土壤生物修复技术——微生物篇
生物修复是指在人为作用下，利用活有机物(微生物、植物和小型动物等)促进环境中有毒有害物质的降解或固定，减少其对环境危害的技术。1989年，美国阿拉斯加海域收到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术。除美国外，欧洲各国、加拿大等在植物修复方面也有很大的进展。生物修复是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低，对环境影响小、污染高等优点，包括动物修复技术和植物修复技术。
1. 泥浆生物反应器
挖出的土壤加水制成浆状，然后与降解微生物和营养物质在反应器中混合。添加适量的表面活性剂或分散剂可以促进吸附的有机污染物解离，从而促进降解。
降解微生物可以是原来就存在于土壤的微生物，也可以是接种的微生物。要严格控制条件以利于泥浆中有机污染物的降解。处理后的泥浆经脱水处理。脱出的水要进一步处理，以除去其中的污染物，然后可以被循环使用。
(案例)在1992-1993年，美国的德克萨斯州，曾采用该技术处理了一个被多环芳烃、多氯联苯、苯和氯乙烯污染的土壤。共处理了大约3.0×105t土壤和污泥，每吨土壤的处理费用约60英镑。经过11个月的处理以后，苯浓度从608 mg˙kg-1降低到6 mg˙kg-1，氯乙烯浓度从314 mg˙kg-1降低到16 mg˙kg-1。
2. 生物堆制法
基于处理床技术的异位生物处理过程，通过使土堆内的条件最优化而促进污染物的生物降解。挖出的污染土壤被堆成长条形的静态对。添加必要的养分和水分于污染土堆中，必要时加入适量表面活性剂，土堆上还可以安装有喷淋营养物的管道。
(案例)加拿大魁北克省曾采用此法对有机污染的土壤进行示范性处理。污染点为黏质土，土壤中矿物油和油脂浓度为14000 mg˙kg-1。约500m3的污染土壤被转移到一个清洁沥青台上，定期添加养分。由于土壤质地较黏，所以混入泥炭和木屑以改善通透性和结构。处理费用大约为每立方土壤3英镑。34周的处理以后，72%以上的石油烃被降解，添加泥炭和木屑显著提高了降解率。
3. 土地耕作法
原位土地耕作是通过耕翻土壤(但不挖掘和搬运土壤)，补充氧和营养物质以提高土壤微生物的活性，促进污染物的生物降解。异位土地耕作法指将污染土壤挖掘搬运到另一个地点，将污染土壤均匀撒到土地表面，通过耕作方式使污染土壤与表层土壤混合，从而促进污染物生物降解的方法。
(案例)在德国莱茵河附近的一个炼油厂污染物的土壤曾采用此法进行修复。34周后，土壤中石油烃的浓度从12980 mg˙kg-1降低至1273 mg˙kg-1降低了90%以上)。
4.生物通气法
生物通气法是将氧气流导入不饱和土层中，增强土著细菌的活性，促进土壤中有机污染物的自然降解。生物通气主要促进燃油污染物的降解，也可以通过土壤的生物活化作用促使挥发性有机物以蒸气的形式缓慢挥发，工艺如图示。
(案例)美国犹他州的一个空军基地，曾采用生物通气法处理被喷气燃油污染的5000m3的土壤，其石油烃含量高达10000 mg˙kg-1。处理历经24个月，处理后土壤石油烃的含量降低到6 mg˙kg-1，总费用约60万美元。
5.生物注气法
通过空气注气井将空气压入饱和层中，使挥发性污染物随气流进入不饱和层进行生物
降解，同时也促进饱和层的生物降解。生物注气法适用于被挥发性有机污染物和燃油污染土壤的处理。空气注气法更适合于处理被小分子有机污染的土壤，对大分子有机物污染的土壤较不适用，工艺如图13-30示。
生物修复技术还存在哪些问题
生物泥浆反应器：
由于涉及颗粒大小分离等物理预处理，对土壤结构产生不良影响;过氧化氢、过氧化物等修复助剂的使用，例如通过与土壤有机质的反应，会导致土壤机体的损伤。
生物堆腐法：
与生物泥浆反应器不同的是，该方法尽管对土坡结构和土壤肥力有好处。但是，在处
理过程中容易产生气态污染物向大气环境的释放。污染物残余和长的处理时间则是另一问题。
生物农耕法：
由于处理床并不厚于0.5m，需要很大的处理空间;由于涉及的处理空间面积很大，挥发性有机污染物(VOCs)的控制是个问题;由于是露天处理，过程控制也是困难的。就大型处理床而言，点的安全性是个大问题。对土壤重金属污染的修复并不适用，应加以严格监测、控制。
生物通气法：
尽管在大多数非饱和土壤中气体传导率高于水力学传导率，但处理原位系统亚表层中
的污染物是否有效则是个大问题。生物通气与营养物的加入，对于土壤有效气孔，是相互矛盾的。该修复系统的有效性还受到渗流区水分含量的限制。水饱和土壤在实施该方法之前，需要降低其水位。对土壤结构和肥力也有一定影响。
土壤的生物修复作用 一、生物修复作用的概念 由于土壤、空气等受到严重的污染，因此全世界都关着研制和生产一种生物制剂，以消除土壤和水体的污染，这类研究称为“生物修复作用”或“生物修复工程”，即利用一种或多种生物（主要是微生物）来分解或降解土壤、水体中的有机污染物，是一门新兴的学科。该技术主要用于分解和消除进入环境中的各类污染物也有害有机物质。研究表明，这种技术主要有生物、特别是微生物的多样性解决。 二、生物修复作用的原理 土壤遭有机污染物侵蚀后，其降解过程取决于生物和非生物的过程，这些过程主要有光解作用，化学分解，植物根系和土壤微生物的生物转化等。参与生物修复作用的土壤微生物数量可达几千万/克以上，并有多种酶系统参与。导致有机污染物生物修复作用的主要机理为矿化作用，共代谢作用和氧化耦合作用。 生物菌肥在水稻上的应用 一、水稻的一生：水稻是我国重要的粮食作物。水稻从种子发芽到新种子形成的一生中，划分为营养生长、营养生长与
生殖生长并进期和生殖生长期三个阶段。 二、产量的形成：水稻产量是由单位面积上的有效穗数、每穗实粒数、结实率和千粒重构成的。在水稻生长发育过程中，不同生育时期决定着不同产量构成因素。穗数是由基本苗数和分蘖成穗率所决定的。每穗实粒数受稻株的生育情况、栽培条件和气候因素的影响。粒重是由抽穗后光合产物顺利运送决定。4个因素之间相互联系，相互制约和相互补偿的关系。 三、合理施肥：水稻对氮、磷、钾的吸收总量，每生产500公斤稻各约需从土壤中吸收氮素8—12.5千克，五氧化二磷5—7.5千克，氧化钾13—19千克，三者的比例大致是2：1：2。但在不同的地区、不同的土壤特性、品种类型、施肥水平、产量高低等情况下，水稻对氮、磷、钾的吸收量亦不一样。 施肥应掌握“基肥足、蘖肥速、穗肥巧”的原则。 四、百成复合生物菌肥的应用 1、拌种法：①直播田：每亩大田用生物菌肥2—2.5公斤与催芽过的谷种充分拌匀，下午4时后撒播大田。 ②育秧：为培育壮秧，原秧田底肥、断奶肥、起身肥不减的情况下，每两分秧田用0.5公斤生物菌肥与催芽过的谷种充分拌匀后播种。 2、基施：在移栽前进行，拌细土撒施入田，如有有机肥可拌入有机肥中堆置3—4天，插秧前将有机肥撒入大田；或拌入复合肥插秧前撒入大田，每亩大田用生物菌肥2—3公斤。
污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚
土壤修复技术及优缺点 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
土壤是植物生长繁育的自然基地，是农业的基本生产资料，是人类赖以生存的极其重要的自然资源。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，目前，重金属土壤的修复技术主要有工程措施，物理化学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法，在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点，也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术，主要包括固化/稳定化技术，土壤淋洗技术，电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术，或向土壤投入无机或有机改良剂，改变土壤的
土壤修复与改良的微生物技术 罗泽娇,梁 杏 (中国地质大学环境学院,武汉430074) 摘 要:综述了国内外近几年来关于土壤污染与损伤的微生物修复技术,包括土壤污染的微生物修复技术和土壤改良的微生物技术,总结了各项技术的工作重点、类型和思路。 关键词:微生物技术;土壤修复;土壤改良 中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1671-1556(2005)04-0008-03 Microbial Technology in Soil Bioremediation and Soil Improvement LUO Ze-jiao,LIA NG Xing (School o f Environmental S tudies,China University o f Geociences,Wuhan430074,China) A bstract:This paper review ed the latest microbial technolo gies of dealing w ith soil pollutio n and soil deg-radatio n,including soil bio remediation to po llution and soil improvement to degradation,and summ arized the w o rk em phases,styles and me thods o f each technolo gy. Key words:microbial techno logy;soil bio rem ediation;soil improvement 0 引 言 随着工农业生产的发展,工业生产中排放的废水、固体废弃物、农田中施用的农药、石油开采中的井喷物质以及运输过程中的泄漏物等对水体、土壤环境的污染日益严重;农业活动中化肥的不合理施用、农业资源的不合理开发,导致土壤结构破坏、肥力下降、土壤环境衰退,因此,修复与改良土壤显得十分重要。目前,已有的土壤修复与改良技术包括化学技术、物理技术、生物技术。在生物技术中,微生物技术的研究成果最多。 1 土壤污染的微生物修复技术研究 大量的农药、除草剂、石油芳香烃、重金属等化学污染物进入到土壤环境中,导致土壤环境的污染,因此消除污染、获得安全的作物生产基地是目前国家的迫切需求。土壤的微生物修复技术研究,是近年来的热点,同时也是难点。目前的工作重点是:通过分子水平、群落水平研究微生物对土壤污染物的降解与转化机理,提出环境保护与治理措施,提高元素的转化率,降解有毒、有害物质,以促进营养物质更易被生物所吸收,从而提高农产品质量和土壤环境质量。 土壤污染的微生物修复技术,就是利用微生物在污染的胁迫下,能够从体内分泌出某种具有络合或分解转化污染物能力的有机物质,使污染物的移动性降低或极性改变,从而不容易进入生物体内;或者,使污染物在微生物分泌的胞外酶的作用下,在体外被分解转化为无毒无害的物质。增加土壤中抗性微生物的数量,不仅可以降低污染程度,同时还可以提高土壤的肥力,这是一项既经济又实效的技术。 土壤污染的微生物修复技术从微生物来源来看,主要有三个方面:一是利用土著微生物代谢能力的技术,二是活化土著微生物分解能力的方法(简称生物活化法),三是添加具有高速分解难降解化合物能力的特定微生物(群)的方法(简称生物添加法, Bioaug mentatio n)[1]。 从工艺上看,微生物修复包括原位修复和异位 第12卷 第4期2005年 12月 安全与环境工程 Safe ty and Environmental Engineering Vo l.12 No.4 Dec. 2005 收稿日期:2005-07-05 基金项目:中国地质调查局综合研究项目(200320150002)资助。 作者简介:罗泽娇(1970—),女,博士,副教授,主要从事环境微生物、环境生态学的教学与研究工作。
微生物与生态环境的关系 ——生物修复技术与生态环境 田文涛 化工与制药专业理工1005班学号100150135 指导教师刘雪玲 摘要 微生物是自然生态链中重要的一环，是必不可少的，它们对化学元素在自然界中循环、高分子物的合成与降解、甚至对无机物质形成、能量物质的储存、细胞基因储存复制及未知的方面等具有重要贡献。它的作用是呈两方面的：有益于人类的和病原的。 微生物与人类的生活密切相关，在生态环境中发挥着重要的作用。生物修复技术已成功应用对于修复污染环境，并取得很好的成果。本文介绍了生物修复技术，着重叙述了微生物修复技术极其应用，从而说明了微生物在生态环境中的重要性和相关研究进展。 关键词：微生物生物修复技术生态环境保护
前言 生物修复( bioremediation) 技术是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物, 从而修复被污染环境或消除环境中污染物, 实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。它是一类低耗能、高效和环境安全的环境生物技术。它主要是利用土著微生物的代谢能力、活化土著微生物降解能力或者添加具有高速分解难降解化合物能力的特定微生物, 针对不同的污染环境, 可利用不同的修复微生物及改善其生长条件。生物修复技术又包括动物修复、植物修复、微生物修复等技术，其中犹以微生物修复重要。本文主要叙述了微生物修复技术的定义与应用，从而介绍了微生物对污染环境修复中的研究进展。 持久有机污染物主要有有机磷农药、芳香族类化合物、卤代有机化合物等，它们在大气、水环境、土壤中广泛存在，对人类产生了巨大威胁。这些环境有机污染物通常被认为是环境外来化合物,一般天然微生物由于缺乏与之降解相适应的完整酶系统,所以表现出难以生物降解。但是在长期的接触驯化过程中,微生物的遗传变异和质粒传递特性,使很多微生物具有了降解或部分降解的能力。下面讨论一下人们所关注的有机磷农药的微生物降解。 据研究，假单胞菌及黄杆菌等均能产生一种高水平组合型表达的膜结合性有机磷水解酶,该酶对多种对硫磷结构的化合物都有降解活性,其pH、温度的范围广,稳定性强,底物范围广泛,可裂解包括P - O, P - F, P - CN, P - S等化学键。自可以从上两种微生物中将有机磷水解酶提纯起,人们尝试了借助固定化方法进行有机磷水解酶的应用,载体先是选用三苯甲基琼脂糖,依赖疏水作用将酶分子固定其上,而降解反应体系中补充的为增大农药溶解度的有机溶剂会引起酶与载体的解吸效应。为此将载体改用为聚酰胺纤维,采用共价结合法获得了良好的固定效果。 因微生物生长周期较长,酶纯化效率又低、成本高,无法广泛地应用于生产。人们便将更多的目光集中在大肠杆菌宿主的表达系统上,使用强启动子lac实现有机磷水解酶大肠杆菌细胞表面高水平的表达,然后固定化细胞,发展成为生物反应器。 土壤受到重金属污染后, 可能导致重金属在农作物体内积累, 造成食物链
含油土壤微生物修复技术 一、国内外研究动态 1.1技术背景 石油是原油和石油制品的总称。原油是积累的有机物质经过地质变迁而形成的，主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量硫化物、氮化物、环烷酸类等非烃化合物组成的复杂混合物，其中烃类占所有组分的95~99.5%，其化学组成、颜色和物理性状等随产地的不同而略有不同.【1】 石油是现代社会的最主要能源之一，石油工业在国民经济中占有十分重要的地位，也是国家综合国力的重要组成部分，因此世界各国十分重视石油工业的发展。【2】 在石油行业，土壤污染主要来源于油气生产、加工过程中产生的落地原油及含油污泥、钻井废泥浆以及含油污水处理产生的废渣等三部分。【3】石油进入土壤后,会破坏土壤结构，影响土壤的通透性，降低土壤质量；油污粘着在植物根系上，形成一层粘膜，阻碍植物根系对养分和水分的吸收，引起根系腐烂，影响农作物生长；石油富含的化学基团能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用,从而使土壤有效氮、磷的含量减少，影响作物的营养吸收；【4】石油中的多环芳烃具有致癌、致畸、致突变等作用【5】。石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下污染地下水。 1.2含油土壤的处理方法 为了消除土壤中的石油污染，各国的研究人员进行了广泛的研究。处理含油土壤的物理和化学方法主要有焚烧法、固化法、热脱附法、溶剂萃取法、洗涤法等，这些方法存在价格较高、破坏土壤结构和组分、造成二次污染等问题，限制了应用范围。【6】 生物修复因其具有成本低、效率高、无二次污染、易操作等优点，被认为是有机污染物修复技术中最有效、最可行和最可靠的方法，越来越引起人们的关注。Hung-Soo Joo等人发现粉末状Candida catenulata 在23%食物残渣和77%柴油污染的土壤（2%柴油）培养13天后，84%最初的石油烃被降解，相比较没有接种的只有48%的降解率。【19】研究表明固定化细胞相比自由细胞有着很高的热稳定性，并且底物浓度明显的影响着降解的能力。【21】 3石油的微生物降解 .3.1微生物降解石油污染物的优势 动物、植物、微生物都具有降解污染物的能力，但微生物在污染物降解中的作用最大。这是因为微生物具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异的特点。 3.2环境中降解石油的微生物 能降解石油烃的微生物非常多，有100余属，200多个各种(顾传辉等，2001)。一般认为，细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多，更能有效地降解原油。降解
第二章污染物控制技术 6 土壤污染及其修复技术 土壤污染 (2) 土壤污染的定义 (2) 土壤污染的类型和来源 (3) 土壤污染的特点 (5) 土壤污染的危害 (5) 土壤污染及治理 (6) 我国土壤污染现状 (6) 土壤污染治理 (7) 修复技术 (9) 热力学修复 (9) 热解吸修复技术 (9) 焚烧法 (10) 土地填埋法 (10) 化学淋洗 (10) 堆肥法 (10) 植物修复 (10) 渗透反应墙 (10) 生物修复 (10)
6 土壤污染及其修复技术 土壤污染 土壤是自然环境要素的重要组成之一，它是处在岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微 生物生长繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联 系有机界和无机界的中心环节。土壤是由固体、液体和气体三相共同组成的多相体系。土壤固相包括矿物 质和有机质，其中矿物质约占土壤固体总重量的90％以上，而有机质约占固体总重量的1％～10％。土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。土壤中有无数孔隙充满空气，即土壤气相。典型土壤约有35％的体积是充满空气的孔隙，因而土壤具有疏松的结构。 土壤具有两个重要的功能，一是土壤作为一项极其宝贵的自然资源，是农业生产的基础，二是土壤对 于外界进入的物质具有同化和代谢能力。由于土壤具有这种功能，所以人们肆意开发土壤资源，同时将土 地看作人类废物的垃圾场，而忽略了对土地资源的保护。由于这种原因，人类面临着土地退化、水土流失 和荒漠化以及土壤污染等诸多问题。其中，土壤污染的形势极为严峻。 土壤污染的定义 土壤背景值 土壤背景值是指未受或少受人类活动特别是人为污染影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。 土壤背景值是各种成土因素综合作用下成土过程的产物，地球上的不同区域，从岩石成分到地理环境和生 物群落都有很大的差异，所以实质上它是各自然成土因素（包括时间因素）的函数。由于成土环境条件仍 在不断地发展和演变，特别是人类社会的不断发展，科学技术和生产水平不断提高，人类对自然环境的影 响也随之不断地增强和扩展，目前已难以找到绝对不受人类活动影响的土壤。因此，现在所获得的土壤背 景值也只能是尽可能不受或少受人类活动影响的数值。 研究土壤背景值具有重要的实践意义。因为污染物进入土壤环境之后的组成、数量、形态和分布变 化，都需要与背景值比较才能加以分析和判断，所以土壤背景值是土壤环境质量评价，特别是土壤污染综 合评价的基本依据，是研究和确定土壤环境容量，制定土壤环境标准的基本数据，也是研究污染元素和化 合物在土壤环境中的化学行为的依据。另外，在土地利用及其规划，研究土壤生态、施肥、污水灌溉、种 植业规划，提高农、林、牧、副业生产水平和产品质量，食品卫生、环境医学等方面，土壤环境背景值也 是重要的参比数据。 我国在20世纪70年代后期开始进行土壤背景值的研究工作，先后开展了北京、南京、广州、重庆以 及华北平原、东北平原、松辽平原、黄淮海平原、西北黄土、西南红黄壤等的土壤和农作物的背景值研究。 土壤环境容量 土壤环境容量是针对土壤中的有害物质而言的。它是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，土
目录 一、中国土壤污染现状 .................................................................................................................. 1. 总体情况............................................................................................................................ 2. 污染物超标情况................................................................................................................ 3. 不同土地利用类型土壤的环境质量状况 ........................................................................ 4. 典型地块及其周边土壤污染状况 .................................................................................... 5.土壤污染治理的难度.......................................................................................................... 二、污染土壤的修复技术 .............................................................................................................. 1 典型的土壤污染问题 ......................................................................................................... 1.1 重金属污染 ............................................................................................................ 1.2 石油污染 ................................................................................................................ 1.3 化肥污染 ................................................................................................................ 1.4 农药污染 ................................................................................................................ 2 污染土壤的修复技术 ......................................................................................................... 2.1 物理修复 ................................................................................................................ 2.2 生物修复 ................................................................................................................ 2.3 化学修复 ................................................................................................................ 3 各土壤修复技术优缺点比较表 ......................................................................................... 4 土壤修复的产业链条 ......................................................................................................... 三、土壤修复企业 .......................................................................................................................... 1 土壤修复工程企业及其常用技术 ..................................................................................... 2 土壤修复行业2017年部分工程项目一览 ....................................................................... 四、运营模式 .................................................................................................................................. 1 污染方付费模式................................................................................................................. 2 受益方付费模式................................................................................................................. 3 财政直接出资方式............................................................................................................. 4 财政出资回购方式（BT模式） ....................................................................................... 5 PPP模式 ..............................................................................................................................
污染土壤的微生物修复研究进展 土壤污染严重影响了土壤的生产力，是急需解决的环境问题。本文全面地介绍了土壤修复的微生物筛选与降解研究，以及污染土壤的微生物修复技术及其应用，提出了今后微生物修复研究的工作重点，强调了污染物降解基因的发掘和微生物复合修复技术开发的重要性。 标签：土壤污染微生物筛选微生物修复 1简介 我国土壤污染总体形势不容乐观，局部地区污染严重，目前至少有1300-1600万hm2耕地受到农药污染，约占全国耕地的10%以上，每年因重金属污染的粮食就达到1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元人民币[1]。与大气、水体相比，污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释，所以土壤污染的治理尤为重要，土壤的环境修复技术也应运而生。 80年代以前，土壤的环境修复主要侧重于研究物理、化学修复理论与技术，80年代后微生物修复受到高度重视。微生物修复主要利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的高效微生物，在优化的环境条件下，加速分解污染物，修复被污染的土壤。微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而在土壤的环境修复上具有巨大的发展潜力。 2土壤修复的微生物筛选与降解研究 我国土壤污染类型中，重金属污染和有机物污染所占比重较大。自然界中存在能够对重金属或有机物进行降解的菌种和微生物，这些微生物大多存在于被相应污染物污染的土壤表层。因此，人们一般以污染土壤为对象，从中筛选相应的降解菌。 为了获得高效镉吸附微生物，刘标等[2]从重金属污染土壤中分离筛选出4株耐镉能力较强的细菌菌株2-1、2-2、4-1、7-1，其中菌株4-1的镉吸附效果最好，并研究分析了其他常见重金属离子对菌株4-1生长的影响，结果显示培养液中加入Zn2+、Cu2+对菌株生长无明显影响，但加入100mg/L Pb2+会抑制其生长。李明顺等[3]研究了微生物对锑的代谢机制，一方面微生物能够利用体内的蛋白如ArsB转运蛋白将锑外排，另一方面微生物能够对锑进行氧化，将毒性较强的Sb（Ⅲ）转化为毒性相对较弱的Sb（Ⅴ）。 为了得到高效的石油降解菌，汪杰等[4]以柴油为培养基的唯一碳源，从山东胜利油田、新疆克拉玛依油田和陕西长庆油田3处的石油污染土壤中富集纯化得到3株高效的石油烃降解菌，用这3株菌进行污染土壤的修复试验，污染土壤中石油烃降解半衰期为30d左右，为自然情况下的1/4左右。姜肸等[5]以南海
生物修复技术作为一项有效的环保处理技术被应用始于上世纪70年代初。由于其具有设备简单、操作方便、经济可靠的特点，生物修复技术在全球范围内得到了迅猛的发展并被广泛应用于石油、化工、制药、矿山等行业的污染处理，成为土壤和地下水污染处理的首选技术。作为一种新兴的环保技术，生物修复技术具有广泛的市场发展前景。举例来说，在美国大约有750000个各种地下储罐，一半以上为石油或汽油灌，其中有超过300000个存在泄漏现象，并以每年30000左右的速度递增。生物修复技术被证明是目前处理此类污染的最经济和有效的环保技术。 关于生物修复技术在处理含油泥沙（主要产生于油田、炼油厂和石油泄漏）的应用，国外进行了大量的研究和实践。逐渐形成了一套较为成熟和可靠的工艺，并取得了不错的处理效果。总的来讲，这些工艺可分为异位生物修复和原位生物修复两种。其中异位生物修复主要包括composting(堆肥)和landfarming工艺，而原位生物修复主要包括Bioventing（生物通风）和soil vapor extraction (土壤气抽吸)工艺。作为一项较为复杂的环保技术，生物修复牵涉环保、生物、水文、地质等多个学科。因此，影响生物修复处理效果的因素也很多，大致包括生物种类及活性、污染物种类及浓度、土壤条件（土质、湿度、pH等）、营养成分、充氧状态以及温度等。所以，一个有效的工程方案在选择合适的工艺的基础上，还必须监测和控制适当的影响因素，才能达到最佳的处理效果。影响因素的参数确定和优化必须采用试验与实践相结合的方法来获得。 一、异位生物修复工艺 1、Composting(堆肥)
堆肥工艺就是将污染的土壤与一定量的填料混合后垒成土堆，土壤中的微生物在适当的条件下进行新陈代谢的同时将污染物降解并去除。填料的作用是改善土壤结构，提高空隙率，增加充氧效果，并提供适合微生物生长的温床。填料主要有稻草、木屑、鸡粪、牛粪、或活性污泥等。添加比例应视土壤结构和污染物的种类和浓度而定，通常为5%~40%不等。为提高处理效果，通常需要充氧、提供营养物质并保持适当的湿度。微生物新陈代谢所产生的热量能使土堆内部的温度高达30~60 C, 较高的温度能促进微生物的降解过程，达到较理想的处理效果。工程中，对土堆内部温度变化的监测能为充氧量提供依据。 通常堆肥工艺根据形式不同又分为Static Pile (Biopile)、Windrow、和Closed Reactor三种工艺。由于Closed Reactor工艺处理费用高从而限制了它的应用。工程中应用最广泛的是Biopile 和Windrow工艺。这两者的主要区别是供气方式的不同。Biopile是靠鼓风或抽吸的方式利用管路向土堆内充氧。而Windrow 则是利用人工或机械定期翻土来达到向土堆中充氧的目的。美国艾斯特技术工程公司在美国数十个石油污染土壤的生物修复工程均采用了Biopile 或Windrow工艺。统计数据表明，经过3-6个月的处理,TPHs的浓度下降了80%以上，处理效果明显。 2、Landfarming Landfarming是一种最简单的生物修复技术之一。它是将待处理的土壤以一定的厚度均匀的铺在事先经过处理的不透水的平地上，定期用类似爬犁的工具耕土; 在适当的条件下，利用土壤中的微生物的新陈代谢作用去除污染物。耕地的目的是提供充足的氧气和起到混合搅拌的作用。通常土层的厚度为15-40cm, 视处理
土壤污染生物修复 【摘要】随着工业技术不断发达，人们生活水平不断提高的今天，严重的土壤环境污染却成为发展后的代价。所以对于污染的治理的研究成为科研工作者们的主要内容。在土壤治理方面不断革新，传统的治理手段不断淘汰，随着科学技术发展，生物修复技术将大量的被应用到土壤污染修复之中。本文主要概述了生物修复土壤污染的概念及手段。 【关键词】土壤污染，微生物修复，植物修复，重金属，有机化合物。 1 我国土壤污染现状 就目前我国土壤的污染程度来说，在污染的总体趋势上较为严峻。据2014年国家环境保护部和国土资源部联合公布的《全国土壤污染调查公报》显示，全国土壤总的超标率为 16.1%，其中耕地土壤点位超标率高达19.4%；在调查的重污染企业用地和工业废弃地点位中，超标率分别高达 36.3%和34.9%。我国受到污染的耕地面积达到了0.1亿 hm2，受到污染的耕地面积占我国总耕地面积的1/10，可以说污染的程度相当深。其中很多的耕地受到重金属的污染，总面积达到了2000 万 hm2，占总耕地面积的1/5。其中工业“三废”污染耕地1000万hm2，污水灌溉农田面积达330多万hm2，1600万hm2耕地受到农药的污染，固体废弃物堆存占地和毁田13.3万 hm2，合计占耕地总面积的10%以上。二是土壤污染危害巨大。据估算，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t，造成的直接经济损失超过200亿元。由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。土壤的生态环境保护与治理已引起人们的普遍关注。 2 生物修复技术 生物修复(Bioremediation)是一项清洁环境的低投资、高效益、便于应用、发展潜力较大的新兴技术，它具有成本低、操作简单、无二次污染、处理效果好且能大面积推广应用等优点，生物修复利用生物(包括植物、微生物和原生动物)的代谢功能，吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态恢复。从参与修复过程的生物类型来划分，生物修复包括微生物修复、植物修复、动物修复和联合修复等，另外还有原位生物修复技术和异位生物修复技术等。生物修复是一种较为理想的污染治理手段。 对于土壤污染生物修复是很好的修复手段，主要是利用生物的自然新陈代谢功能对环境中的各种有害物质的浓度进行有效的降低，使得土壤中的污染物形成自然分解，这样的修复可以使得土壤自然的恢复到原始的状态，而这种修复方式对于土壤的整体结构不会造成损害。针对土壤污染治理来说，传统的修复技术都存在一定的弊端，不能够彻底的将土壤中的有害物质消除，使得二次污染很快的出现，对于土壤结构来说会造成更加严重的破坏。而采用生物修复技术则可以有效的对土壤中的有害物质进行彻底的清除，而且这种技术属于物理修复技术，其中不含有任何的化学成分，这样的修复技术可以有效保持土壤的完整性，不会对土壤中的分子结构造成破坏。而且这种技术的应用也较为简单，并且不需要较高费用的支持，在处理的效果上也较为突出，对环境不会造成负面影响，而且能够有效避免二次污染的出现，可以说这种修复技术在土壤污染治理上具有极大的
土壤地下水污染生物修复技术 什么是生物修复 生物修复是指用微生物修复被污染的土壤和地下水。微生物是天然地存活在环境中的非常微小的生物体，比如细菌。对某些种类的微生物而言，污染物就是它们的食物和能量之源，生物修复所做的就是促进和鼓励这些微生物扩张它的种群。生物修复适用的污染物有石油、石油类产品、化学溶剂和农药。 生物修复的工作原理 有些微生物吃下并消化污染物，通常将其转化成少量的水和无害气体（比如二氧化碳、乙烯）。如果那些“有用”的微生物在土壤和地下水里的数量不足，就要通过一个叫做“生物添加”的过程来增补。为了保证生物修复切实有效，正确的温度、营养素和食物都不可缺少。恰当的环境条件将使“有用”的微生物得以生长繁殖，进而吃掉更多污染物。如果环境条件不适宜，微生物会生长得过于缓慢或是死亡，导致污染得不到修复。这时就需要增加“修正措施”来完善环境条件。从糖蜜、植物油这类“居家用品”，到空气和产生氧气的化学物质，都是修正措施可能包含的要素。诸多添加物通常用泵送往地下，运输通道就是土壤和地下水原位修复井。 在土壤中，生物修复所必需的条件不可能一直具备。在有些场地，过于寒冷的气候会使微生物无法活跃；土壤若过于致密，也会使添加物不能均匀地在地下扩散。对这样的场地，环保局可能要把土壤挖出，在垫子上或容器里进行异位修复。土壤会被加热、搅拌或与添加物混合，以改善它的环境条件。 微生物吸收油、氧气和营养元素，释放水和气体 有时，土壤的混合会导致污染物在被微生物吃掉之前就挥发出来。为防止污染空气，土壤混合要在特别的容器或设施里进行，化学物质挥发出的蒸气可以被收集并处理。 为了修复被污染的场地内地下水，井壁上会被钻孔，以便能把一部分地下水泵到地上容器里。在被泵回地下水之前，这些水就会与添加物混合。这些富含添加物的水将为微生物修复那些仍在地面之下的地下水提供适宜的条件。地下水也可以被泵入一个“生物反应器”进行异位修复。在生物反应器里，地下水、微生物和添加物混合在一起接受处理。根据场地情况不同，处理过的水可能泵回地下，可能排入地表水，也可能进入污水系统。
土壤是植物生长繁育的自然基地，是农业的基本生产资料，是人类赖以生存的极其重要的自然资源。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。 不同污染类型的土壤污染，其具体治理措施不完全相同，目前，重金属土壤的修复技术主要有工程措施，物理化学方法，植物修复方法以及微生物修复方法。 工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。通过客土、换土和深耕翻土与污土混合，可以降低土壤中重金属的含量，减少重金属对土壤-植物系统产生的毒害，从而使农产品达到食品卫生标准。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法，在这方面日本取得了成功的经验。工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理。 物理化学方法是当前重金属污染土壤修复研究的热点，也是最为成熟工程上应用最为广泛的修复技术，主要包括固化/稳定化技术，土壤淋洗技术，电动修复技术和电热修复技术等。 固化/稳定化技术是通过固态形式在物理上隔离污染物或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，从而降低污染物质的毒害程度。如通过施加水泥等固化土壤重金属的固化修复技术，或向土壤投入无机或有机改良剂，改变土壤的酸碱性、氧化还原条件或离子构成情况，进而对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用产生影响的稳定化技术。但固化/稳定化方法只是改变了重金属在土壤中的形态，不能使重金属真正的土壤中脱离，随着环境条件的改变，其生物有效性也可能变化，容易再度活化而危害土壤环境。 土壤淋洗技术是运用试剂与土壤固相中的重金属作用，形成溶解性的重金属离子或金属络合物，然后用清水把污染物冲至根层外，再利用含有一定配位体的化合物冲淋土壤，使之与重金属离子形成更稳定的络合物，或用带有阴离子的溶液，如碳酸盐、磷酸盐冲洗土壤，使重金属形成化合物沉淀。该项技术的关键是
土壤重金属污染的微生物修复技术 农业资源与环境111班罗赛云【1131240125】 【摘要】土壤是农业生产的基础,是人类最基本的生产资料和劳动对象,也是人类世代相传的生存条件和生产条件,是我们的生命线。然而，土壤污染已成为世界性问题，我国土壤污染总体形势也相当严峻；随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，我国土壤重金属污染日益严重。目前，土壤污染的修复方法中以生物修复效果较好，其中微生物修复在土壤污染净化、修复中显示出的作用越来越重要。该文以土壤污染中的重金属污染为切入点，分析了我国土壤的重金属污染,综述了微生物修复土壤重金属污染的研究进展，讨论了微生物在土壤重金属污染修复中的前景。 【关键词】土壤重金属污染微生物修复原理微生物修复技术 一．引言 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。重金属不能为土壤微生物分解，而易于积累、转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。 根据农业部环保监测系统对全国24个省市，320个严重污染区约548万公顷土壤调查发现，大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20％，其中重金属污染占80％，对全国粮食调查发现，重金属Pb，Cd，Hg，As超标率占10％。重金属污染物在土壤中移动性差，滞留时间长，大多数微生物不能使之降解。并可经水，植物等介质最终危害人类健康。 二．土壤重金属污染状况 污染土壤环境的重金属主要是指生物毒性显著的镉、汞、铅以及类金属砷,其次是指毒性一般的重金属铜、铬、镍、锌、钴、锡等,当前最引起人类关注的是汞、镉、铅、铬、砷等。我国农田土壤重金属污染现象已经十分严重,近10%的耕地和多数城市近郊农田土壤都受到了不同程度的污染。调查表明工矿企业的污水排放、污水灌溉、污泥、垃圾肥料、畜禽粪便以及化肥的大量使用是土壤重金属污染的来源。污水灌溉是我国农田重金属污染的主要原因之一，我国的大型污灌区主要集中在部分大中城市的近郊县,普遍出现了重金属污染问题。 重金属污染不仅使土壤肥力退化,农产品的产量和品质降低,而且促使水环境恶化,并且通过食物链最终危及人类的生命健康。和其他类型的污染物相比,重金属污染具有普遍性、隐蔽性、表聚性、长期性、不可逆性、易积累、不能被降解、毒性大等特点,是影响生态系统安全的一类重要污染物质,对土壤污染有较长的潜伏期，一旦进入农田土壤,对其进行治理十分困难，其修复不仅见效慢而且费用高。 三．土壤重金属污染的微生物修复技术
微生物修复 摘要: 微生物与人类的生活密切相关，在生态环境中发挥着重要的作用。生物修复技术已成功应用对于修复污染环境，并取得很好的成果。本文介绍了生物修复技术，着重叙述了微生物修复技术极其应用，从而说明了微生物在生态环境中的重要性和相关研究进展。 关键词: 生物修复微生物修复重金属富营养化水体 生物修复( bioremediation) 技术是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物, 从而修复被污染环境或消除环境中污染物, 实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。它是一类低耗能、高效和环境安全的环境生物技术。它主要是利用土著微生物的代谢能力、活化土著微生物降解能力或者添加具有高速分解难降解化合物能力的特定微生物, 针对不同的污染环境, 可利用不同的修复微生物及改善其生长条件。生物修复技术又包括动物修复、植物修复、微生物修复等技术，其中犹以微生物修复重要。本文主要叙述了微生物修复技术的定义与应用，从而介绍了微生物对污染环境修复中的研究进展。 微生物修复 微生物修复技术主要是利用自然环境中生息的微生物或投加的特定微生物,在人为促进工程化条件下,分解污染物,修复被污染的环境。目前受污染的环境主要有土壤、水体等，微生物修复正是利用微生物将其中有毒有害有机污染物降解为无害的无机物质的过程。 重金属污染土壤的微生物修复 土壤受到重金属污染后, 可能导致重金属在农作物体内积累, 造成食物链污染, 严重威胁人体健康。微生物对重金属的修复机理比较复杂, 目前学术界还没有形成统一认识。一些学者认为, 微生物修复技术是在人为优化的条件下, 利用自然环境中的微生物或人为投加的特效微生物对重金属吸收、沉淀、氧化、还原等过程,降低土壤中重金属的含量或毒性,使污染的土壤恢复生态功能。有学者发现, Cu, Cd, Pb能以硅酸盐或氢氧化物形式结合在芽孢杆菌细胞的表面。变价金属在环境中可以同价态形式存在, 细菌的代谢活动可将这些重金属离子氧化还原。某些细菌可向胞外分泌硫和磷酸等物质使环境中的重金属离子沉淀,或在细菌的成矿过程中伴随有重金属的共沉淀。氧化硫杆菌、氧化亚铁杆菌等可通过提高氧化还原电位、降低酸度等滤除污泥、土壤和沉积物中的重金属。 另一些学者认为,新陈代谢是微生物修复功能实现的生理基础,在新陈代谢过程中微生物通过对重金属元素的价态转化或通过刺激植物根系的发育影响植物对重金属的吸收, 从而降低土壤中重金属含量或毒性。微生物通过产生有机酸、提供质子或与重金属络合的有机阴离子交换或络合金属离子,使土壤溶液中的金属含量增加,有利于超富集植物吸收。某些菌还能通过胞外络合作用、胞外沉淀作用、胞内积累与转化等生理过程将重金属由高毒性变为低毒性。微生物还可与植物根系相互作用, 形成菌根或刺激根系分泌重金属络合剂、螯合剂,抑制重金属的毒性,或促进植物对重金属的吸收富集,降低土壤中重金属的含量。 重金属污染土壤的修复是一个系统工程, 单一的修复技术很难满足实际的需要,以生物修复为主, 注重植物、动物和微生物协同作用,辅以物理、化学及农业生态措施, 加快重金属毒性消解,促进生物吸收富集,从而提高生物修复的综合效率。 金属污染微生物修复技术的研究与应用 (1)重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。目前应用微生物的高效降解、转化能力在治理重金属污染方面已经取得了良好效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 (2)筛选污染物高效降解菌株的研究是微生物修复技术研究的第1步。根据微生物与污染物