原位生物修復技術

前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇原位生物修復技術范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

原位生物修復技術范文第1篇

1．1殘餌以及排泄物

利用冰鮮雜魚作為飼料進行網箱養殖或池塘養魚時，餌料浪費和污染現象更為嚴重。林永泰等對黑龍灘水庫網箱養魚對水環境的影響研究發現，餌料中總氮(TN)含量為5．22%，總磷(TP)為1.43%，投入的餌料中TN含量為131．2t，TP含量為35．9t，從餌料進入水體的TN為96．27t，TP為34．04t，分別占餌料TN和TP含量的73．38%和94．81%。Funge－Smith等曾對稻田養蝦池中的物質平衡作過研究，發現在養殖過程中只有10%的N和7%的P被利用，其他都以各種形式進入環境。

1．2水產藥物污染

現代化水產養殖特別是高密度水產養殖中，為了防治疾病、清除敵害生物等，大量使用化學藥物。藥物、消毒劑等嚴重影響生態環境，目前我國水產養殖業濫用藥物現象十分嚴重。Solbe曾報道，英國水產養殖業使用的化學藥品達23種，而1990年挪威養殖業使用的抗生素種類比農業使用的還多。一部分藥物直接散失到環境中，造成環境短期或長期退化。珠江三角洲沿岸曾經大量使用硫酸銅來治理蝦病，導致目前該地區水環境Cu污染仍然相當嚴重。

2對底質的影響

水產養殖區底泥中C、N、P含量比周圍水體沉積物中高，耗氧量亦高，沉積物中經常可見殘餌。當底泥堆積的有機物過多時，將導致底質理化指標改變，微生物分解作用旺盛，底泥溶解氧不足，因缺氧或無氧而成為還原態。海水中含有大量硫酸鹽，在還原環境中生成H2S，并且由于沉積物的吸附作用，可以滲透擴散到底層數厘米深。養殖區底泥沉積物中高硫化物、COD、無機氮和無機磷含量明顯較非養殖區高。

Hatcher等在加拿大UpperSouthCove貽貝養殖區進行試驗，發現養殖區的沉降量往往是非養殖區的2倍以上。在瑞典的某貽貝養殖區，研究人員發現，每個養殖季節結束后底質都增厚10cm左右。根據季如寶等在山東省桑溝灣養殖區的測定結果來看，僅櫛孔扇貝單位面積的排糞量便可達65．88kg/(hm2•d)(干重)，合計每年產生18520t(干重)，加上其他養殖貝類的排糞，整個養殖區年產糞便量近40000t，這其中還不包括大量的假糞。生物沉降將大量懸浮物搬運到底層，其中包括本應懸浮的高有機成分的較小顆粒物，這些有機物在底層堆積，導致微生物活動加強，增加了底質對氧的需求，因而可能產生缺氧或無氧環境，促進了脫氨和硫還原過程，加速釋放無機營養鹽，有可能導致水體富營養化。

3池塘底泥修復技術

3．1異位處理技術

底泥異位處理技術一般是指疏浚技術以及疏浚后的處理技術。通過水力或機械方法挖除或者抽取底泥表層的污染物，再進行輸移處理，減少底泥污染物的釋放。目前該項技術主要被用于湖泊水庫等受工業污染比較嚴重的水域，在池塘養殖方面應用不多。

3．2原位處理技術

底泥原位處理技術是指在湖泊、水庫或者池塘等水域內，利用物理、化學、生物方法減少受污染底泥容積，減少污染物量或降低污染物的溶解度、毒性或遷移性，并減少污染物釋放。按其原理不同，可分為原位化學處理、原位物理處理、原位生物處理、原地生態處理4種。

3．2．1原位化學處理技術原位化學處理技術是指通過投加含氧量高的化合物，補充底泥中有機物分解所需的氧，減少H2S、NH3等厭氧代謝產物的生成。目前應用較多的是硝酸鹽，如Ca(NO3)2、NaNO3等，它們可以迅速氧化H2S，并能被有機物利用。或通過投加化學試劑，固定水體和底泥中的營養鹽，并在底泥表面形成覆蓋層，阻止底泥向水體釋放營養物［23］。目前應用較多的是鋁鹽，如Al2(SO4)3和NaAlO2，因為鋁鹽與磷形成的絡合物或聚合物性質比較穩定，即使在缺氧或厭氧條件下也不會重新釋放出磷。另外，鋁鹽水解形成Al(OH)3絮體，還可以吸附水中有機物、含磷化合物等膠體粒子。目前已有關于采用鋁鹽來降低養殖水體中渾濁度的報道。

3．2．2原位物理處理技術原位物理處理技術主要是采用物理方法，通過人工曝氣、破壞分層等方法造成異重流，提高底層水體的溶解氧含量和水體溫度，加速水體和底泥中污染物的降解，以去除污染。研究人員對美國的Medical湖采用該技術后，發現水中的氨氮和總磷含量均明顯下降。日本KihamaInner湖、華盛頓Denny海灣、威斯康星Sheboygan河等均采用了該技術。原位物理處理技術作為底泥處理技術效果明顯，可以與疏浚技術結合使用，但一次性投資較大，同時物理處理技術會破壞湖泊原有的生態系統，可能會導致新的生態危機。

3．2．3原位生物處理技術原位生物處理技術是指利用底泥中生物的代謝活動降解減輕污染物的毒性，改變有機污染物結構、重金屬的活性或在底泥中的結合態，通過改變污染物的化學或物理特性而影響他們在環境中的遷移、轉化和降解速率，從而對底泥污染物進行處理。原位生物處理技術根據所選用生物種類的不同可分為植物處理、動物處理、微生物處理和生態修復。由于生物本身的生長周期較長，因此植物處理和動物處理目前很少見。有人曾對湖泊中蘆葦、底泥中蚯蚓等生物對底泥中重金屬的富集進行過研究。目前以微生物處理為主。

3．2．4生態修復生態修復是應用生態系統中物質共生、物質循環再生以及結構與功能協調原則，分層多級利用物質的生產工藝系統。生態修復是目前公認的能徹底解決湖泊污染問題的最好方法。部分學者認為，微生物在對底泥中的污染物進行降解時，主要利用底泥間隙水中的水溶態物質。當底泥中存在水生植物時，水生植物可以對底泥中的污染物進行富集，并通過根際微生物吸收、移去、揮發或穩定底泥中的環境污染物，最終修復湖泊底泥乃至整個湖泊生態環境。不但可以通過微生物去除底泥中的污染物，還可以通過植物的吸收積累作用，將底泥中的重金屬、磷等不可降解污染物輸移到水環境之外。蔡惠鳳等在實驗室模擬生態條件下，運用投放復合微生物、微生物合酶菌液、添加營養促生劑、水底界面曝氣等不同方法對養殖池塘污染底泥進行生物－生態修復，結果表明，4種不同的生物生態方法均能導致上覆水硝態氮和氨態氮含量升高，促進浮游藻類的階段性孳生，從而修復污染底泥。

4展望

原位生物修復技術范文第2篇

 

關鍵詞:土壤污染、生物修復、研究進展

前言

土壤重金屬污染是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態環境質量惡化的現象。加之重金屬離子難移動性，長期滯留性和不可分解性的特點，對土壤生態環境造成了極大破壞，同時食物通過食物鏈最終進入人體，嚴重危害人體健康，已成為不可忽視的環境問題。隨著我國人民生活水平的提高,生態環境保護日趨受到重視,國家對污染土壤治理和修復的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修復問題,已成為土壤環境研究領域的重要課題。而生物修復技術是近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術,同傳統處理技術相比具有明顯優勢，例如其處理成本低,只為焚燒法的1/2-1/3，處理效果好,生化處理后污染物殘留量可達到很低水平;對環境影響小,無二次污染,最終產物CO2、H2O和脂肪酸對人體無害，可以就地處理,避免了集輸過程的二次污染,節省了處理費用，因而該技術成為最有發展潛力和市場前景的修復技術。

1.污染土壤生物修復的基本原理和特點

土壤生物修復的基本原理是利用土壤中天然的微生物資源或人為投加目的菌株,甚至用構建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中,將滯留的污染物快速降解和轉化成無害的物質,使土壤恢復其天然功能。由于自然的生物修復過程一般較慢,難于實際應用,因而生物修復技術是工程化在人為促進條件下的生物修復,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烴類及各種有毒有害的有機污染物，降解過程可以通過改變土壤理化條件(溫度、濕度、pH值、通氣及營養添加等)來完成,也可接種經特殊馴化與構建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修復技術的種類

目前,微生物修復技術方法主要有3種:原位修復技術、異位修復技術和原位-異位修復技術。

2.1 原位修復技術：

原位修復技術是在不破壞土壤基本結構的情況下的微生物修復技術。有投菌法、生物培養法和生物通氣法等,主要用于被有機污染物污染的土壤修復。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同時投加微生物生長所需的營養物質,通過微生物對污染物的降解和代謝達到去除污染物的目的。生物培養法是定期向土壤中投加過氧化氫和營養物,過氧化氫則在代謝過程中作為電子受體,以滿足土壤微生物代謝,將污染物徹底分解為CO2和H2O。生物通氣法是一種加壓氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上幾眼深井,安裝鼓風機和抽真空機,將空氣強行排入土壤中,然后抽出,土壤中的揮發性有機物也隨之去除。在通入空氣時,加入一定量的氨氣,可為土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。

2.2 異位修復技術：

異位修復處理污染土壤時,需要對污染的土壤進行大范圍的擾動,主要技術包括預制床技術、生物反應器技術、厭氧處理和常規的堆肥法。預制床技術是在平臺上鋪上砂子和石子,再鋪上15-30cm厚的污染土壤,加入營養液和水,必要時加入表面活性劑,定期翻動充氧,以滿足土壤微生物對氧的需要,處理過程中流出的滲濾液,即時回灌于土層,以徹底清除污染物。生物反應器技術是把污染的土壤移到生物反應器,加水混合成泥漿,調節適宣的pH值,同時加入一定量的營養物質和表面活性劑,底部鼓入空氣充氧,滿足微生物所需氧氣的同時,使微生物與污染物充分接觸,加速污染物的降解,降解完成后,過濾脫水這種方法處理效果好、速度快,但僅僅適宜于小范圍的污染治理。厭氧處理技術適于高濃度有機污染的土壤處理,但處理條件難于控制。常規堆肥法是傳統堆肥和生物治理技術的結合,向土壤中摻入枯枝落葉或糞肥,加入石灰調節pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有機物向穩定的腐殖質轉化,是一種有機物高溫降解的固相過程。上述方法要想獲得高的污染去除效率,關鍵是菌種的馴化和篩選。由于幾乎每一種有機污染物或重金屬都能找到多種有益的降解微生物。因此,尋找高效污染物降解菌是生物修復技術研究的熱點。

3.影響污染土壤生物修復的主要因子

3.1 污染物的性質：

重金屬污染物在土壤中常以多種形態貯存,不同的化學形態對植物的有效性不同。某種生物可能對某種單一重金屬具有較強的修復作用。此外,重金屬污染的方式(單一污染或復合污染)，污染物濃度的高低也是影響修復效果的重要因素。有機污染物的結構不同,其在土壤中的降解差異也較大。

3.2 環境因子：

了解和掌握土壤的水分、營養等供給狀況,擬訂合適的施肥、灌水、通氣等管理方案,補充微生物和植物在對污染物修復過程中的養分和水分消耗,可提高生物修復的效率。一般來說土壤鹽度、酸堿度和氧化還原條件與重金屬化學形態、生物可利用性及生物活性有密切關系,也是影響生物對重金屬污染土壤修復效率的重要環境條件。

3.3 生物體本身：

微生物的種類和活性直接影響修復的效果。由于微生物的生物體很小,吸收的金屬量較少,難以后續處理,限制了利用微生物進行大面積現場修復的應用，

植物體由于生物量大且易于后續處理,利用植物對金屬污染位點進行修復成為解決環境中重金屬污染問題的一個很有前景的選擇。但由于超積累重金屬植物一般生長緩慢,且對重金屬存在選擇作用,不適于多種重金屬復合污染土壤的修復。因此,在選擇修復技術時,應根據污染物性質、土壤條件、污染程度、預期修復目標、時間限制、成本及修復技術的適用范圍等因素加以綜合考慮。

4.發展中存在的問題：

生物修復技術作為近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術,雖取得很大進步和成功,但處于實驗室或模擬實驗階段的研究結果較多,商業性應用還待開發。此外,由于生物修復效果受到如共存的有毒物質(Co-toxicants)(如重金屬)對生物降解作用的抑制；電子受體(營養物)釋放的物理性障礙;物理因子(如低溫)引起的低反應速率;污染物的生物不可利用性;污染物被轉化成有毒的代謝產物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化學能力的微生物等因素制約。因此,目前經生物修復處理的污染土壤,其污染物含量還不能完全達到指標的濃度要求。

原位生物修復技術范文第3篇

關鍵詞：農藥；土壤污染；微生物；修復

農藥，作為人類文明進步的產物，為解決人類溫飽、增強社會穩定、促進社會發展做出了貢獻，對人類健康起到了積極作用。尤其是20世紀三四十年代，有機農藥的成功發現和生產，為控制害蟲的危害提供了有效的手段。然而，從現階段看，農藥的使用已不可避免，為了人類更加健康安全地生存，了解、避免、減緩和解決這一越發嚴重的問題，有必要和必須探索和研究農藥的環境污染機理。

1 概述

1.1 農藥的定義

農藥廣義的定義是指用于預防、消滅或者控制危害農業、林業的病、蟲、草和其他有害生物以及有目的地調節植物、昆蟲生長的化學合成或者來源于生物、其他天然物質的一種物質或者幾種物質的混合物及其制劑。是指在農業生產中，為保障、促進植物和農作物的成長，所施用的殺蟲、殺菌、殺滅有害動物（或雜草）的一類藥物統稱。特指在農業上用于防治病蟲以及調節植物生長、除草等藥劑。

1.2 農藥的毒性

農藥對人體的危害主要表現為急性毒性和慢性毒性。農藥經口、吸呼道或接觸而大量進入人體內，在短時間內表現出的急性病理反應為急性中毒。急性中毒往往導致神經麻痹乃至死亡，甚至造成大面積死亡，成為最明顯的農藥危害。據世界衛生組織和聯合國環境署報告，全世界每年有300多萬人農藥中毒，其中20萬人死亡。時至今日，由于農藥在各方面的廣泛應用，任何一個生活在現代生活中的人都不可能避免每天接觸很低濃度的各種不同種類的農藥，或是通過食物，或是通過飲水。由此所產生的可能對人體健康的危害屬于連續的低水平暴露，這是一種潛在的慢性毒性效應。

1.3 農藥對土壤的污染

土壤是污染物的匯也是污染物的源。農藥土壤污染是農藥污染最典型的例子之一。農藥的理化特性決定了它在土壤中的分布、降解速率及對環境的影響。農藥在土壤中經土壤微生物作用，可以遷移、轉化直至礦化。土壤污染了，土壤上所生長的作物和所結的果實也會吸收污染空氣。一種簡單的植物物種，吸收也是多種多樣的，植物根系可以吸收土壤溶液中的農藥，土壤中固體顆粒也能吸收土壤溶液中的農藥。有些農藥易揮發，植物的葉子可以吸收空氣中的農藥蒸氣；而根又能吸收土壤中的農藥，再從葉面上蒸發出它，過程相當復雜。植物根莖葉吸收農藥后，繼而在植物體內提升，最后可殘留在植物體內，人們攝入該植物可直接攝入農藥。

2 農藥在土壤中的環境行為與降解機理

2.1 農藥在土壤環境中的滯留、遷移

一般而言，如果農藥能被強烈地吸附，則它們就容易滯留在土壤的固相，不易進一步造成對周圍環境的污染；反之，就容易發生遷移，如被淋溶進入地下水而造成污染。農藥滯留、遷移的物理化學原理有：表面功能基團；表面配合物；表面吸附。

2.2 農藥在土壤中的水解作用

農藥的水解是農藥分子與水分子發生相互作用的過程，它是農藥在環境中遷移轉化的一個重要途徑。水解反應是許多農藥如有機磷、菊酯、氨基甲酸酯及羧酸脂等降解的主要步驟，與農藥在環境中尤其是在水體中的持久性是密切相關的，是影響農藥在環境中歸宿機制的主要判據之一，也是評價農藥在水中殘留特性的重要指標。研究農藥在環境系統中的水解，尤其是一些有機磷酸脂類殺蟲劑、磺酰脲類除草劑水解反應是其在環境中降解轉化的初始步驟，對于了解這些農藥在環境系統中的歸宿機制、殘留特性及其對靶標與非靶標生物的毒理效應具有重要意義。

2.3 農藥在環境中的光降解

農藥可以吸收一定的光能量或光量子，發生光物理和光化學反應。光物理反應包括輻射能以光、熱等能量形式吸收或釋放，但農藥分子形態沒有變化；而光化學反應則是通過農藥分子的異構化、鍵斷裂、分子重排或分子間反應生成新的化合物。環境中農藥的光化學反應可在氣相、水相、固相中發生。盡管評價農藥在環境中遷移、轉化行為時，有一些農藥光化學降解可以忽視，但許多農藥的光降解還是其在環境中主要的降解途徑之一。農藥光解釋農藥真正的分解過程，它不可逆地改變了反應分子，強烈影響著某些農藥在環境中的趨勢。因此研究農藥的光化學降解具有非常重要的意義。

3 農藥污染土壤的生物修復技術

微生物修復技術是利用微生物的生命代謝活動對有機農藥的降解作用使受污染土壤恢復到健康狀態。所利用的微生物主要有土著微生物、外來微生物和基因工程菌3種類型。微生物修復技術可分為原位修復、現場修復和異位修復，其中原位修復不僅操作簡單、成本低，而且不破壞植物生長所需要的土壤環境，污染物氧化安全，無二次污染，處理效果好，是一種高效、經濟和生態可承受的環保技術。

微生物降解農藥有2種方式：一是微生物直接作用于農藥，以農藥成分作為唯一的碳源或氮源、磷源，通過酶促反應降解農藥；另一種是將農藥與其它有機質進行共代謝。微生物修復與植物修復不同，通常一種微生物能降解多種農藥，

如假單胞桿菌可降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。另外，微生物也可通過改變土壤的環境理化特征降低農藥有效性，從而間接起到修復污染土壤的作用。如：劉憲華等人用假單胞菌AEBL3降解呋喃丹污染，結果發現未加菌土壤呋喃丹在0 ～7cm土層中含量已達90mg/kg，加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg，后者降解率達96.4%。

現今微生物修復農藥污染已進入基因水平，通過基因重組、構建基因工程菌來提高微生物降解農藥的能力。目前對微生物修復技術的研究已相當成熟。世界各國的科研工作者分離篩選了大量的降解性微生物，利用基因工程技術，人們按照需要構建具有特殊功能、降解效率高、降解范圍廣和表達穩定的新菌株。有微生物原位修復技術的構成提高修復效果的技術措施的成功例子，但存在的問題也非常突出。首先，雖然已經篩選到許多有機農藥降解菌，但高效菌種不多；其次，降解菌的降解譜不夠廣，不能完全代謝有機農藥中各組分；另外，許多實驗室得到的高效降解菌在實際應用中效率不高，修復效果不理想。為此，有機農藥高效降解菌的篩選及降解效果的改良是環境科學工作者的研究熱點課題。基因工程菌用于污染物處理的研究成果令人鼓舞，發展潛力很大。但是，基因工程菌的應用研究尚停留在實驗室水平，真正投入污染物處理的還很少，而且基因工程菌在實際應用中存在一些問題，主要包括基因工程菌構建的技術問題和應用的安全性問題。如今，微生物修復技術作為一種有效的環境治理措施， 在治理土壤污染方面的作用已越來越突出。

參考文獻

[1]劉維.農藥環境化學[M].北京：化學工業出版社，2005.7-11.

[2]方玲. 降解有機氯農藥的微生物菌株分離篩選及應用效果[J] . 應用生態學報，2000，11（2）

原位生物修復技術范文第4篇

關鍵詞:土壤污染、生物修復、研究進展

前言

土壤重金屬污染是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態環境質量惡化的現象。加之重金屬離子難移動性，長期滯留性和不可分解性的特點，對土壤生態環境造成了極大破壞，同時食物通過食物鏈最終進入人體，嚴重危害人體健康，已成為不可忽視的環境問題。隨著我國人民生活水平的提高，生態環境保護日趨受到重視，國家對污染土壤治理和修復的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修復問題，已成為土壤環境研究領域的重要課題。而生物修復技術是近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術，同傳統處理技術相比具有明顯優勢，例如其處理成本低，只為焚燒法的1/2-1/3，處理效果好，生化處理后污染物殘留量可達到很低水平;對環境影響小，無二次污染，最終產物CO2、H2O和脂肪酸對人體無害，可以就地處理，避免了集輸過程的二次污染，節省了處理費用，因而該技術成為最有發展潛力和市場前景的修復技術。

1.污染土壤生物修復的基本原理和特點

土壤生物修復的基本原理是利用土壤中天然的微生物資源或人為投加目的菌株，甚至用構建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中，將滯留的污染物快速降解和轉化成無害的物質，使土壤恢復其天然功能。由于自然的生物修復過程一般較慢，難于實際應用，因而生物修復技術是工程化在人為促進條件下的生物修復，利用微生物的降解作用，去除土壤中石油烴類及各種有毒有害的有機污染物，降解過程可以通過改變土壤理化條件(溫度、濕度、pH值、通氣及營養添加等)來完成，也可接種經特殊馴化與構建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修復技術的種類

目前，微生物修復技術方法主要有3種:原位修復技術、異位修復技術和原位-異位修復技術。

2.1 原位修復技術：

原位修復技術是在不破壞土壤基本結構的情況下的微生物修復技術。有投菌法、生物培養法和生物通氣法等，主要用于被有機污染物污染的土壤修復。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌，同時投加微生物生長所需的營養物質，通過微生物對污染物的降解和代謝達到去除污染物的目的。生物培養法是定期向土壤中投加過氧化氫和營養物，過氧化氫則在代謝過程中作為電子受體，以滿足土壤微生物代謝，將污染物徹底分解為CO2和H2O。生物通氣法是一種加壓氧化的生物降解方法，它是在污染的土壤上打上幾眼深井，安裝鼓風機和抽真空機，將空氣強行排入土壤中，然后抽出，土壤中的揮發性有機物也隨之去除。在通入空氣時，加入一定量的氨氣，可為土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。

2.2 異位修復技術：

異位修復處理污染土壤時，需要對污染的土壤進行大范圍的擾動，主要技術包括預制床技術、生物反應器技術、厭氧處理和常規的堆肥法。預制床技術是在平臺上鋪上砂子和石子，再鋪上15-30cm厚的污染土壤，加入營養液和水，必要時加入表面活性劑，定期翻動充氧，以滿足土壤微生物對氧的需要，處理過程中流出的滲濾液，即時回灌于土層，以徹底清除污染物。生物反應器技術是把污染的土壤移到生物反應器，加水混合成泥漿，調節適宣的pH值，同時加入一定量的營養物質和表面活性劑，底部鼓入空氣充氧，滿足微生物所需氧氣的同時，使微生物與污染物充分接觸，加速污染物的降解，降解完成后，過濾脫水這種方法處理效果好、速度快，但僅僅適宜于小范圍的污染治理。厭氧處理技術適于高濃度有機污染的土壤處理，但處理條件難于控制。常規堆肥法是傳統堆肥和生物治理技術的結合，向土壤中摻入枯枝落葉或糞肥，加入石灰調節pH值，人工充氧，依靠其自然存在的微生物使有機物向穩定的腐殖質轉化，是一種有機物高溫降解的固相過程。上述方法要想獲得高的污染去除效率，關鍵是菌種的馴化和篩選。由于幾乎每一種有機污染物或重金屬都能找到多種有益的降解微生物。因此，尋找高效污染物降解菌是生物修復技術研究的熱點。

3.影響污染土壤生物修復的主要因子

3.1 污染物的性質：

重金屬污染物在土壤中常以多種形態貯存，不同的化學形態對植物的有效性不同。某種生物可能對某種單一重金屬具有較強的修復作用。此外，重金屬污染的方式(單一污染或復合污染)，污染物濃度的高低也是影響修復效果的重要因素。有機污染物的結構不同，其在土壤中的降解差異也較大。

3.2 環境因子：

了解和掌握土壤的水分、營養等供給狀況，擬訂合適的施肥、灌水、通氣等管理方案，補充微生物和植物在對污染物修復過程中的養分和水分消耗，可提高生物修復的效率。一般來說土壤鹽度、酸堿度和氧化還原條件與重金屬化學形態、生物可利用性及生物活性有密切關系，也是影響生物對重金屬污染土壤修復效率的重要環境條件。

3.3 生物體本身：

微生物的種類和活性直接影響修復的效果。由于微生物的生物體很小，吸收的金屬量較少，難以后續處理，限制了利用微生物進行大面積現場修復的應用，

植物體由于生物量大且易于后續處理，利用植物對金屬污染位點進行修復成為解決環境中重金屬污染問題的一個很有前景的選擇。但由于超積累重金屬植物一般生長緩慢，且對重金屬存在選擇作用，不適于多種重金屬復合污染土壤的修復。因此，在選擇修復技術時，應根據污染物性質、土壤條件、污染程度、預期修復目標、時間限制、成本及修復技術的適用范圍等因素加以綜合考慮。

4.發展中存在的問題：

生物修復技術作為近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術，雖取得很大進步和成功，但處于實驗室或模擬實驗階段的研究結果較多，商業性應用還待開發。此外，由于生物修復效果受到如共存的有毒物質(Co-toxicants)(如重金屬)對生物降解作用的抑制；電子受體(營養物)釋放的物理性障礙;物理因子(如低溫)引起的低反應速率;污染物的生物不可利用性;污染物被轉化成有毒的代謝產物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化學能力的微生物等因素制約。因此，目前經生物修復處理的污染土壤，其污染物含量還不能完全達到指標的濃度要求。

5.應用前景及建議：

隨著生物技術和基因工程技術的發展，土壤生物修復技術研究與應用將不斷深入并走向成熟，特別是微生物修復技術、植物生物修復技術和菌根技術的綜合運用將為有毒、難降解、有機物污染土壤的修復帶來希望。為此，建議今后在生物修復技術的研究和開發方面加強做好以下幾項工作:

(1)進一步深入研究植物超積累重金屬的機理，超積累效率與土壤中重金屬元素的價態、形態及環境因素的關系。

(2)加強微生物分解污染物的代謝過程、植物-微生物共存體系的研究以及植物-微生物聯合修復對污染物的修復作用與植物種類具有密切關系。

(3)應用現代分子生物學與基因工程技術，使超積累植物的生物學性狀(個體大小、生物量、生長速率、生長周期等)進一步改善與提高，培養篩選專一或廣譜性的微生物種群(類)，并構建高效降解污染物的微生物基因工程菌，提高植物與微生物對污染土壤生物修復的效率。

(4)創造良好的土壤環境，協調土著微生物和外來微生物的關系，使微生物的修復效果達到最佳，并充分發揮生物修復與其他修復技術(如化學修復)的聯合修復作用。

(5)盡快建立生物修復過程中污染物的生態化學過程量化數學模型、生態風險及安全評價、監測和管理指標體系。

結論

綜上所述，我們不難發現由于土壤重金屬來源復雜，土壤中重金屬不同形態、不同重金屬之間及與其它污染物的相互作用產生各種復合污染物的復雜性增加了對土壤重金屬治理和修復難度，且重金屬對動植物和人體的危害具有長期性、潛在性和不可逆性，同時進一步惡化了土壤條件，嚴重制約了我國農業生產的加速發展，所以要更好的防治土壤重金屬污染還需要廣大科研工作者不懈的努力，研發出更好的效率更高的修復治理技術，同時我們還不應該忘記必須加強企業自身的環保意識，提高企業自我約束能力，始終將防治污染積極治理作為企業工作的頭等大事來抓，把企業對環境的污染程度降到最低限度，形成全社會都來重視土壤污染問題的良好環保氛圍，逐步改善我們的土壤生態環境。

參考文獻

[1] 錢暑強，劉錚.污染土壤修復技術介紹[J].化工進展，2000(4):10-12，20.

[2] 陳玉成.土壤污染的生物修復[J].環境科學動態，

1999，(2):7-11.

[3] 李凱峰，溫青，石汕.污染土壤的生物修復[J].化學工程師，2002，93(6):52-53.

[4] 楊國棟.污染土壤微生物修復技術主要研究內容和方法

[5] 張春桂，許華夏，姜晴楠.污染土壤生物恢復技術[J].生態學雜志，1997，18(4):52-58.

[6] 李法云，臧樹良，羅義.污染土壤生物修復枝木研究[J].生態學雜志，2003，22(1):35-39.

[7] 滕應，黃昌勇.重金屬污染土壤的微生物生態效應及修復研究進展[J].土壤與環境，2002，11(1):85-89.

[8] 沈德中.污染環境的生物修復(第一版)[M].北京:化學工業出版社，2001:14，311.

原位生物修復技術范文第5篇

關鍵詞：石油殘留污染；土壤；微生物修復

experimental study of microbial remediation for oil contaminated soil in central plains

zhang sheng,chen li,li zheng-hong,zhang cui-yun,yin mi-ying,he ze,

sun zhen-hua,ma lin-na,ning zhuo,zhang fa-wang （the institute of hydrogeology and environmental geology,cags，shijiazhuang 050061，china）

abstract:the laboratory modeling experiments of the oil residue pollution degradation in soil were carried out,which used the optimistic techniques of in-situ microbial communities combining with the physical and chemistry methods and the experimental study of microbial remediation for oil residue pollution in zhongyuan oil field.the results showed that degradation rate could reach 6227%-7240% for oil contents of 13 4200 mg/kg,10220.0 mg/kg and 8 6600 mg/kg in polluted soil after 56 d microbial degradation,which provided us the technology and the feasibility study of the remediation of oil residue pollution in soil.

key words: oil residual contamination;soil;microbial remediation

我國中原地區由于石油資源的長期大量開采利用，產生了一些環境問題。尤其是落地原油的污染已影響土壤的質量安全,特別是開采早期行成的石油污染，在土壤中經長期的自然降解許多易揮發和易降解的組分均已降解，土壤中殘留的難降解石油組分仍大量存在，且危害性更大，土壤石油污染的防治研究工作已受到人們的廣泛重視。jorgensen的試驗顯示,經生物堆埋,石油污染的土壤中石油可降低71%［1］。微生物修復技術主要機理是石油烴直接參與了微生物的生化反應,通過代謝作用降解土壤中的污染物［2］。土壤微生物修復技術的開發與研究已受到國內外學者的廣泛關注［3-16］。目前已知能降解石油中各種烴類的微生物共有約100余屬200多種，它們分屬于細菌、放線菌、霉菌、酵母以及藻類［16］。本文利用優化土著微生物菌群輔以物理和化學方法相結合的綜合修復技術，對土壤中長期殘留石油污染進行降解模擬實驗，取得了一些效果。該方法具有處理方法簡單、費用低、修復效果好、對環境影響小、無二次污染、可原位治理等優點。因此，本研究為該技術的應用提供了技術支撐，具有重要的實際意義。

1 實驗材料和方法

1.1 實驗材料

化學試劑： mgso.4·7h.2o、 nh.4no.3 、cacl.2、fecl.3、kh.2po.4、k.2hpo.4、kcl、（nh.4）.2so.4、 caco.3、nacl、可溶性淀粉、蔗糖、乳酸、鹽酸、酵母膏、牛肉膏、乙酸鈉、瓊脂、液體石蠟、石油醚、三氯甲烷等均為分析純。

其它實驗材料：新鮮馬鈴薯、濮陽徐鎮鎮石油殘留污染土樣等等。

添加劑：牛糞晾干粉碎（過2 mm篩）在121℃滅菌30 min。

實驗用土壤樣品采自河南省濮陽徐鎮鎮一廢棄采油井周圍，該油井1996年廢棄距今已有十多年。樣品采集從井口附近表層油泥至井口北部2 m處，2 m處采集表層0～25 cm和50～60 cm的土樣，表層土壤為褐色粉土土壤，可見有含石油團塊。土壤下層為土黃色粉土土壤。表層土壤中含有少量2～5 mm的碎石，土壤濕容重為196 ～199 g/cm3；土壤干容重為161～172 g/cm3。自然含水量1445%～2414%；ph為827～89。井口附近表層油泥中殘油含量在421 200～64 800 mg/kg，井口北2 m外表層0～25 cm處殘油含量在8 320～27 400 mg/kg，混合平均后為13 420 mg/kg。下層50～60 cm的土樣殘油含量在214 mg/kg。

實驗用玻璃器皿：150 ml、250 ml具塞三角瓶，125 ml、1 000 ml磨口細口試劑瓶，各種不同類型的細菌培養試管、培養皿、橡膠塞等。

主要儀器：qzd-1型電磁振蕩器、kq218超聲波清洗器、生物恒溫培養箱、高速離心機、高壓蒸汽滅菌器、無菌實驗室、生化培養箱、hz150l恒溫搖床培養箱、奧林巴斯生物顯微鏡、752n紫外可見光柵分光光度計、電熱干燥箱及各種化學分析用玻璃儀器。

1.2 測試方法

石油分析測試方法：為紫外分光光度法。

降解石油微生物細菌培養優選方法：土壤微生物細菌培養用《土壤微生物研究法》［17］，和參考文獻［18］－［20］介紹的方法，細菌初步鑒定用《常見細菌系統鑒定手冊》［21］中的方法。

1.3 實驗步驟

1.3.1 石油降解菌的分離與優選

自然界的物質循環微生物細菌的生化作用是非常重要的一環，碳的循環也不例外。許多細菌就是碳循環的主要驅動因子之一，機理就是在細菌的作用下，將碳氫化合物降解為co.2和h.2o的整個過程，也是自然界對石油污染的自凈功能的生態效應，對土壤和地下水環境保護具有一定的實際意義。據此用細菌的選擇性培養基和富集培養基，對中原油田濮陽徐鎮鎮一廢棄采油井石油殘留污染土壤的樣品進行菌種、菌群的培養分離，選擇優化出實驗用降解土壤殘油的菌種、菌群。本次實驗選擇優化出的細菌初步鑒定主要為：假單胞菌屬、微球菌屬、放線菌屬、真菌類（毛霉、曲霉）等菌群。

1.3.2 土壤殘油污染降解實驗步驟

根據上述實驗選出的降解殘油污染的優勢菌群，利用不同的培養基對所選出的各類菌群進行放大培養。各類菌群培養3～5 d后進行混合培養，繼續培養5～7 d后作為相應的石油烴降解實驗。進行模擬不同含量條件下土壤殘油污染的微生物修復實驗。實驗裝置為250 ml具塞三角瓶。

土壤殘油污染微生物降解模擬實驗，用若干（按實驗設計的數量）250 ml具塞三角瓶，每個瓶中加入100 g風干過2 mm篩含有不同殘油含量的土壤樣品。實驗用土樣考慮避免其它因素的影響,選用同一采樣點的樣品,只是采集60 cm以上不同深度含油量不同土樣,進行了一定的配制。不同殘油含量的土壤樣品制備如下:1號樣為采樣點表層0～25 cm混合均勻后,測殘油含量為13 420 mg/kg。2號樣為1號樣加入同一采樣點下層50～60 cm的土樣20%混合均勻后,經測試殘油含量為10 220 mg/kg。3號樣為1號樣加入同一采樣點下層50～60 cm的土樣35%混合均勻后,經測試殘油含量為8 660 mg/kg。每個樣品均勻接入3 ml培養好的菌液，加入30 ml營養液，營養液按培養基成分比例調控氮、磷、鈣、鎂、硫、鐵等營養元素，營養液均勻加入，調節試驗土層含水量在25%左右。按30 ℃溫度條件進行實驗，一定的間隔時間取出約1 g左右樣品，50 ℃～60 ℃烘干研碎，分析土壤中石油的降解去除的含量。在實驗中每次取樣時要將剩余的實驗瓶塞打開一下約3～5 min并攪拌，以利于氧氣進入，使實驗過程中有足夠的氧，并保持實驗裝置內土樣有一定的含水量。在第1號實驗樣品中為增強細菌的作用利用牛糞晾干粉碎過篩滅菌后作為添加劑，添加量為1%。該添加劑有兩個主要作用，一是牛糞中主要成分為未分解的木纖維素，可為改良土壤的膨松劑，另外是其它有機成分，可作為細菌容易利用的營養素來源，其它實驗條件同其它。在一定時間取樣測試石油含量的變化。

2 實驗結果與討論

不同土壤殘油含量降解野外實驗，是在2009年4月16日至6月12日進行。 考慮研究區地表土壤春、夏、秋溫度一般在20 ℃～30 ℃左右，選擇了30 ℃溫度進行實驗。實驗結果見

從上述3個實驗條件來看差異不是很大，僅有兩點不同，一是1號樣添加了1%的滅菌牛糞作為添加劑，二是石油殘油量不同，其它實驗條件一樣。但是對石油殘油的降解率還是有影響的，1號樣添加了1%的滅菌牛糞作為添加劑，改良了土壤，另外它增加了細菌利用的營養來源加大了降解能力。其石油殘油量不同，因加入的營養量是一樣的則降解效果不同。

實驗結果顯示,微生物細菌對土壤石油殘油污染確有一定的降解作用。表1、表2顯示,雖然實驗選擇了不同的殘油含量的土壤進行，實驗效果也有一定的差異。1號樣殘油含量最高，因其加入了1%的添加劑牛糞，從測試結果看雖然降解率是低了一點，但在相同其它條件下它的降解量是最大的，牛糞改良了土壤，增加了細菌利用的營養來源加大了降解能力。殘油量在13 420 mg/kg經56 d降解率達6267%。2號、3號樣因其殘油含量不同降解率有一定的差別，2號樣殘油量在10 220 mg/kg經56 d降解率達6389%。3號樣殘油量在8 660 mg/kg經56 d降解率達7240%。從2號、3號實驗結果看，在相同實驗條件下殘油含量越低降解效果越好，其原因是微生物細菌在同等條件下所利用的營養資源量不同。從整個實驗看土壤中因石油的長期殘留污染，易降解的石油組分早已自然降解，殘留的組分是較難降解的有一部分是很難降解的，如瀝青等組分。本次實驗結果同前期的降解實驗結果對比也有很大的差異，前期實驗是用的新鮮原油加入實驗體系中，一般在相同條件30 d可使石油降解率達85%～95%以上。而本次實驗是在56 d實驗，時間延長了近一倍，殘油的降解也只有6267%～724%，也就是說石油污染土壤中的殘油確實較難降解。但是，只要是將實驗條件和微生物菌群優化選擇好，其殘油降解還是有較好的效果，從3組實驗結果也得到了相互驗證。

天然土壤中含有豐富的微生物,具有潛在的降解石油污染物的能力。且可降解石油的細菌在多年連續的污油中不斷馴化,具有較強的降解石油污染物的潛力。采用投加從原來土著體系中篩選出的微生物進行生物強化，能克服其他外源菌所面臨的存活力較弱、與土著微生物之間可能存在競爭關系等一系列問題，且這種生物強化技術操作簡便，實用性強，在生物修復方面具有較廣闊的應用前景。石油是由上千種化學性質不同的物質組成的復雜混合物，用單種微生物細菌很難將其徹底降解，目前在石油污染的生物處理上，越來越多的國內外學者采用細菌菌群進行生物處理 。如何能消除菌群種間的抑制作用，構建出優勢混合菌群是目前菌群研究所要解決的一個問題，也是本實驗研究的目的之一。本次實驗通過對石油殘油污染土壤微生物修復方法的模擬實驗研究，利用優化原位土著微生物菌群輔以物理和化學方法相結合的修復技術，進行了實驗溫度、水、氧氣、營養元素等的調控，對土壤中殘油的降解實驗，實驗驗證了微生物修復技術在土壤石油殘油污染降解的有效性和應用的可行性。為野外原位試驗提供了經驗，奠定了基礎，積累了技術。

3 結論

通過上述降解實驗,微生物細菌對土壤石油殘油污染的修復是有較好的降解作用。雖然實驗樣品土壤石油殘油含量不同，實驗效果還是有一定的差異。1號樣利用牛糞晾干粉碎作為添加劑，增加了細菌的營養來源，增大了去除效果。2號、3號樣在同等實驗條件下殘油含量低降解效果好，得到了相互驗證的效果。從整個實驗過程可得出土壤中石油殘油含量在13 420 mg/kg、10 220 mg/kg、8 660 mg/kg、時，經過56 d微生物降解實驗，土壤中石油殘油含量降解可達6267%、6389%、7240%，為土壤石油殘油污染的修復提供了技術方法和應用的可行性。驗證了本次實驗調控添加的營養元素和對土壤環境的改善是比較適度的，方法是可行的。具有處理方法簡單、費用低、修復效果好、對環境影響小、無二次污染、可原位修復等優點。雖然是實驗研究,用于野外大面積修復還有待完善,但通過不斷努力是可以實現的，是具有較好的應用價值。

參考文獻:

［1］ jorgensen k s,puustinen j,suortti a m.bioremediation of petroleum hydrocarbon contaminated soil by composting in biopiles［j］.environmental pollution,2000,107(2):245-254.

［2］ debontj a m.solvent-tolerant bacteria in biocatalysis［j］.trends biotechnol,1998,16:493-499.