的癥狀，但經(jīng)過抗金屬性接種后其生長速度明顯加快；也有研究學(xué)者研究As對根瘤菌大豆共生體系所產(chǎn)生的影響后發(fā)現(xiàn)As營養(yǎng)液中生長的某一株菌其莖和根的重量雖沒有上升，但相對于沒有接種的植物來說，其重量上升了40%左右，而植物本身的氮素含量卻沒有升高，由此可以得出這一株菌能分泌

植物激素，有促生作用。以上學(xué)者的研究結(jié)果表示可通過根瘤菌豆科植物共生體系之間的相互作用，以固氮作用加快重金屬污染地中氮元素的累積，促進(jìn)土壤中的氮素循環(huán)和其他營養(yǎng)成分的累積，同時(shí)還可富集眾多的重金屬元素，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

5結(jié)語

近年來，我國各大礦區(qū)和廢棄地接連發(fā)生土壤貧瘠、氮素等營養(yǎng)元素不足及重金屬污染的不可降解性等問題，而這些均是限制重金屬污染土壤生態(tài)修復(fù)的主要因素。根瘤菌作為一種重要的農(nóng)業(yè)資源，其在環(huán)境修復(fù)過程中起著關(guān)鍵的作用。能在重金屬環(huán)境中存活的豆科植物，主要是依靠根瘤菌侵染自身后與之進(jìn)行共生和固氮，將兩者的共生體系應(yīng)用在重金屬污染土壤的修復(fù)中，對土壤的氮素循環(huán)和積累營養(yǎng)元素有了顯著的促進(jìn)作用。文中，筆者介紹了目前全球最先進(jìn)的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)，指出了根瘤菌豆科植物共生體系共同修復(fù)能夠維持污染環(huán)境的氮素平衡，實(shí)現(xiàn)了人類與環(huán)境的和諧共生。

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第4篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

【關(guān)鍵詞】水體污染生物修復(fù)生態(tài)塘人工濕地

水是生態(tài)環(huán)境中最活躍、最重要的因素，構(gòu)成生態(tài)循環(huán)的基礎(chǔ)。人類生活生產(chǎn)活動(dòng)改變了天然水體的物理、化學(xué)或生物學(xué)的組成性質(zhì)，其直接結(jié)果是造成水體污染和淡水資源短缺。污水也將成為淡水資源之一通過生物修復(fù)技術(shù)使污水得以有效凈化并最終成為一種十分重要的再生資源。

1水體污染的概念和類型

1.1 水體污染的概念

水體污染是指某種物質(zhì)進(jìn)入水體，而導(dǎo)致水體的化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水體的有效利用，危害人體健康破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。水環(huán)境中的污染物常見的有四種，持久性污染物、非持久性污染物、酸和堿、熱。

1.2 水體污染的類型

水中的污染物種類大致分為固體污染物、需氧污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物、熱污染等。

2生物修復(fù)技術(shù)在水體污染方向應(yīng)用

生物修復(fù)又稱生物改良，是它利用生物對環(huán)境污染物的吸收、代謝及降解等功能，對環(huán)境中污染物的降解起催化作用，加速去除環(huán)境中的污染物。這項(xiàng)技術(shù)正被用于清除土壤、地下水、廢水、污泥、工業(yè)塑料和氣體中的污染物。生物修復(fù)與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法相比，具有經(jīng)濟(jì)；環(huán)保；修復(fù)時(shí)間短；操作方便等方面的特點(diǎn)。

3.水體修復(fù)的主要處理方法

水體修復(fù)技術(shù)包括以微生物為處理功能核心的生物處理技術(shù)、具有復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)塘處理技術(shù)、以植物和微生物為主要處理功能體的濕地處理技術(shù)、土壤處理技術(shù)和河湖等自然凈化能力的處理等。

3.1生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)包括好氧處理、厭氧處理、厭氧—好氧組合處理。其主要原理是人工馴化、培養(yǎng)適合于降解某種污染物的微生物，通過控制室和微生物生長的環(huán)境以穩(wěn)定和加速污染物的降解。生物處理技術(shù)起步較早，現(xiàn)在已有很多成熟的工藝，比如SBR、氧化溝等。

3.2生態(tài)塘處理法

生態(tài)塘是以太陽能為初始能源，通過在塘中種植水生作物，進(jìn)行水產(chǎn)和水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng)。在太陽能的推動(dòng)下，通過生態(tài)塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的逐級(jí)傳遞、轉(zhuǎn)化，將進(jìn)入塘中污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化。最后不僅去除了污染物，而且以水生作物、水產(chǎn)的形式作為資源回收，實(shí)現(xiàn)了污水處理資源化。

人工生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚等形成多條食物鏈。其中不僅有分解者生物、生產(chǎn)者生物，還有消費(fèi)者生物，三者分工協(xié)作，構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的食物網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。若在各營養(yǎng)級(jí)之間保持適宜的數(shù)量比和能量比，就可建立良好的生態(tài)平衡系統(tǒng)。污水進(jìn)入這種生態(tài)塘中，其中的有機(jī)污染物不僅被細(xì)菌和真菌降解凈化，而其降解的最終產(chǎn)物，一些無機(jī)化合物作為碳源、氮源和磷源，實(shí)現(xiàn)并從低營養(yǎng)級(jí)到高營養(yǎng)級(jí)逐級(jí)遷移轉(zhuǎn)化，最后轉(zhuǎn)變成水生作物，從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3人工濕地處理技術(shù)

人工濕地是近年來迅速發(fā)展的水體生物—生態(tài)修復(fù)技術(shù)，可處理多種工業(yè)廢水。人工濕地的原理是利用自然生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和生物的三重共同作用來實(shí)現(xiàn)對污水的凈化。這種濕地系統(tǒng)是在一定長寬比及底面有坡度的洼地中，由土壤和填料（如卵石等）混合組成填料床，污染水可以在床體的填料縫隙中曲折地流動(dòng)，或在床體表面流動(dòng)。在床體的表面種植具有處理性能好、成活率高的水生植物（如蘆葦?shù)龋?，形成一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)環(huán)境，對污染水進(jìn)行處理！

人工濕地的顯著特點(diǎn)之一是其對有機(jī)污染物有較強(qiáng)的降解能力。廢水中的不溶性有機(jī)物通過濕地的沉淀、過濾作用，可以很快地被截留進(jìn)而被微生物利用；廢水中可溶性有機(jī)物則可通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解過程而被分解去除。

由于這種處理系統(tǒng)的出水質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)而美觀。英、美、日、韓等國都已建成一批規(guī)模不等的人工濕地。

4 總結(jié)

目前國內(nèi)外有很多水體修復(fù)的成功工程。例如日本渡良瀨蓄水池的人工濕地，運(yùn)用生物技術(shù)達(dá)到對水體進(jìn)行自然凈化的目的，是世界最大人工濕地。再如李正魁研究了固定化氮循環(huán)細(xì)菌技術(shù)（INCB）在貴陽紅楓湖物理生態(tài)工程（PEEN）實(shí)驗(yàn)區(qū)的除氮、抑菌效果，結(jié)果表明，應(yīng)用PEEN—INCB技術(shù)應(yīng)用于紅楓湖試驗(yàn)區(qū)總紅楓湖的非離子氨均

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第5篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

關(guān)鍵詞：生態(tài)消淤、水生生態(tài)、綜合治理、修復(fù)

一、前言

隨著珠三角地區(qū)人口不斷增長，大量富含有機(jī)物的生活污水和部分工業(yè)廢水排入河涌，導(dǎo)致水體含氧量大幅下降，造成了河涌普遍呈現(xiàn)有機(jī)污染嚴(yán)重的特征。且由于長期不加治理，大量的污染物沉積在河涌底部，導(dǎo)致河涌底泥淤積，珠三角地區(qū)河涌的淤泥厚度可達(dá)0.5～2m，平均為0.36m。底泥中的還原性物質(zhì)產(chǎn)生大量的化學(xué)耗氧使河涌底泥形成厭氧環(huán)境，在厭氧微生物作用下逐步腐化，變黑、發(fā)臭。

目前的城市河涌整治中，注重清淤，堤岸，綠化和截污等工程，而不重視底泥和水體生物原位修復(fù)，更不重視河涌生態(tài)體系建立，這樣導(dǎo)致城市河涌整治中邊治邊黑，邊黑邊治，不能從根本上改善河涌水質(zhì)和提高水體自凈能力?，F(xiàn)正積極探索城鎮(zhèn)河涌污染治理新路子，提高河涌整治的效果和水平。原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)曾經(jīng)在國內(nèi)外許多工業(yè)污水處理廠、湖泊、池塘、湖塘、海灘等多個(gè)污染控制工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用，都是對水體及其淤泥進(jìn)行污染物的消減處理，效果皆良好，從事實(shí)上說明了該技術(shù)運(yùn)用的可行性與成熟性。

二、常規(guī)河道清淤和水生生態(tài)技術(shù)修復(fù)存在的問題

傳統(tǒng)整治河道的手段是截污與污水處理，清淤，水生態(tài)修復(fù)，補(bǔ)水，堤岸景觀建設(shè)等。其中，常規(guī)清淤和水生生態(tài)技術(shù)修復(fù)存在很多問題：淤泥清挖工藝落后，工程投資大，操作麻煩，清淤效率低；清淤挖上來的淤泥含水率高，數(shù)量巨大，黑臭，運(yùn)輸和處置難；傳統(tǒng)的清淤方法，最重要清除的上層不穩(wěn)定淤泥殘留多，加上發(fā)黑的河水，污染負(fù)荷仍然很大，黑臭難解決；生態(tài)修復(fù)未找到快速修復(fù)水生食物鏈并且易于維護(hù)的簡單方法；需要使用曝氣等其它設(shè)施，管理麻煩，維持費(fèi)用大；普通的投放微生物治河技術(shù)，投放液態(tài)的微生物易被河水沖走，要長期不斷投放，維持費(fèi)用大，一年只能消化淤泥少于10cm，不能替代清淤。

綜上所述，黑臭的河道，清淤后不穩(wěn)定淤泥的殘留量多，就算做到完全截污，河道內(nèi)的污染負(fù)荷仍然很大，單純依靠調(diào)水、補(bǔ)水難以徹底消除這些污染，難以短期內(nèi)消除河道黑臭。不少投入了很多資金治理過的河道，雖然有一些效果，但不能令人滿意，尤其是退潮時(shí)、枯水時(shí)仍然黑臭。

河道治理重在水環(huán)境生態(tài)修復(fù)與重建，重建生態(tài)系統(tǒng)有很多方法，最重要的是能使水體的自凈能力保持穩(wěn)定，且易于控制和管理，維護(hù)費(fèi)用低。所以，尋求高效而且符合上述要求的技術(shù)方法，是河道水體生態(tài)修復(fù)最大的難點(diǎn)，是水體修復(fù)難易的關(guān)鍵，也是各種治理方法和治理效果的差異所在。施放底泥凈化劑消解淤泥，同時(shí)能夠快速修復(fù)水生生態(tài)，真正消除黑臭，是一種更有效的河道快速治理方法，生態(tài)修復(fù)不需要15年，幾個(gè)月至1年就可以做到。

三、原位生態(tài)修復(fù)治理關(guān)鍵技術(shù)

1、關(guān)鍵技術(shù)簡介

水環(huán)境生物修復(fù)是在可控條件下，利用微生物和水生生物生命代謝活動(dòng)，修復(fù)被污染的環(huán)境或消除環(huán)境中的污染物的過程。而原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)的核心為生態(tài)修復(fù)劑技術(shù)，即在無固定設(shè)備且完全自然的狀態(tài)下，因地制宜，充分利用天然水體的自凈功能，采用直接向污染河道投入高效的本源微生物菌群和微生物促進(jìn)劑，激活水體中原本存在的利于水體自凈的微生物，并通過它們的迅速繁殖，從而消除水體中的有機(jī)污染，同時(shí)對河道有機(jī)底泥起到一定的消化作用。具體的流程主要為：微生物馴化，微生物菌劑在河涌底泥中接種繁殖，根植河床，微生物對河道污水和底泥中的污染物進(jìn)行分解去除，凈化水質(zhì)和減少污泥量，再通過人工培育河道生態(tài)鏈最終恢復(fù)水體的原生態(tài)，實(shí)現(xiàn)水體穩(wěn)定的自凈功能。生態(tài)修復(fù)劑是一種充分利用自然界生物降解原理，提高水體的生命力和自凈能力，并重建其生態(tài)平衡、迅速地改善水質(zhì)的技術(shù)與產(chǎn)品。

2、底泥凈化生物修復(fù)治理黑臭河涌

針對底泥富含大量有機(jī)物和營養(yǎng)物質(zhì)，好氧速率高，處于強(qiáng)還原狀態(tài)的厭氧環(huán)境，投放生態(tài)修復(fù)劑的方法，進(jìn)行生物修復(fù)，以控制和消除底泥污染。底泥凈化劑，由增氧劑、有效微生物菌劑和生物載體組成。增氧劑在水中逐漸釋放出氧，改變河道底層厭氧生態(tài)環(huán)境為好氧生態(tài)環(huán)境，激活微生物菌群，同時(shí)為有機(jī)污染物的降解提供電子受體；有效微生物菌劑是采用本土化的好氧型和兼性微生物組成的復(fù)合微生物菌劑。作為載體的多孔礦物，可為微生物菌落提供巨大的附著表面，減少微生物的流失和更好發(fā)揮微生物降解有機(jī)污染物的作用。

在底泥凈化劑的作用下，能有效地對污泥和污水中的有機(jī)污染物、細(xì)菌等進(jìn)行生物降解，污泥有較大幅度的減少，河水不黑不臭，沒有黑色底泥上浮，淤泥層減薄，礦化度增加，從而最終凈化水質(zhì)。

3、治理效果

河道第一次施放底泥凈化劑，10天～20天臭味消失，河道從厭氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)，出現(xiàn)許多微型動(dòng)物；約一個(gè)月，河道水質(zhì)變清，水里的微型動(dòng)物繼續(xù)增多；30天～50天，水底有很多水絲蚓（俗稱“紅蟲”，是棲息在水底污泥中的底棲動(dòng)物，以污水和污泥中的有機(jī)物為食物），大量的紅蟲對水生食物鏈的修復(fù)很有好處，繼而水里可看到一些小魚，表明水質(zhì)好轉(zhuǎn)，水生食物鏈初步修復(fù)，已適宜魚類生長；兩個(gè)半月，小魚群增多，淤泥泥面從原來的黑色開始呈現(xiàn)灰白色；3個(gè)月～4個(gè)月，河底淤泥削減15～20厘米，當(dāng)河底淤泥中的有機(jī)物被吸收分解之后，底泥表面就是一層不被吸收分解的沙、石，底泥泥面呈現(xiàn)灰白色，紅蟲逐漸減少；4個(gè)月～6個(gè)月，河底淤泥削減25～30厘米，河道已不黑不臭，水質(zhì)明顯變好。

4、淤泥消解和水生生態(tài)快速修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢

4.1 這種生態(tài)修復(fù)劑具有沉淀的功能，其本身及其固著的微生物不易流失，不易被水力沖跨，即使在水流動(dòng)的河或者很深的水域里，都能沉入到底部，把淤泥里的有機(jī)物吸收分解掉，并達(dá)到凈水、增氧、消除惡臭等效果。只要在被污染的水體投放了生態(tài)修復(fù)劑，就可以分解去除底質(zhì)的淤泥和凈化水質(zhì)。

4.2 施放這種生態(tài)修復(fù)劑，不用機(jī)械清淤，不必解決淤泥出路，沒有散發(fā)臭氣的清淤場面。由于污染情況和淤泥情況不同，根據(jù)應(yīng)用實(shí)例，施放一次生態(tài)修復(fù)劑，河道的淤泥4--6個(gè)月可以減少20--30厘米。

4.3 施放生態(tài)修復(fù)劑后，不需要曝氣充氧設(shè)備，不需后期管理費(fèi)，同時(shí)消除臭味，促進(jìn)了水生生物的食物鏈修復(fù)，很適合凈化底質(zhì)污染和水體生態(tài)修復(fù)。

4.4 用生態(tài)修復(fù)劑消解淤泥，替代了清淤，同時(shí)快速修復(fù)水生生態(tài)，是一種可以與原有河道綜合治理任務(wù)對接，大大降低治理難度，提高治理效果，而且無二次污染的先進(jìn)技術(shù)。

四、結(jié)論

原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)與截污補(bǔ)水相結(jié)合，對河涌段進(jìn)行治污處理，有效地控制河道有機(jī)污染，減少河道底部淤泥量，從根本上起到凈化河涌水質(zhì)，達(dá)到消除黑臭、消除河道底泥的目的。生物修復(fù)劑應(yīng)用性能優(yōu)異的微生物增效技術(shù)，通過提高水體的生命力和自凈能力，可以替代清淤，快速消除底泥，同時(shí)快速修復(fù)水生食物鏈，重建水體生態(tài)系統(tǒng)，提高河道自凈能力，改善河道感觀和水質(zhì)，成為治水的一種非常有效的方法。底泥生物修復(fù)劑具有沉淀的功能，其本身及其固著的微生物不易流失，有效的把淤泥里的有機(jī)物分解掉，達(dá)到凈水、增氧、消除惡臭等效果，生態(tài)修復(fù)后不需任何管理費(fèi)，是一種最經(jīng)濟(jì)凈化，無二次污染的先進(jìn)技術(shù)。

在我國還不能做到完全控制河道面源污染和完全截污治污的情況下，實(shí)踐證明，應(yīng)用生態(tài)消淤、快速修復(fù)水生態(tài)、分段截污與水生態(tài)污水處理等生物增效技術(shù)的集成，是一種疏浚、消除河道累積污染、從根本上解決河道發(fā)黑發(fā)臭的問題，是恢復(fù)河道良好生態(tài)環(huán)境的簡單、實(shí)用的方法。

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第6篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

[關(guān)鍵詞]生物修復(fù) 水環(huán)境 富營養(yǎng)化 有機(jī)污染物 重金屬

[中圖分類號(hào)] X52 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-2-288-2

據(jù)報(bào)道，我國目前有50%的河道和80%以上的湖泊受到污染，許多湖泊已達(dá)不到地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，受污染水體的綜合治理和修復(fù)已刻不容緩[1]。生物修復(fù)的種類很多，根據(jù)被修復(fù)的污染環(huán)境，可分為土壤生物修復(fù)、地下水生物修復(fù)、沉積物生物修復(fù)和海洋生物修復(fù)等；根據(jù)生物修復(fù)所利用的生物種類，可分為動(dòng)物修復(fù)、植物修復(fù)和微生物修復(fù)；根據(jù)人工干預(yù)的情況，可分為自然生物修復(fù)和人工生物修復(fù)。

1生物修復(fù)的作用機(jī)理

1.1微生物修復(fù)

廢水中的有毒物質(zhì)的成份非常復(fù)雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛醇及蛋白質(zhì)等等。生物處理去除污水中的有機(jī)物質(zhì)，是利用微生物的新陳代謝過程。微生物群體依靠細(xì)胞壁將污水中的有機(jī)物質(zhì)吸收消化，同時(shí)產(chǎn)生一定的代謝物質(zhì)，再作為其它微生物的養(yǎng)料，進(jìn)行吸收消化，周而復(fù)始，直至污水中的有機(jī)物質(zhì)全部分解。

1.2植物修復(fù)

植物，特別是水生植物，對污染水體都有一定的凈化能力，因此，在污染水體中種植對污染物吸收能力強(qiáng)且耐性好的植物，應(yīng)用植物對污染物的吸附、吸收、富集和降解（植物根系-根際微生物的聯(lián)合作用）等，將水體中污染物去除或固定，從而實(shí)現(xiàn)水體修復(fù)的目的。

植物可直接吸收污染物質(zhì)，通過轉(zhuǎn)化和輸送，以非植物性毒素的形式進(jìn)行積累。另一方面，植物通過向水體中分泌營養(yǎng)物質(zhì)（單糖、氨基酸、脂肪族化合物等）和酶以及傳遞O2到根部來刺激根系周圍微生物生長，并改變水體的生化活性，從而加速水體的生物修復(fù)作用。近年來研究表明植物根系的分泌物不但可為微生物提供營養(yǎng)物，同時(shí)可誘導(dǎo)微生物降解某些難降解的有毒物質(zhì)如多氯聯(lián)苯。水生植物可向沉積物、根圍、莖葉圍釋放營養(yǎng)物質(zhì)和O2，使沉積物中的微生物通過好氧的方式礦化污染物，提高微生物活性及對污染物的礦化能力[2]。

1.3動(dòng)物修復(fù)

在污染水體治理修復(fù)中，合理規(guī)劃、科學(xué)發(fā)展水上養(yǎng)殖，可在氮磷污染較重的水域適當(dāng)增加食草和浮游植物魚種的投放，以控制和消耗過度繁殖的藻類、提高水質(zhì)。魚類是動(dòng)物修復(fù)的重要參與者，鰱魚主要以浮游植物為食，鳙魚主要以浮游動(dòng)物為食。水蚤以藻類和有機(jī)腐屑為食，能有效除去藻類，同時(shí)它又可作為魚類等水生動(dòng)物的餌料被消耗。螺、蚌等底棲動(dòng)物也可攝食碎屑、藻類，蝦和魚類可攝食藻類、碎屑、浮游動(dòng)植物等，它們都能夠明顯限制浮游植物的生物量，同時(shí)降低水體中的COD、TP、DO和pH值。

2生物修復(fù)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1脫氮除磷

去除水體中大量的氮、磷，是治理富營養(yǎng)化污水的根本。而氮、磷元素是植物生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)，因而治理氮、磷污染的最好方法是植物修復(fù)。

李睿華等[3]探討了美人蕉、香根草和荊三棱3種水生植物帶改善河水水質(zhì)的作用，發(fā)現(xiàn)有植物帶對污染物降解的效果好于無植物帶，其中荊三棱帶效果最好，它在整個(gè)運(yùn)行期間對COD、氨氮NH4+-N和總磷TP的去除效果分別為44.1%、78.7%和71.4%。

人工濕地污水凈化系統(tǒng)一個(gè)很重要的功能就是去除污水中的氮磷。濕地植物能通過吸收、吸附和富集等作用去除污水中的污染物，包括對氮、磷的吸收利用。趙麗娜等[4]比較了幾種春季濕地植物的污水處理效果，總結(jié)出菖蒲和香蒲的處理能力較好，其對TN、TP和COD的去除率分別達(dá)到了72.46%、90.36%、65.05%和69.82%、91.32%、77.15%；蘆葦?shù)奶幚硇Ч源斡谳牌押拖闫?，其TN、TP和COD的去除率分別為58.84%、74.60%和57.19%。Chris[5]研究了流入污水的水質(zhì)對濕地去除氮、磷的影響，停留時(shí)間從2d增加到7d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在沒有種植植物的濕地中TN的和TP的去除率分別從相同的12%增加到41%和 36%，而在種植了棒燈芯草時(shí)分別從48%和37%增加到75%和74%。

2.2降解有機(jī)污染物

生物強(qiáng)化技術(shù)通過在污水中加入優(yōu)勢高效菌種來增加和改善處理系統(tǒng)的能力，是一種利用生物治理廢水的高效技術(shù)，在廢水治理中的應(yīng)用范圍在逐漸擴(kuò)大。

解宏端等[6]采用生物強(qiáng)化技術(shù)，向活性污泥處理系統(tǒng)中投加高效菌劑，考察了其對焦化廢水的處理效果和最佳控制參數(shù)。結(jié)果表明，在連續(xù)進(jìn)水的條件下，控制活性污泥的SV30為30%、高效菌液的投加量為V菌液/V焦化廢水=0.3%、水力停留時(shí)間為15h，系統(tǒng)對揮發(fā)酚的去除率為99.94%，出水揮發(fā)酚含量

在活性污泥中投加X4菌對含油脂廢水進(jìn)行強(qiáng)化處理，可以提高油脂的去除率。馴化后的活性污泥對油脂具有較好的去除能力，在24小時(shí)內(nèi)對油脂的降解率為78%。在馴化后的活性污泥中投菌量為43%時(shí)，24h油脂的去除率達(dá)到97%[7]。宋秀娟等[8]采用生物強(qiáng)化技術(shù)，即利用從廢水中分離、篩選出的降解丙烯腈與總氰的特效菌株，使化纖廢水加營養(yǎng)鹽的培養(yǎng)基中丙烯腈降解率達(dá)98.7%，總氰降解率達(dá)84%。

2.3去除重金屬污染

（1）重金屬污染水體的微生物修復(fù)

生物法去除環(huán)境中的重金屬主要是利用微生物改變金屬原子、金屬離子的形態(tài)，使其沉淀，以達(dá)到去除有毒重金屬的目的；或者利用微生物改變金屬離子的價(jià)態(tài)，使金屬溶于液體中，從而易于從土壤中濾除。

張玉玲等[9]利用從活性污泥中分離、純化、篩選得到的霉菌，可以有效地吸附水體中Cr（Ⅵ）、Cd（Ⅱ）離子。王亞雄等[10]對產(chǎn)堿假單胞菌和藤黃微球菌對Cu2+、Pb2+的吸附特性研究表明，兩者對Cu2+、Pb2+的吸附速度很快，3min內(nèi)細(xì)菌對金屬離子的吸附量達(dá)到總吸附量的75%，然后吸附速度逐漸降低。Prakasham等[11]報(bào)道了根霉對Cr6+吸附。

（2）重金屬污染水體的植物修復(fù)

重金屬污染水體的植物修復(fù)是通過植物根系移去、揮發(fā)或穩(wěn)定水體環(huán)境中的重金屬污染物，降低污染物中的重金屬毒性，以達(dá)到清除污染、修復(fù)或治理水體為目的的一種技術(shù)。研究表明：通過植物的吸收、揮發(fā)、根濾、降解、穩(wěn)定等作用，以達(dá)到凈化環(huán)境的目的，而植物修復(fù)是一種清除環(huán)境污染的綠色技術(shù)，它具有成本低、不破壞生態(tài)環(huán)境、不引起二次污染等優(yōu)點(diǎn)[12]。

黃永杰等[13]比較了八種水生植物對重金屬富集能力，其中以水鱉根、莖葉的Cu、Pb、Cd、Zn含量最高。彭克儉[14]認(rèn)為龍須眼子菜能有效地從溶液中去除鎘和鉛。向日葵、豌豆、蓖麻等植物幼苗也能有效地運(yùn)用到環(huán)境水體中重金屬鋅、鉛、鎘、銅污染的植物修復(fù)。

（3）重金屬污染水體的動(dòng)物修復(fù)

水體底棲動(dòng)物中的貝類、甲殼類、環(huán)節(jié)動(dòng)物等對重金屬具有一定富集作用。王曉麗等[15]應(yīng)用半靜態(tài)雙箱模型室內(nèi)模擬了牡蠣對四種重金屬（As、Hg、Cd、Pb）的生物富集實(shí)驗(yàn)，證明了牡蠣是比較理想的重金屬Hg、Cd、Pb污染的指示生物。

3建議

結(jié)合當(dāng)前國際該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，建議著重開展以下研究工作：①篩選、分離、培育高效生物物種，主要包括污染物高效降解微生物、重金屬耐性與超富集植物及污染物降解動(dòng)物；②深入生物修復(fù)機(jī)理的研究，要從生態(tài)學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)及分子生物學(xué)等不同角度與層次研究生物修復(fù)的機(jī)理；③基因工程的研究應(yīng)用，使生物修復(fù)技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)入分子水平，提高學(xué)科的發(fā)展水平和發(fā)展空間；④加強(qiáng)生物修復(fù)技術(shù)同其它修復(fù)技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù)的研究。

Advances in researches on the bioremediation technology for contaminated water treatment

Chen Weili Luo Huan Jiang Ran

（Pearl River Hydraulic Research Institute，Guangzhou510611，China）

Abstract： The mechanism of bioremediation technology was systematically presented via microbial remediation， phytoremediation and animal remediation. Researches status of bioremediation technology for different pollutants treatment was expatiated on. The difficulties involved in application of bioremediation and the suggestions for future development were put forward.

Keywords： bioremediation， water environment， eutrophication， organic pollutant， heavy metal

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第7篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

關(guān)鍵詞：國內(nèi)；土壤污染；現(xiàn)狀；治理措施

在國家建設(shè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，環(huán)境污染問題始終得不到有效解決，甚至有不斷惡化的趨勢，最近幾年，土壤污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。我國是農(nóng)業(yè)國家，土壤是十?dāng)?shù)億國人賴以生存的重要條件，若是任由土壤污染現(xiàn)象自然發(fā)展而不予以有效治理，土壤污染問題會(huì)嚴(yán)重危害到農(nóng)產(chǎn)品食用安全，并且土壤中的重金屬污染物還會(huì)遷移到大氣中，進(jìn)而嚴(yán)重降低我國的國民綜合健康水平。由此可見，土壤污染問題絕對不容忽視，而深入分析國內(nèi)土壤污染現(xiàn)狀及治理措施，有利于促進(jìn)我國土壤污染治理工作的有效開展[1]。

1國內(nèi)土壤污染現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展往往伴隨著環(huán)境問題，當(dāng)前我國的土壤環(huán)境問題比較嚴(yán)重，尤其是在農(nóng)業(yè)以及工業(yè)活動(dòng)較為頻繁的地區(qū)，土壤污染的問題非常嚴(yán)重，這些規(guī)?；纳a(chǎn)活動(dòng)，對土壤造成了較為嚴(yán)重的破壞。經(jīng)過對多個(gè)地區(qū)的土壤進(jìn)行監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)，超過兩成的監(jiān)測土壤存在污染超標(biāo)的問題，其污染物主要為鋅，鎘，銅，鉛等重金屬污染。在對土壤分布進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，我國南方地區(qū)的污染程度比北方地區(qū)更加嚴(yán)重，尤其是在長三角以及珠三角和傳統(tǒng)的工業(yè)基地東三省的污染問題尤為嚴(yán)重，這也說明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度較高以及工業(yè)發(fā)展程度較高的地區(qū)的土壤污染問題較為嚴(yán)重[2]。

2土壤污染治理策略

2.1土壤有機(jī)污染物治理策略

2.1.1原位修復(fù)技術(shù)治理策略為了保證土壤污染物的處理效果，應(yīng)盡量根據(jù)污染狀況選擇科學(xué)的治理技術(shù)，原位修復(fù)技術(shù)相對來說比較適合受破壞較小的土壤，在眾多的土壤修復(fù)技術(shù)和方法中，原位修復(fù)技術(shù)能夠有效地降低修復(fù)成本，并實(shí)現(xiàn)土壤污染物的有效降解，原位修復(fù)技術(shù)能夠?qū)ν寥赖纳顚游廴具M(jìn)行有效地治理。在利用原位修復(fù)技術(shù)處理土壤污染時(shí)，應(yīng)注意盡量對廢棄物進(jìn)行分離和控制，防止出現(xiàn)二次污染，降低修復(fù)效果。2.1.2異位修復(fù)技術(shù)治理策略除了原位修復(fù)技術(shù)外，還有相對應(yīng)的異位修復(fù)技術(shù)，這種修復(fù)技術(shù)通常采用原地處理和異地處理兩種方法進(jìn)行修復(fù)活動(dòng)。這種修復(fù)方法能夠有效地對修復(fù)過程中的各類措施進(jìn)行控制，相比較原位修復(fù)技術(shù)因?yàn)樾迯?fù)技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生較多的廢物副產(chǎn)品，所以修復(fù)效果更好。但在采用異位修復(fù)技術(shù)時(shí)，需要大量的土方開挖，所以會(huì)產(chǎn)生較多的運(yùn)輸問題，這大大的增加了修復(fù)的成本投入。2.1.3物理治理及熱處理策略除了原位和異位修復(fù)技術(shù)之外，還需要有針對性解決土壤有機(jī)污染的策略，所以會(huì)用到更多的土壤污染治理方法，如覆土稀釋法以及玻璃化和蒸汽提取等方法，對土壤進(jìn)行有機(jī)物污染處理。這些處理方法通常被分類為物理污染處理方法，采用物理方法進(jìn)行污染處理時(shí)，不會(huì)對土壤造成較大的破壞，治理效果較好，并且在土壤修復(fù)的控制過程中，作業(yè)條件更加靈活和方便。在開展有機(jī)物污染處理過程中首先應(yīng)當(dāng)對土壤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，通過分析結(jié)果來確定采用哪一種有機(jī)物污染處理方法，從而制定有效的治理方案[3]。2.1.4化學(xué)治理策略除了物理方式治理有機(jī)污染物，還可以通過化學(xué)方法對有機(jī)污染物進(jìn)行處理，具體方法是通過微波放射或者催化氧化來對有機(jī)污染物進(jìn)行處理，在進(jìn)行化學(xué)治理過程中應(yīng)當(dāng)對具體的流程進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，通過科學(xué)的分析針對不同的有機(jī)污染物進(jìn)行有效的治理。2.1.5微生物治理策略微生物治理有機(jī)污染物也是常見的一種治理措施，其依據(jù)的工作原理是土壤中的有機(jī)污染物可以作為微生物生長繁殖所需要的能源，所以通過在土壤中投放微生物，來消耗土壤中的有機(jī)污染物，在這個(gè)消耗過程中有機(jī)污染物被轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，這是一種非常優(yōu)質(zhì)的處理方法，操作過程中不會(huì)產(chǎn)生大量的廢物副產(chǎn)品。在進(jìn)行微生物治理有機(jī)污染物的過程中，可以通過植物與微生物的伴生關(guān)系來提升處理效果，因?yàn)橹参锉旧砭邆漭^強(qiáng)的吸收污染物的能力，這能夠有效地提升微生物分解效率。這種處理有機(jī)污染物的方法雖然非常有效，但其弊端是需要花費(fèi)比其他修復(fù)方法更長久的時(shí)間，因?yàn)樯锟赡軙?huì)產(chǎn)生的降解酶具有針對不同污染物的差異性，所以要通過監(jiān)測結(jié)果來對微生物的數(shù)量和類型進(jìn)行控制，以增強(qiáng)有機(jī)物污染的處理效果[4]。

2.2土壤重金屬等無機(jī)物污染治理措施

2.2.1物理、化學(xué)治理策略在進(jìn)行土壤重金屬污染物的處理過程中，較為常見的處理方法為淋洗法、電解法以及熱解析法等多種不同的方法，其中熱解析法的治理效果最為明顯。通過熱解析法能夠吸收土壤中99%以上的汞。而對于鉛、鉻等類型的金屬通過電化法處理能夠取得較好的效果，電化法能夠去除土壤污染物中超過90%的鉛、鉻重金屬。而淋洗法則適用于提取土壤污染物中的無機(jī)污染物，并進(jìn)行有效的回收處理。因此，淋洗法對無機(jī)污染物具備較好的治理效果。一般來說，利用化學(xué)方法對土壤進(jìn)行處理主要是通過使用不同的穩(wěn)定劑吸附或改變不同污染物中重金屬的狀態(tài)，來減少重金屬對土壤的污染。這種治理方法能夠暫時(shí)性地改善土壤的污染問題，但卻無法根除土壤中的污染物，雖然該方法效果較好，但土壤污染物的隱患始終存在。2.2.2植物聯(lián)合微生物超積累治理策略通過利用植物與微生物的特性，將二者進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用來對土壤中的無機(jī)物以及重金屬進(jìn)行治理，這種方法能夠?qū)ο嚓P(guān)污染物進(jìn)行快速地吸收轉(zhuǎn)化、分解和固定。在具體的操作過程中，可以尋找適應(yīng)性植物，通過在污染土壤中培育這種植物，使得植物在生長過程中能夠?qū)χ亟饘佼a(chǎn)生吸附效果，在某種情況下還可以對植物進(jìn)行基因改善，使得植物能夠適應(yīng)這種受到污染的環(huán)境提升吸收效果，這種方法幾乎不會(huì)產(chǎn)生其他危害，治理成本較低，效果較好，并且具備一定的美化功能。2.2.3植物、微生物、化學(xué)等聯(lián)合治理策略化學(xué)螯合劑能夠有效地將土壤中的重金屬轉(zhuǎn)化成螯合物，通過在土壤中種植植物可以對螯合物進(jìn)行吸收和降解，并配合電壓法對被污染的土壤中的重金屬進(jìn)行溶解，此時(shí)正處在污染土壤中的植物就可以對這些溶解后的重金屬進(jìn)行有效地吸收。依照微生物與植物共同對土壤污染進(jìn)行治理的原理，實(shí)現(xiàn)了對污染物的吸收并處理的目的。某些情況下，相關(guān)人員能夠通過有機(jī)肥料與微生物進(jìn)行結(jié)合，并通過有機(jī)肥料來促進(jìn)微生物對重金屬的吸收能力，從而實(shí)現(xiàn)污染物的治理目標(biāo)[5]。

3土壤污染的有效治理策略

3.1加強(qiáng)法制建設(shè)，完善相關(guān)法律法規(guī)

為了解決我國當(dāng)前的土壤污染治理問題，除了要提高重金屬以及有機(jī)物的污染處理水平之外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)法律法規(guī)的建設(shè)工作，通過不斷完善法律法規(guī)來促進(jìn)社會(huì)各界參與到土壤污染控制和治理工作中。通過法律手段對污染地區(qū)及污染目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，并通過對污染程度的監(jiān)測來設(shè)定污染預(yù)警機(jī)制，從而可以通過監(jiān)測預(yù)防以及治理來緩解土地污染的現(xiàn)狀。政府應(yīng)當(dāng)對已經(jīng)存在的相關(guān)制度及法規(guī)進(jìn)行有效落實(shí)，通過對生產(chǎn)過程中的污染情況進(jìn)行監(jiān)督，避免企業(yè)為了片面地追求經(jīng)濟(jì)利益而忽略了環(huán)境污染問題。而且要設(shè)立責(zé)任人制度，以便從制度上監(jiān)督企業(yè)，通過對土壤的監(jiān)測以及責(zé)任劃分來解決工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的污染問題。

3.2科學(xué)規(guī)劃土壤管理

依據(jù)我國當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)對土壤進(jìn)行有效的規(guī)劃和科學(xué)設(shè)計(jì)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中土壤的使用方式進(jìn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，通過農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方式以及各類投入來提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，降低對化肥的依賴，不斷推廣綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)，通過對農(nóng)作物的研究和改良，增強(qiáng)農(nóng)作物的抗病能力并以此解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中對農(nóng)藥和化肥的使用數(shù)量。通過改善農(nóng)業(yè)活動(dòng)的灌溉方式來降低水污染程度，保護(hù)水資源，建立符合現(xiàn)代特征的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。

4結(jié)語

在上面的論述中，詳細(xì)說明了目前國內(nèi)土壤污染現(xiàn)狀，鑒于土壤污染問題的嚴(yán)重性，當(dāng)務(wù)之急就是積極探尋導(dǎo)致土壤污染問題的實(shí)際原因，并針對土壤污染治理措施進(jìn)行更加深入、更加細(xì)致地研究探討，而政府部門也需要對土壤污染治理給予政策及法律法規(guī)方面的支持，加強(qiáng)土壤管理措施規(guī)劃，為土壤污染治理的有效實(shí)施提供良好條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]方建新，王璞.我國土壤污染現(xiàn)狀分析及防治對策研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（8）：79.

[2]莊國泰.我國土壤污染現(xiàn)狀與防控策略[J].中國科學(xué)院院刊，2015，30（4）：477-483.

[3]張靜.淺析土壤污染現(xiàn)狀與防治措施[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2020，40（11）：130-132.

[4]解麗娟，謝志遠(yuǎn)，郭光光.試論我國土壤污染的現(xiàn)狀、危害及治理策略[J].新農(nóng)業(yè)，2020（19）：63-64.

第8篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；環(huán)保工程；應(yīng)用研究

一、現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)

現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括微生物工程，細(xì)胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱?，F(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀(jì)80年代以來生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，已普遍受到世界各國和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視，發(fā)展十分迅猛。因此，在世界各國均重視高技術(shù)發(fā)展的當(dāng)代，生物技術(shù)最被人們看好，被列為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，已成為21世紀(jì)最重要的技術(shù)支柱之一。

利用生物技術(shù)治理環(huán)境污染和遏制生態(tài)惡化趨勢，促進(jìn)自然資源的可持續(xù)利用，是一條十分有效的途徑。與化學(xué)、物理等其他技術(shù)比較，環(huán)境生物技術(shù)具有效率高、成本低、反應(yīng)條件以及無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)勢具體來說有以下兩點(diǎn)：

（一）生物技術(shù)利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄榈龋亲畎踩妥顝氐紫廴镜姆椒?，同時(shí)是有機(jī)廢物資源化的首選技術(shù)，能“變廢為寶”。

（二）生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，與常常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡化，能大大降低環(huán)境友好生物材料和生物能源的生產(chǎn)成本，使其部分或完全取代化學(xué)材料和化學(xué)能源。

二、生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用

（一）工業(yè)和生活廢水的整治

水是人類的生命之源，一直以來都是人類無法替代的寶貴自然資源，然而由于生產(chǎn)和生活污水的污染，使得人類賴以生存的水源都出現(xiàn)了不同程度的污染，這個(gè)問題迫在眉睫，因?yàn)槿绻鄙倭烁蓛舻乃Y源，人類將無法從事正常的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，更嚴(yán)重的會(huì)影響到人類的生存。對污水的治理問題一直都是環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)問題，然而其他物理置換或者多層過濾等方法，無法徹底清除污水中的有害物質(zhì)，還容易造成水體的二次污染，隨著清潔的水資源越來越少，環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域向生物工程技術(shù)投入了研究，并獲得了良好的效果，通過使用生物工程的相關(guān)技術(shù)，利用生物制劑將污水中的污染物分解代謝成為對人體和自然環(huán)境沒有威脅的清潔水，可以在不引入二次污染的同時(shí)達(dá)到較好的凈水效果。廢水問題是困擾現(xiàn)在人們的重點(diǎn)問題，如果有效處理廢水呢？利用現(xiàn)代生物技術(shù)可以達(dá)到有效成果。根據(jù)現(xiàn)代化城市對污水排放要求的提高，生物工程領(lǐng)域也發(fā)展了新型技術(shù)已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并推動(dòng)污水處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（二）固體廢物處理中生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)一般用來處理有機(jī)的固體廢棄物，通常有兩種方法，好氧堆肥法和厭氧發(fā)酵法。

好氧堆肥法就是在有氧的自然環(huán)境中利用廣泛存在的微生物的調(diào)控和控制來降解有機(jī)物，將有機(jī)物腐殖質(zhì)，不僅很好的處理了固體廢棄物，還可以堆腐成肥。人工按一定的比例將有機(jī)物料和填充料混合，在特定的條件下堆腐，通過微生物的降解作用使有機(jī)固體廢棄物減量。厭氧發(fā)酵法同樣是利用微生物的作用，不同的是應(yīng)該在缺氧的條件下進(jìn)行，從而將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、甲烷等氣體，不僅不會(huì)對環(huán)境造成污染，產(chǎn)生的甲烷還可以充分利用，實(shí)現(xiàn)了能源回收，從而提高了生物能源的利用效率。

（三）污染土壤的生物修復(fù)

土壤的污染是近幾年來被重點(diǎn)關(guān)注的一種污染形式，因?yàn)槲覀兯秤玫募Z食和蔬菜都來源于土壤，我們的生活更是片刻都不能離開土壤，因此必須要解決土壤污染的問題。相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明重金屬是造成土壤污染最重要的污染因子，對于土壤中重金屬的處理一直以來都是一個(gè)難題，當(dāng)前主要采用微生物的修復(fù)技術(shù)。土壤修復(fù)技術(shù)的原理是利用生物本身吸收和代謝的生命體活動(dòng)去改變重金屬的化學(xué)形態(tài)，使其化學(xué)特性固定，從而降低其在土壤中的移動(dòng)性，最終達(dá)到對受污染土壤中重金屬的凈化和消減。通過上述生物技術(shù)處理過的土壤，不僅能夠大大降低或者清除重金屬的污染，還能在一定程度上提高土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，通過微生物活動(dòng)改善土壤生態(tài)結(jié)構(gòu)，防止水土流失。

（四）廢氣處理中生物技術(shù)的應(yīng)用

廢氣處理中的生物技術(shù)包括生物膜法和生物過濾法，生物膜法處理廢氣和生物膜法處理污水的原理接近，利用微生物附著的多孔性介質(zhì)將廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單地?zé)o機(jī)物，最終降解為水、二氧化碳和中性鹽等無害的物質(zhì)。此外，生物膜還具有較強(qiáng)的除臭效果，通過氣液擴(kuò)散、液固擴(kuò)散以及生物的氧化過程等將氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，同時(shí)將有異味的氣體慢慢氧化，從而達(dá)到除臭效果。

生物過濾法是利用長滿微生物的固體載體將收集到的氣體吸收，然后利用填料上的微生物將吸收的氣體分解，從而完成廢氣的除臭過程。附著在固體載體上的微生物還具有轉(zhuǎn)化物質(zhì)的作用，微生物生長需要足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，所以固體載體還具有較高的有機(jī)成分。在選擇載體填料的時(shí)候應(yīng)該選擇微生物種類豐富、比表面積較大并且吸水性好的載體，同時(shí)要求自身沒有異味，結(jié)構(gòu)均勻具有較好的吸附性。常用的填料有干樹皮、干草、塑料盒半軟性塑料。

三、結(jié)語

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為我國的一個(gè)重點(diǎn)工作。在環(huán)保工程中運(yùn)用生物技術(shù)可以有效改善環(huán)保工作的效果，提高環(huán)保工程的治理水平和治理能力，從而為人們提供一個(gè)舒適、健康的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊榮，顏淼.探討生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013，09：150.

第9篇：微生物修復(fù)技術(shù)原理范文

【關(guān)鍵詞】環(huán)境生物技術(shù)；生物治理方法；生物技術(shù)應(yīng)用

環(huán)境生物技術(shù)是21世紀(jì)國際生物技術(shù)的一大熱點(diǎn)，兼有基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)的特點(diǎn)，在環(huán)境污染治理中，主要利用微生物、少部分利用植物作為污染控制的生物，是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項(xiàng)技術(shù)，其處理污染物通常能一步到位，最終產(chǎn)物大都是無毒無害、穩(wěn)定的物質(zhì)。在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境污染的修復(fù)和重污染工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等各個(gè)方面，環(huán)境生物技術(shù)都發(fā)揮著極為重要的作用。

隨著細(xì)胞融合、基因工程、分子生物等技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境生物技術(shù)得到了進(jìn)一步的開發(fā)，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已成為一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的解決環(huán)境污染問題的有效手段之一。同時(shí)，隨著人們環(huán)境意識(shí)和生態(tài)概念的不斷加強(qiáng)，市場對生物技術(shù)、生物產(chǎn)品的需要明顯增多，政府也更加重視生物技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境生物技術(shù)本身也將更加成熟。

一、環(huán)境生物技術(shù)

在廢氣及大氣污染治理中的應(yīng)用采用生物技術(shù)控制和處理廢氣，將廢氣中的有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化為無害或低害類物質(zhì)，從而凈化空氣，是一項(xiàng)空氣污染控制的新技術(shù)。目前采用的方法主要有生物過濾、生物洗滌和生物吸附法等，所采用的生物反應(yīng)器為生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。

（一）生物過濾法

生物濾池內(nèi)部填充活性填料，廢氣經(jīng)加壓預(yù)濕后從底部進(jìn)入生物濾池，氣體中的無機(jī)污染物、有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)與填料上附著生成的生物膜（微生物）接觸，被生物膜吸收，最終被降解為水和二氧化碳或其它成分，處理過的氣體從生物濾池的頂部排出。該方法的特點(diǎn)是設(shè)備少、操作簡單、不需外加營養(yǎng)物、投資運(yùn)行費(fèi)用低、去除效率高，但反應(yīng)條件較難控制、占地面積較大。

（二）生物洗滌法

生物洗滌法分為廢氣吸收和懸浮液再生兩個(gè)階段，通常由一個(gè)裝有填料的洗滌器（吸收設(shè)備）和一個(gè)裝有活性污泥或生物膜的生物反應(yīng)器（再生反應(yīng)器）構(gòu)成廢氣從吸收設(shè)備底部進(jìn)入，向上流動(dòng)，與頂部噴淋向下的生物懸浮液在填料床中相互接觸，經(jīng)傳質(zhì)過程進(jìn)入液相，再進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)或經(jīng)微生物分泌的胞外酶作用分解，凈化后的氣體從吸收設(shè)備頂部排出。吸收了廢氣的生物懸浮液從再生反應(yīng)池的底部進(jìn)入，通入空氣充氧，廢氣被微生物氧化利用的過程也就是懸浮液的再生過程，再生后的懸浮液再進(jìn)入吸收設(shè)備進(jìn)行頂部噴淋，吸收與再生兩個(gè)過程反復(fù)進(jìn)行。該方法的特點(diǎn)是反應(yīng)條件易控制、壓降低、填料不易堵塞，但設(shè)備較多，需外加營養(yǎng)，成本較高，對溶解度小的化合物難以處理。

二、環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用

環(huán)境生物技術(shù)中利用微生物的降解作用來處理水中污染物的方法，通常被稱為生化處理方法或生物降解法，以植物吸收為主來凈化土壤與水體的方法有土地生物修復(fù)、生物塘和人工濕地技術(shù)等。

（一）生化處理技術(shù)

由于生化反應(yīng)的過程、條件和參與反應(yīng)的微生物種類的不同，生化處理技術(shù)可簡單地分為好氧與厭氧降解兩類，兩類生化反應(yīng)的基本過程如下：好氧降解：有機(jī)物+氧氣+好氧微生物/酶水+二氧化碳+無機(jī)養(yǎng)分+能量。厭氧降解：有機(jī)物+厭氧與兼氧微生物/酶降解的有機(jī)產(chǎn)物+無機(jī)養(yǎng)分+能量。

（二）生物自然凈化技術(shù)

生物自然凈化技術(shù)體系主要包括水體生物處理系統(tǒng)的生物塘（厭氧塘和氧化塘）和土地處理系統(tǒng)的人工濕地。生物自然凈化技術(shù)投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，但占地面積大，出水水質(zhì)不易控制。

生物塘以太陽能為初始能源，通過在塘中種植水生植物，利用植物吸收等方式帶走污染物以凈化水體。氧化塘中除選育合適的水生植物外，還增加了曝氣，以促進(jìn)水體中生物的好氧降解。傳統(tǒng)的生物塘占地面積大，污水停留時(shí)間長，處理效率較差。目前通過培育高效水生凈化植物（水葫蘆、蘆葦、水萵苣等），建立組合曝氣、水生植物、水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，增強(qiáng)了生物塘的處理功能，促進(jìn)了水體生物處理技術(shù)的發(fā)展。

三、環(huán)境生物技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用

利用生物技術(shù)處理固體廢棄物中的城市生活垃圾和農(nóng)業(yè)廢棄物，主要方法是衛(wèi)生填埋、堆肥和發(fā)酵沼氣。

（一）衛(wèi)生填埋。衛(wèi)生填埋是將城市生活垃圾存積在大坑或低洼地的衛(wèi)生填埋場，填埋場下層應(yīng)有不透水的自然隔水基質(zhì)或人工隔水層，在填埋場設(shè)置排氣口和監(jiān)測系統(tǒng)，每天填入的垃圾壓實(shí)后鋪蓋一層土壤，并通過科學(xué)管理來恢復(fù)地貌和維護(hù)生態(tài)平衡。其原理是利用微生物將垃圾中的有機(jī)物分解。垃圾通過衛(wèi)生填埋還可產(chǎn)生沼氣。

（二）堆肥。堆肥是固體基質(zhì)在有效的低溫條件下的發(fā)酵過程，適用于生活垃圾的處理。其基本步驟是：廢棄物―預(yù)處理―堆肥―后處理―存放。對堆肥處理器進(jìn)行足夠的通氣是堆肥成功的關(guān)鍵。該技術(shù)安全性高，成本低廉。

（三）發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。主要利用畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、生活污水等。其原理是微生物厭氧發(fā)酵使有機(jī)質(zhì)降解，產(chǎn)生沼氣，此法在農(nóng)村有著廣闊的發(fā)展前景，沼氣不但可用作照明和燃料，還可建成以沼氣工程為紐帶的“豬、沼、果”生態(tài)農(nóng)場等生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。