原位生物修复技术精选(九篇)

第1篇：原位生物修复技术范文

[关键字]：污染土壤；修复技术；研究现状；发展趋势

土壤污染指由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身的自净能力，导致土壤形状和质量变化，构成对农作物和人体的影响和危害的现象。

近年来，随着我国经济的迅猛发展，国民生活水平得到普遍提高，但同时也给环境带来了巨大的灾难。工业废水、废渣的随意排放，企业长期生产和运输等过程中不可避免的会发生跑、冒、滴、漏等现象以及农业活动中化肥和农药的过量或不合理施用、污水灌溉等过程，都可能给场地带来严重的污染。

随着城市化进程的加速，许多原来位于城区的污染企业从城市中心迁出，许多原本属于农用地的土地需要再开发利用，大量的污染场地需要进行修复。这就要求我们要积极寻找切实、有效的土壤污染修复方法，提高土壤污染修复技术水平。

2016年5月国务院出台的《土壤污染防治行动计划》也将土壤修妥魑一项大事件，保护好土壤环境，加强污染防治，推动生态文明建设，这对于人类的健康和社会的可持续发展具有重要意义。

1、土壤中的主要污染物

1.1重金属

有些工业企业随意的排放未经处理的废水、废渣，使其中含有的不易在土壤中降解的重金属如铅、汞、镉、锡等在土壤中沉降、扩散，严重破坏了土壤的环境。再加上农民对农作物喷洒的超浓度的农药和使用的化肥，使我国土壤遭受了严重的迫害。

1.2有机化合物

在农作物的种植过程中，农民经常喷洒农药来杀死啃食农作物的害虫，但是超浓度的农药含有对土壤危害的有机化合物，造成土壤有机化合物污染，我国在早期曾广泛使用过的滴滴涕、六氯苯、氯丹等，这些农药均含有高残留的不易降解的有机化合物。除此之外，一些工厂如化工厂、涂料厂等的日常运行产生的废水废渣中由于含有很多有害的有机污染物无法自动降解也会污染土地，破坏土层结构。

有机化合物具有难溶解、毒性大的特点，它一旦进入土壤之后，就逐渐在土壤中积累、沉降下来，长期污染土壤和地下水，对农作物及人体造成严重危害。

2、污染土壤修复技术研究现状分析

环境保护部和国土资源部联合《全国土壤污染状况调查公报》，调查结果显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重。南方土壤污染重于北方，长三角、珠三角、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出。

由于受地形及产业分布的影响，我国各地土壤污染的程度、污染源也不完全相同。有些工业集聚区，土壤污染较为严重，且污染地块密集，多为重金属污染或者有机物污染，也有些无机有机复合污染；有些农用地受污染情况较轻，但污染地块面积较大，多为重金属、有机氯农药、有机磷农药污染，也有重金属和有机物的复合污染。因此，这就要求我们要对具体地区的土壤污染现状进行具体分析，选择较为合适的修复方法以便更好地改善土壤质量。

在现阶段，常用的污染土壤修复技术如下：

2.1物理-化学修复技术。

这种修复技术包括热处理技术、土壤淋洗技术、土壤氧化-还原技术、电动力学法技术等。

2.1.1热处理技术。

这种技术操作比较简单，主要是通过热交换，对污染物质和介质一同加热，根据混合组分的熔点不同，通过挥发作用达到分离有机污染物的目的。这种技术包括两种，一种是低温操作，一种是高温操作。这种技术是一种简单的修复技术，目前，在工厂附近的土壤污染修复中被广泛使用。这种热处理技术对于土壤中那些易挥发组分和残留的农业以及半挥发的污染成分效果较好，但是对于土壤中一些重金属的污染则不适用。

2.1.2土壤淋洗技术。

土壤淋洗技术能够有效地促进土壤中污染物的溶解，它的原理是利用水压将清洗液有效地注入到被污染的土壤中，并根据自身特性，提取土壤中含有的污染液体，对其进行分离处理，从而达到修复的目的。这种技术主要采用一些化学剂如络合剂、氧化剂等为淋洗剂，由于不同淋洗剂的性质不同，对土壤中污染成分的作用也不同，因此，选择合适的淋洗剂对土壤的修复至关重要。在进行淋洗剂的选择时，不仅要考虑淋洗剂和污染物的作用，还要充分考虑到淋洗剂对土壤结构的作用，避免对土壤结构造成破坏，以免引起二次污染。

2.1.3土壤氧化-还原技术。

顾名思义，这种技术需要氧化剂或者还原剂，并将其投入到所要修复的土壤中，将其与土壤中的污染成分发生氧化还原作用，从而分解其中的污染物，达到净化的目的，这种方法还有稳定和改良土壤的作用。常见的氧化剂包括高锰酸盐、过氧化氢、芬顿试剂、过硫酸盐和臭氧。常见的还原剂包括硫化氢、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、多硫化钙、二价铁、零价铁等。现阶段，对于这种氧化还原修复主要是针对对氧化或者还原比较敏感的污染物。

2.1.4电动力学法技术。

这种技术主要利用的是电化学原理，在待修复的土壤中插入电极，通过电极导入低强度的直流电，从而将土壤中的污染物清除。在通电后，处在阳极附近的酸物质会在毛细孔里移动，将土壤中的污染物释放在毛细孔中的液体里，毛细孔中的水会通过电渗透的方式移动到土壤表层进而被吸收，从而被消除。这种方法能够打破土壤中金属和土壤之间的化学键，通电时间越长，去除效果越好。但是对于导电性不好的土壤不宜采用此法进行土壤修复。

2.2生物修复技术。

生物修复技术是一种新兴技术，主要是采用现代的先进生物技术将土壤中的污染物进行去除分解，从而净化土壤的技术。这种技术根据主体的不同，主要包括三方面：微生物修复技术、植物修复技术和动物修复技术。其中动物修复技术在国外已经研究多年，国内研究还处于起步阶段。生物修复技术具有高效、快速、费用低的特点，但是由于生物技术的研究还处于起步阶段，目前主要用于衍生物及烃类的有机分解和去除。

2.2.1微生物修复技术。

微生物修复技术是采用微生物为主体，利用微生物的代谢活动将其中的污染物分解为水、二氧化碳以及其他无害的小分子物质。目前，这种修复技术主要用于石油泄漏以及其他有机污染物的污染处理中。但是由于微生物代谢活动有限，并不能很好地将所有污染物都分解掉，因而还需要进一步的研究完善。

2.2.2植物修复技术。

植物修复技术主要是利用植物的吸收和转化功能，在污染土地上繁殖非食用的种子、种植经济作物，实现对残留农药或者重金属等的吸收处理，从而净化土壤。土壤植物修复技术成本低，在修复污染土壤的同r还能净化周围空气，但是土壤植物修复过程相比其他方法过程缓慢、周期长，土壤植物修复技术对土壤肥力、气候、水分、盐度等自然条件有一定的要求。该技术理论体系、修复机理和修复工艺还需要在不断的实践中完善、优化。

3、污染土壤修复技术未来发展趋势

由于土壤污染问题日益得到重视，对土壤修复技术的需求也越来越大，目前我国土壤污染修复技术正在多元化稳步发展并取得多项研究成果。然而有的方法虽然在土壤污染修复方面大有成效，却不宜大范围推广实施。比如物理化学修复技术，它的推广实施不仅会消耗巨大的资金，还可能会导致土壤结构破坏、土壤肥力流失甚至产生土壤二次污染。相较于物理化学修复技术，微生物修复技术和植物修复技术更符合经济效益，且适合大范围污染地块使用。微生物几乎可以降解所有的有机物，且对土壤无害，是一项具有前景发展的土壤污染修复技术。植物修复技术不仅绿色廉价，且新型高效。该技术的推广，在修复有机物污染方面将发挥重要作用，《土壤污染防治行动计划》中也对农田修复，提出“对于轻度及中度污染耕地，采用农艺调控、替代种植等措施，降低农产品超标风险；对于重度污染耕地，采用退耕还林还草或种植结构调整”。未来，在污染土壤修复技术方面的发展趋势如下：

3.1发展综合型的土壤修复技术。在上文中，我们提及到很多土壤修复技术，但是每种技术都是双面性，有其自身的局限性，在推广的过程中受到限制。在修复技术研究过程中，我们可以将单一的修复方法综合使用，采取每一方法的可用之处，相互之间取长补短，将会收到不一样的效果。

3.2充分考虑经济效益与生态效益。现在我们提倡经济又好又快发展，走科学发展之路。但是，在大力发展经济的同时，我们还要兼顾生态环境的发展，经济的发展不应以牺牲生态文明为代价。因此，在研究土壤修复技术过程中，我们要多考虑危害较小的微生物修复技术和植物修复技术，加快生物修复技术的研究与实践，现实经济效益与生态效益双赢。

3.3借鉴、改进其他行业先进技术。目前水、大气治理技术日趋成熟，土壤修复技术可以借鉴其他行业的修复技术，在此基础上，实现自我创新。现在基因工程发展趋于优势，我们可以有效地利用基因重组技术寻找、驯化更多的抗逆性强、降解能力强的重金属富集植物，来修复土壤中的重金属的污染。

3.4异位修复向原位修复转型。异位修复分为异位原地与异位异地修复，无论哪种方式均可能在挖掘、转运、堆放、净化过程中带来二次污染。异位修复不仅处理成本高，而且许多无法开挖的地块很难推广异位修复方法。因而，发展多种原位修复技术以满足不同污染场地修复的需求是未来场地修复的发展方向。

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，实践是检验真理的途径。土壤污染修复技术的方法多样，具体哪一样适合推广，哪一样符合实际，需要我们深入实践中去检验。只有采用绿色的、科学的、有效的修复技术，才能提高经济效益，促进生态环境的健康发展。

[参考文献]：

[1]谌伟艳，沈柱华，赵洁丽.污染场地土壤修复与管理研究.资源节约与环保，2015（5）：152-152.

第2篇：原位生物修复技术范文

关键词:土壤污染、生物修复、研究进展

前言

土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高，生态环境保护日趋受到重视，国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题，已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低，只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好，生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小，无二次污染，最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理，避免了集输过程的二次污染，节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。

1.污染土壤生物修复的基本原理和特点

土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质，使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢，难于实际应用，因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复，利用微生物的降解作用，去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成，也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。

2.污染土壤生物修复技术的种类

目前，微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。

2.1 原位修复技术：

原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等，主要用于被有机污染物污染的土壤修复。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，同时投加微生物生长所需的营养物质，通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物，过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体，以满足土壤微生物代谢，将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法，它是在污染的土壤上打上几眼深井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强行排入土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时，加入一定量的氨气，可为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 异位修复技术：

异位修复处理污染土壤时，需要对污染的土壤进行大范围的扰动，主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子，再铺上15-30cm厚的污染土壤，加入营养液和水，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足土壤微生物对氧的需要，处理过程中流出的渗滤液，即时回灌于土层，以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宣的pH值，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓入空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解，降解完成后，过滤脱水这种方法处理效果好、速度快，但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理，但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合，向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥，加入石灰调节pH值，人工充氧，依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化，是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率，关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此，寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。

3.影响污染土壤生物修复的主要因子

3.1 污染物的性质：

重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存，不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外，重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同，其在土壤中的降解差异也较大。

3.2 环境因子：

了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况，拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案，补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗，可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系，也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。

3.3 生物体本身：

微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小，吸收的金属量较少，难以后续处理，限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，

植物体由于生物量大且易于后续处理，利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢，且对重金属存在选择作用，不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此，在选择修复技术时，应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。

4.发展中存在的问题：

生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术，虽取得很大进步和成功，但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多，商业性应用还待开发。此外，由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理性障碍;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此，目前经生物修复处理的污染土壤，其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。

5.应用前景及建议：

随着生物技术和基因工程技术的发展，土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟，特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此，建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:

(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理，超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。

(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。

(3)应用现代分子生物学与基因工程技术，使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高，培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类)，并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌，提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。

(4)创造良好的土壤环境，协调土著微生物和外来微生物的关系，使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。

(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。

结论

综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂，土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度，且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性，同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。

参考文献

[1] 钱暑强，刘铮.污染土壤修复技术介绍[J].化工进展，2000(4):10-12，20.

[2] 陈玉成.土壤污染的生物修复[J].环境科学动态，

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[3] 李凯峰，温青，石汕.污染土壤的生物修复[J].化学工程师，2002，93(6):52-53.

[4] 杨国栋.污染土壤微生物修复技术主要研究内容和方法

[5] 张春桂，许华夏，姜晴楠.污染土壤生物恢复技术[J].生态学杂志，1997，18(4):52-58.

[6] 李法云，臧树良，罗义.污染土壤生物修复枝木研究[J].生态学杂志，2003，22(1):35-39.

[7] 滕应，黄昌勇.重金属污染土壤的微生物生态效应及修复研究进展[J].土壤与环境，2002，11(1):85-89.

[8] 沈德中.污染环境的生物修复(第一版)[M].北京:化学工业出版社，2001:14，311.

第3篇：原位生物修复技术范文

关键词：污水处理、微生物、修复技术

中图分类号：TU992文献标识码： A

一、前言

随着人类农业工业活动的加强大量施用化肥、农药以及工业废弃物的排放，使得许多有毒有害的有机化学污染物进入土壤系统，同时对地下水及地表水造成二次污染。清除环境污染物的传统方法有物理修复法和化学修复法，但是这些方法存在着处理费用高、操作复杂、而且有二次污染的可能性等缺点。

微生物修复技术是近年来新兴的一门环境生物技术，实验结果表明生物修复技术是有效的可行的。目前生物修复技术在清除或减少土壤地表水地下水和废水中的化学物质方面的应用已获得成功。本文介绍了利用微生物对污水进行修复的主要技术。

二、微生物修复原理

微生物修复的基本原理是利用自然界中微生物对污染物的生物代谢作用。实际上，大多数环境中都存在着天然微生物降解净化有毒有害有机物质的过程，只是自然条件下的微生物净化速度很缓慢，因此，能够被广泛应用到环境保护实践中的微生物修复，都是在人为促进条件下进行的，如通过提供氧气，添加氮磷营养盐，接种经过驯化培养的高效微生物等来强化这一过程，迅速去除污染物质，这就是微生物修复的基本思想。

与化学、物理相比，生物修复技术具有下列优点：

(1)原位修复可使污染物在原地被降解清除；

(2)修复时间较短；

(3)操作简便，对周围环境干扰较小；

(4)设施简单，运行经费少；

(5)操作者与污染物直接接触机会减少，不致对人产生危害；

(6)不产生二次污染。

当然微生物修复技术并不是十全十美，它也存在不足：

(1)条件苛刻，微生物修复是一种科技含量较高的处理方法，其运作必须符合污染场地的特殊条件，微生物修复易受环境条件变化的影响：酸碱度、温度以及其他因素等都会影响微生物修复的进程；

(2)由于微生物的专一性，导致对水体修复的宏观效果不佳；

(3)需要对污染环境进行详细和周密的调查研究，前期工作时问较长，花费高；(4)微生物对污染物的降解存在一极限浓度；

(5)修复过程中可能产生有毒物质。

三、微生物修复的影响因素

微生物修复的成功运行，主要是在适宜的环境条件下，微生物对污染物的降解过程能够发生。

3.1营养

微生物的生长需要保持碳、氮、磷营养物质及某些微量营养元素在一定浓度，在生物修复过程中经常会出现缺乏氮、磷菩营养时降解速度变慢的情形。

3.2溶解氧浓度

大多数微生物在降解污染物时需耗氧，因此污染物浓度高时，水体或土壤中的溶解氧往往消耗殆尽，造成污染场所食物链中断，污染物质的降解也随之终止，因此溶解氧水平也是生物修复中的重大影响因素之一。

3.3 pH值

微生物对环境pH值非常敏感，pH值的变化会对微生物降解污染韧的速率和活性产生很大影响。接近中性pH对于大多数微生物都是合适的，一般不需要进行调节，只有在特定地区才需要对环境的pH进行调节。

3.4温度

微生物可生长的温度范围较广，一般而言，微生物生长的最佳温度为25℃～30℃。通常随着温度的下降，生物的活性也降低，接近零度时活动基本停止。

四、微生物修复技术在污水处理中的应用

4.1加入微生物和微生物制剂法

投放微生物和微生物制剂法，即针对不同的水体，向其投加针对该污染环境而事先培养好的微生物或外源微生物制剂，并为之创造良好的生长条件，形成优势菌种，最终做到对污染水体的修复。利用投加微生物和微生物制剂比土著微生物对污染的自然净化的速度快。同时具有针对性，可以对不同程度的水污染能够进行不同程度的净化。

4.2吸附技术

生物吸附法作为一种新兴的废水处理技术，在处理低浓度重金属污染废水方面有着极为广阔的应用前景。从运用情况看，利用微生物吸附废水中的重金属在投资、运行、操作管理和金属回收、回用等方面优越于传统的治理方法。与其他技术相比，生物吸附技术有得天独厚的优点，差别在于运行过程中微生物能不断地增殖，且去除金属离子的量随生物量增加而增加。而离子交换法中离子交换树脂的交换容量有限，达到饱和吸附后，就不能再去除金属离子；化学沉淀法中，作用物的化学计量也是一定的，无增殖的可能。因此，开发和利用生物吸附处理重金属废水，使废水处理的技术向着无毒、无害、无二次污染的方向迈进了一大步。

4.3固定化技术

生物催化剂固定化技术发展到今天，已形成了较为完备的理论与方法。随着环境生物学的发展，固定化在治理污水中越来越受到青睐。固定化技术使生物催化剂具有与其在游离状态下完全不同的优点，例如，与产物分离方便；生物催化剂可回收或循环使用；生物催化剂稳定性大大提高；反应过程可得到严格控制等。这些特点使价格昂贵的生物催化剂的应用成本大大降低，从而使其在大规模工业化生产中得到应用成为可能。

4.4培养微生物技术

培养微生物技术是一种污染水体的微生物修复技术。它通过向水体中投加营养物质、无毒表面活性剂、电子受体或共代谢基质等物质来强化水环境中本身具有降解污染物能力的微生物的生存环境，从而达到激活土著微生物，使土著微生物对污染物的降解能力充分发挥，从而达到水体修复的目的。

4.5投加微生物絮凝剂技术

微生物絮凝剂主要是在菌细胞外分泌的，它是一种具有絮凝功能且能被自然降解的高分子有机物，如糖蛋白、纤维素和DNA等，有些直接利用微生物细胞，如某些大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中的细菌、霉菌、放线菌和酵母菌等，本身即可用作絮凝剂。微生物絮凝剂具有高效、无毒和易于生物降解的特点。

五、微生物修复的发展趋势

污染水体的修复是一个牵涉到污染治理、环境生态和水利水文等多学科的系统工程，治理水体污染必须从水体的功能定位、污染整治的日标和水体生态系统平衡的建立等多方面入手。微生物修复与物理修复、化学修复相比虽然有众多突出的优点，但只有与物理修复、化学修复等方法相结合，组成统一的修复技术体系，微生物修复才能在治理水体污染方面发挥出最大的作用。

因此，微生物修复技术今后的研究趋势是：(1)微生物修复与物理化学修复相结合的组合技术；(2)原位和异位相结合的生物修复组合技术；(3)采用现代分子生物学技术研究生物修复的机理以及分离培养高效降解菌和构建基因工程菌以提高微生物降解污染物的效率等。

参考文献：

第4篇：原位生物修复技术范文

破裂瓷器难以完全复原

天津博物馆副研究员、全国工商联古玩业商会文物修复中心修复师周志才近日很繁忙，除了手头的工作，连日来，起码有四五个人向他咨询故宫破裂哥窑盘的修复问题。他向记者介绍，修复一件破裂严重的瓷器是世界性的难题，就这件破裂成六瓣的哥窑盘来说，它刚刚破裂，原有的张力得以释放，在张力的作用下完全回原几乎不可能。无论是国家的还是民间的修复机构，能做到的仅仅是尽量接近原貌，差别只是看谁的工艺操作更细致更严谨。

上海博物馆古陶瓷修复专家、国家文物局修复委员会常务理事蒋道银和古瓷修复工艺专家于爱平在接受媒体采访时认为，古瓷修复是一项很难的技术，不仅需要运用现代化的材料、手段和机械，还要跟传统工艺相结合。最难的就是找到熟练掌握传统修复工艺的专家。他们说：“故宫目前还没有一个具备古陶瓷修复高级技术职称的人员，一直都是一个负责修复古青铜器的工作人员在干古陶瓷修复的活儿。”

从古至今，瓷器修复都是文物修复中的难点，特别是随着时代的推进，人们对瓷器修复的要求愈发严格，修复师面临的挑战与日俱增。全国工商联古玩业商会文物修复中心修复师孙大为说，破损瓷器完全复原很难做到，要知道瓷器的釉面是由很多细小的气泡组成的，一旦断开，在拼接的时候无法准确的复合，同时破裂和错位的气泡在光线的反射下，会形成一道无法隐藏的黑影。为什么现在的技术对冲线的修复效果比较好，因为气泡都在原位，没有错位，冲洗干净后就可以实现回原。

或被采用文物修复方式

除了瓷器本身的损害程度，修复的目的和要求也是一件破裂瓷器能否尽量回复原貌的关键。周志才介绍， 目前古陶瓷修复工作划分成三类，即文物修复、商业修复和展览修复。

具体说，文物修复的目的是为考古专家和学者们的研究工作提供较好的实物资料。因此，此类修复对损坏不严重的器物比如：剥釉、冲口、土蚀、非完全性断折及少量缺损等情况，一般只清理干净表面污垢，而无需进行其它方面的修理工作。对损坏严重的器物，也只在清理干净表面污垢的基础上，把断裂的各部位重新粘接在一起，必要时可把短缺严重的部位用石膏填平补齐，对风化严重的陶器进行适当加固处理。

商业修复是为了能使修复后的瓷器获得较好的观赏效果，赢取较高的商业利润，对此类修复的技术要求极高。它不仅要做到把坏损的器物恢复到原有形状，而且还要通过一系列的技术加工，使其表面的色彩、纹饰、质感、自然旧貌等，呈现出完好无损的视觉效果。

展览修复，是为博物馆、展览馆提供理想的实物展品，以供广大观众参观鉴赏。此类修复的技术要求，与商品修复基本相同。其不同的是，对修复部位表面视觉效果的要求可以比商品修复稍差一点。因为普通观众是不可能把展品拿在手里进行观察、鉴赏。只要隔着展柜的保护玻璃看不出大面积的损坏痕迹就可以了，有时还要有意留下少量损坏部位不去修复以供鉴赏。修复师透露，目前首都博物馆展出的镇馆之宝元青花凤首扁壶就是一件按照展览修复标准的器物，仔细观察即可看出修复留下的痕迹。据他判断，鉴于破损的哥窑盘原为库存品，不担负展览使命，很有可能采取文物修复的方式进行复原。

周志才介绍，无论是文物修复还是商业修复，对破裂瓷器的修复在技术上基本一致，首选要制定进行全方位的检测，制定修复方案，然后依照原样回原，再用粘合剂进行粘接。不同之处，在于对表面修复痕迹的处理，进行文物修复表面基本不做处理，保持原样。商业修复则需要用树脂等原料掩盖修复痕迹。

修复瓷器费工费料

瓷器修复的过程听起来容易，做起来难，费工费力。以修复破裂的哥窑盘为例，专家介绍采用文物修复的方法至少需要半年左右的时间，且不说需要修复师细致操作，单说粘接使用的粘合剂就很影响工艺进度。这种粘合剂大多进口自法国、日本等地，和低档的502胶不同，高档粘合剂在使用中不会马上干，有的品种粘合时间会长达一周左右。试想两个瓷片粘在一起用一周，哥窑盘破成六瓣，都粘好了起码一个多月，这还是在一次拼接就成功的前提下。再加上哥窑器本身就有开片，在修复的过程中很容易掉落小的釉片，所以在合成后还要对缺失的部分进行细致的修补。

高档的材料自然有高昂的价格，为了追求良好的修复效果。瓷器的修复成本很难控制。孙大为说，目前比较好的粘合剂大多来自外国，一瓶5毫升，最贵可达1200元，修复一件瓷器，用个十多瓶很容易。所以在外行人看来，修复一件瓷器“很奢侈”。目前社会上文物修复机构的收费标准，主要取决于瓷器的高档程度和破损程度，定价基准线为同类完整器市场价值的2-3％。从成交纪录来看，目前最贵的哥窑约在2000万元人民币，以此计算，按照文物修复的标准修复哥窑盘起码得十万元，要是采用商业修复需要二、三十万元。

修复痕迹难掩其踪

近一两年来，随着艺术品收藏投资热潮的兴起，文物修复行业发展迅猛，在北京、上海、广州等收藏重镇涌现出不少商业性文物修复机构，适时地满足了收藏界人士的实际需求。

但在重获新生的同时，文物修复也在发展的道路上遭遇了一些困境。周志才介绍，源于建国以来文博系统的忽视，修复行业长久处于家庭、作坊式的运转模式，忽略了对人才的培养，使得目前从业人员不多，技术过硬的修复师更是凤毛麟角，修复水平较之国外也有一定差距，目前好的材料和设备都是花大价钱进口自国外。

第5篇：原位生物修复技术范文

当前我国进入全面建设小康社会的时期，随着人们对历史文化和历史建筑及其内涵认识的日趋成熟，随着国家文物法的修订颁布，我国的历史文化遗产的保护和传承日益得到了社会各界前所未有的广泛关注和一致重视。

中国古建筑以其物质的建筑材料，特定的然环境和多民族的历史文化所形成的独特风格独立于世界之林，被称之为木结构体系的东方建筑（包括日本、韩国、朝鲜、越南等）的代表，有着鲜明的特色。它的保护与维修，也必然是要根据它本身的特色来进行。[1]

修缮古建筑的目的，既要以科学技术的方法防止其损毁，延长其寿命，更必须最大限度地保存其历史、艺术、科学的价值。而后者尤为重要。如果因为修缮工作而损害了它原有的价值的话，那么这一维修工程就毫无意义。[2]文物建筑保护修缮必须符合《中华人民共和国文物保护法》、《中国古迹遗址保护准则》、《国际古迹保护与修复》（简称威尼图1曹氏大宗祠正立面斯）的规定。《中华人民共和国文物保护法》规定：“对不可移动文物进行修缮、保养、迁移，必须遵守不改变文物原状的原则”，也就是我们平常说的“修旧如旧”的原则。《中国古迹遗址保护准则》在充分吸收国外先进理念的基础上显示出自己的鲜明特点，对文物建筑的修复程序做了细致的规定。《国际古迹保护与修复》第十条规定：当传统技术被证明为不适用时，可采用任何经科学数据和经验证明为有效的现代建筑及保护技术来加固古迹。第十二条规定：缺失部分的修补必须与整体保持和谐，但同时须区别于原作，以使修复不歪曲其艺术或历史见证，即“可识别性”原则。

1工程概况

曹氏大宗祠位于广东省佛山市南海区大沥镇的曹边村窖北坊1巷6号，曹氏大宗祠又称为南雄祖祠，始建于明初，明末崇祯九年（1636年）重建，至今370多年历史；清光绪十七年（1891年）重修，基本保存原建筑物风格（见图1）。

该宗祠占地484平方米，通高7.76米、宽12.7米、深38.4米。宗祠坐南向北，面阔三间、深三进，灰塑龙船脊，硬山顶建筑。宗祠装饰古朴典雅，对研究珠江三角洲宗祠建筑具有重要价值。宗祠内至今保存的“永代流传”碑，对研究当地曹姓族人自南雄珠玑巷南迁历史具有重要意义。

曹氏大宗祠1994年被南海市人民政府列为南海市第一批重点文物保护单位；2002年被广东省人民政府粤府列为广东省第四批文物保护单位。

现存的曹氏大宗祠结构基本保存完整，但台基部分错位、下沉，柱部分歪闪、劈裂、虫蛀，瓦屋顶存在不同程度漏水，檐墙、隔断墙、封檐墙、山墙墙体出现不同程度倾斜、闪裂。为保护这一历史古迹，省、市、区政府及曹边村、曹氏宗亲共同出资对宗祠进行维修。

2创新技术与应用

曹氏大宗祠修复工程中的技术创新是在总结文物建筑保护修缮工程经验的基础上，采用理论分析、现场试验和实体应用相结合的方法，针对文物建筑保护修缮中的关键技术以及共性问题，包括古建筑屋脊保护技术、大面积变形墙体修复技术、古建筑大木构件原位除虫防腐新技术、古建筑旧青砖回弹测强曲线应用技术等，进行了研究和工程应用。

2.1古建筑屋脊保护技术文物古建筑屋面经常要进行揭顶维修、更换檩椽。屋脊上有各种材料、各种形态、各种图案、各种色彩的艺术装饰，极具文物价值，需要进行重点保护。目前屋面修缮的方法主要有以下两种：一是对屋脊脊饰全部拆除后重新制作安装；二是对屋脊进行分割拆卸处理，待屋面其它环节修复完成后再进行重新拼装。

上述两种方法均未能满足文物保护工程“不改变文物原状”的原则。为达到古建筑屋脊“完整保护”目标，通过对各类型屋盖体系受力机理进行分析，采取了屋脊整体吊升的方法对屋脊进行整体保护。当屋脊吊升后，屋面与屋脊处于分离状态，屋面修复完成后，屋脊下降复位，而不会对脊饰造成损伤（见图2）。

2.2组合钢管矫正墙体技术当文物古建筑墙体大面积出现倾斜、歪闪、扭曲、鼓涨等变形的情况，通常的做法是拆除墙体编号重砌。由于古建筑墙体经常有砖雕、彩画和灰塑等艺术构件，加上墙体本身也属于保护对象，因此对古建筑拆除墙体重砌，对文物古建筑文物价值造成很大损害。

本工程通过分析和试验，提出和应用了组合钢管矫正墙体技术，在墙体一侧设置组合钢管垂直限位支撑系统，用以确立墙体的垂直基准面，控制墙体的水平位移；在墙体的另一侧搭设组合钢管支顶系统，通过支顶系统对墙体施加作用力，使墙体产生水平位移，在不拆除墙体的前提下，对变形墙体进行了矫正（见图3）。

2.3古建筑大木构件原位除虫防腐技术在文物古建筑的维修过程中，大木构件中部被蛀空，但外部还完整时，可采用不饱和聚脂树脂灌浆加固方法，按《古建筑木结构维护与加固技术规范》（GB50165—92）进行加固。在灌浆加固前，必须对虫蛀构件进行除虫防腐处理，目前的做法：维修时若是落架的，可采用浸渍法、加压注入法防虫进行处理，若是不落架，只能采用涂刷法或喷雾法进行防虫处理。但刷涂法及喷雾法效果很差，为木构件留下安全隐患。本工程应用了古建筑大木构件原位防虫的新方法，在不落架的情况下，向木构件内部灌满水溶性药剂杀蛀剂进行浸渍；同时在外表面采用刷涂法及喷雾法处理，防腐质量效果良好。

2.4古建筑旧青砖回弹测强曲线应用技术文物古建筑修缮的设计施工都需要对建筑物本体的建筑材料进行检测、鉴定作为依据，课题组严格按照中华人民共和国建材行业标准《回弹仪评定烧结普通砖强度等级的方法》（JC/T796-1999）中对回弹仪评定烧结普通砖强度等级的仪器设备、试样、试验步骤、结果计算与评定等规定。对珠三角地区古建筑旧青砖进行检测、计算与评定，建立了该地区古建筑旧青砖回弹测强曲线。在本工程结构现场无损检测中，应用了古建筑旧青砖回弹测强曲线，为古建筑保护修缮设计和施工提供了科学的参考数据。

3工程效果

本工程通过应用多项修复创新技术，有效消除了古建筑存在的安全隐患，维修中既减少了对建筑不必要的扰动，又保持了该建筑完整和健康的状态，恢复宗祠完好、古朴的历史建筑原貌，使宗祠具有的历史价值、科学价值和艺术价值都得到全面完整的保护。工程竣工被评定为广东省文物修缮优秀工程和全国建筑装饰行业古建筑修缮科技示范工程（见图4）。

第6篇：原位生物修复技术范文

关键词：地下水，循环井，弥散试验，含砂层有机污染物

中图分类号：TU991 文献标识码： A

0 前言

地下水是指埋藏在地面以下，存在于岩石和土壤孔隙中可流动的水体。地下水是水资源的重要组成部分，我国饮用水中地下水占1/3。随着我国城市化、工业化进程加快，我国地下水污染有逐年加重的趋势。中国地质调查局的数据显示，全国有90%的地下水都遭受了不同程度的污染，其中60%污染严重。

为了遏制地下水水质的继续恶化，地下水修复技术已经成为现今环境修复领域研究的一个热门，目前较典型的地下水污染修复技术按修复方式分为异位修复和原位修复技术两大类。其中一种新型的地下水循环井作为原位修复技术在国外得到了长足发展[1-2] ，美国国防部、能源部及超级基金的污染场地中，均利用循环井进行了有机污染的修复实验[3]。但在国内，对于循环井的研究还处于起步状态，仅有吉林大学环境与资源学院的白静[4]等对循环井进行过理论研究和试验。

针对上述情况，我们在某有机污染场地利用循环井技术进行了地下水修复的中试研究，以便为循环井的大规模工程化提供技术和工程参考。本文是实际工程的总结，可为该厂和类似场地的有机污染地下水的修复提供经验。

1 场地情况

该中试现场历史上使用氯代烃类作为溶剂来清洗原料废桶，在清洗过程中对厂区所在地土壤和地下水均造成了一定的污染，目前已经拆迁完毕。该场地的土质以粉细砂、粉质粘土为主，渗透系数K为2.64m/d，地下水流速约为0.003m/d。地下水中污染主要包括苯、甲苯、间,对-二甲苯、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯丙烷和氯苯等。

2 循环井技术简介

循环井技术将原位空气吹脱、曝气、土壤气相抽提和化学氧化技术集成于一体，即可克服单一技术的修复缺陷。通过吹脱法和曝气联合作用，从水中去除挥发性有机污染物（VOCs）。通过曝气抬高井附近的水位。井中通过气相抽提形成的真空可抽取从土壤或地下水中挥发出来的污染蒸汽。真空抽提形成的负压也使得地下水向循环井聚集，其工作原理见图1。

图1 循环井原理示意图

循环井系统创造性的设计将含水层的地下水自循环井的一个开孔段抽取至井内，再由另一个开孔段排出，从而在井的周围的含水层产生了原地垂直地下水循环流。井内两段开孔间的压力梯度差是这个循环流的驱动力。修复区内的地下水同时沿垂直和水平的方向运动并进入修复井的进水开孔段。

地下水始终以修复井为中心循环流动，而没有被从含水层中清除出去。由于水势头的差别，使得在循环井周围的椭圆区域中，形成并维持着一个三维的循环模式。循环区中大部分的地下水在离开循环区前通常会多次循环流经循环井。因此，作为原位载体的水反复、彻底地将循环区中的污染物带回井内处理。垂直和水平循环流模式使得整个含水层中的水流动起来并逐一流经系统循环区域，改善了污染物的运动，使其顺利穿越难渗透区。

3 井场施工及弥散试验

3.1井场参数设计和施工

根据场地地质和水文地质信息，进行井场布设。在中试区域打三口反应井，成孔直径均为400mm，井管直径300mm，编号为反应井1，反应井2，反应井3（三口反应井组成一个等边三角形，间距为5m）；四口监测井，成孔直径均为200mm，井管直径100mm，编号为监测井4，监测井5，监测井6，监测井7，井管材质均采用给水UPVC，平面布置图详见图2。

图2 中试井位平面布置图

根据中试场地土质调查报告，反应井和监测井的长度均为20m，花管开孔共有两段，井管上部在地下8米处开孔，长度4m，井管下部在地下15米开孔，长度4m。开孔段设在渗透性较好的粉砂层。在使用之前，均对每个井进行洗井。

3.2弥散试验

井安装完毕后，首先进行弥散试验。在试验中，7#井最先观测到峰值，因此分析得出监测井7位于主流线上，地下水流向为从反应井1向监测井7方向流动。如图3所示。

图3中试场地局部地下水流向

4 系统安装、运行及修复效果分析

4.1井口安装

井口处需严格密封，确保井内真空的实现。井口布置有曝气口、抽提口、加药口、备用口、压力表等，井口布置详见图4、5。

图4 井口装置布置

图5 井口剖面图

4.2 系统安装及运行

一套完整的循环井装置包括如下：

该中试的设备和管道安装完成后，首先同时启动三口井内潜水泵将井中地下水提升至井顶部后通过喷淋头向下喷淋，在井中进行吹脱，循环水量为0.1m3/min；然后开始井内曝气和气体真空抽提来增加气液传质界面，增强气体吹脱效果，同时也增加地下水中的溶解氧含量，使污染地下水始终处于有氧环境中，促进生物降解，曝气量为0.2m³/min，曝气压力0.1MPa。

同时通过曝气装置和真空抽提装置对井内液位进行波动调节，从而促进了地下水的循环，扩大了循环井的影响半径。切换运行的周期设为0.5小时。

三个循环井形成了一个井群，它们相互影响，同时对外辐射，使该循环井群处理地下水的有效面积增加，提高了处理效率。

循环井运行时间为半个月。

4.3 修复效果分析

表1 污染物处理前后情况 单位µg/L

井位

分析指标 监测井4# 监测井5# 监测井6# 监测井7#

苯系物

苯 30.6 4.6 10.9 225.0

治理后

去除率(%) 98.4 89.1 95.4 99.8

甲苯 97.1 11.4 57.2 304.8

治理后 3.2 2.2 5.4 3.1

去除率(%) 96.7 80.4 90.5 99.0

间和对-二甲苯 10.0 0.9 3.8 26.9

治理后

去除率(%) 95.0 45.8 86.7 98.0

卤代脂肪烃

1,1-二氯乙烷 15.4 4.0 6.2 28.1

治理后

去除率(%) 96.8 87.4 91.9 98.2

卤代芳香烃

氯苯 12.6 1.1 4.1 23.5

治理后

去除率(%) 96.0 54.3 87.8 97.9

结果表明，经过循环井技术较短时间的修复后，4口监测井中的苯、甲苯、间,对-二甲苯、1,1-二氯乙烷和氯苯等有机污染物浓度都显著下降。

5经济效益分析

1）设备的重复使用。公司在一次性添置固定资产后，即可长期使用。

2）最经济的药剂投放量。项目实施中尽量使用曝气、吹脱、抽提技术，降低药剂使用量，节约了直接成本并降低了可能返工导致的成本增加。

3）采用循环井技术，将污染一次性彻底根除，不会产生返工。相比之下，抽出处理，成本高，修复时间长，其整体治理成本相比循环井技术并无优势。

6 结论及前景分析

循环井作为一种新型的原位治理地下水技术，可以对饱和区和非饱和区（含砂层等渗透性好的土层）内的地下水中的有机污染物尤其是挥发性有机污染物进行分解或无害化治理，在技术和经济上是可行的，具有较高的效率和较低的成本（无注射、排放费用，不需抽提地下水），工期短，安装维修方便，风险小。未来应用前景十分广阔。

参考文献：

[1] Junqi Huang, Mark N. Goltz，A three-dimensional analytical model to simulate groundwater

flow during operation of recirculating wells，Journal of Hydrology 314 (2005) 6777

[2] John A. Christ a,1, Mark N. Goltz b,), Junqi Huang， Development and application of an analytical model to aid design and implementation of in situ remediation technologies，Journal of Contaminant Hydrology 37 _1999. 295317

第7篇：原位生物修复技术范文

关键词：分子生物技术；微生物领域；环境

微生物技术是在多种学科上面相互紧密交叉的一门应用学科，对环境污染修复技术方面的发展具有重要的推动作用。本文主要介绍目前常用的分子生物技术，分析分子生物技术在水、土壤、恶臭等方面的应用，明确分子生物技术在环境工程微生物修复治理工作中的重要性，为在下一步的分子生物技术的研究提供一个良好的契机，也为在环境工程的工作取得良好的效果而做好各项准备工作。

1与环境工程相关的分子微生物技术

1.1PCR核酸技术

PCR是一种利用脱氧核糖核酸半保留复制的原理，在体外扩增位于两段已知序列之间的DNA区段，从而得到大量复制的生物技术，其应用在整个行业中最为广泛。PCR技术主要分为以下三种：PCR-SSCP技术、PCR-DGGE技术以及PCR-RFLP技术。

（1）PCR-SSCP技术主要通过利用银染法以及荧光的检测技术等，对SSCP凝胶DNA谱带进行详细的分析，应用这种技术进行分析，能够简化测试的试验步骤，比较方便且精准；

（2）PCR-DGGE技术是按照一定顺序检测生命物质碱基，获得变性试剂解链不同的内容物质反映，对样本进行检测，从而达到研究目的；

（3）PCR-RFLP技术主要是利用限制性核酸内切酶的特性进行样本分析，在基因组上寻找多态性位点，从而揭示个体或群体间遗传变异或评估种间亲缘性关系的一种分子标记技术。

1.2荧光原位杂交技术

荧光原位杂交技术是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法，根据目前已公布的、定位在不同分类等级的rDNA分子的特定位置，设计以rDNA为靶点的寡核苷酸探针，然后用荧光标记探针，用于原位鉴定单个细胞.目前可利用此方法,使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类。

1.3基因重组技术

此技术是利用DNA体外扩增或重组技术把需要的基因或DN段从供体生物基因组中抽取分离，或通过人工合成的方法获取基因，并经过一系列的切割、加工、修饰、连接反应产生重组的DNA分子，再将其导入适合的受体细胞，从而获得基因表达的过程。

2分子生物技术的应用

工业的高速发展极大地促进了我国经济的增长。然而，工业污染已对我们正常的生活环境及个人健康造成了不可忽视的影响。分子生物技术应用对环境污染的修复和治理成为现今行业的关注热点。

2.1水处理中的应用

微生物絮凝剂是由微生物菌体内外分泌的生物大分子，并带有电荷。相关的研究表明，微生物絮凝剂对生活污水及工业废水的COD及SS的去除率可分别达到68%和91%。相比铁盐、铝盐等化学药剂，微生物絮凝剂对活性污泥所产生的絮凝作用更高效，其产生的沉淀也更易过滤，且絮凝后的残渣可生物降解，不会造成二次污染。由此可见，微生物絮凝剂具有高效、无毒的优点。

2.2土壤修复中的应用

由于土壤生物修复技术具有环境友好、成本低、可原位处理等优点，因此成为了目前的一个研究热点。有益微生物可通过自身代谢分解土壤中的有机污染，其分泌的有机酸、铁载体等物质能使重金属转变为无害的螯合态。此外，根际微生物还能协助植物生长，促进超富集植物对土壤的修复效果。通过分子生物技术筛选具有高效代谢能力的菌种，并观察分析微生物在修复过程中的群落动态变化，可进一步了解土壤生物修复的机理，建立土壤功能微生物资料库，促进土壤生物技术在实际应用中的优化。

2.3臭气处理中的应用

微生物的代谢作用可把臭气分解成硫酸盐、CO2、H2O等无害无味物质，特别适用于堆肥厂、污水处理厂、垃圾填埋场等环境卫生处理设施的臭气治理。目前常用的生物除臭工艺包括过滤除臭、滴滤除臭、曝气式除臭以及洗涤式除臭。分子生物技术已广泛用于分析臭气处理设备中微生物代谢功能及群落的变化。通过扩增除臭细菌某基因的可变区，并结合相关的分子生物技术，观察除臭生物装置中的微生物的多样性、丰度及代谢功能在不同pH、碳源或其他制约条件下的变化，可筛选出最有利的菌种。因此，分子生物技术的应用对臭气治理具有非常重要的意义。

2.4对石油降解方面进行分析研究

石油的成分复杂，包括一些对微生物有毒害的物质。因此，如何鉴定、筛选、培养具有高效降解能力的菌种成为石油污染物生物处理技术的关键。为了更好的解决石油的污染问题，需要相关研究人员在分子生物与石油污染进行深入细致的研究，并积极寻找有效可行的治理方法。分子生物技术在环境工程方面，主要具有环境治理效果好、无副作用、成本较低等优点。由于分子生物技术的众多好处，得到了各方面的广泛认可，使得这项技术在我们行业的发展上起到了重要的作用。

3结语

我国现今所面临的难题是，如何降低对环境的污染，如何能够进一步改善我们现在的生活环境。环境工程生物修复技术作为目前行业的热点，而分子生物技术俨然已成为环境工程微生物不可或缺的研究手段，这同时也在另一个层面让我们充分的认识、理解到分子生物技术在环境工程中的重要性。分子生物技术的研发与应用是我们在环境保护中的前沿阵地，我们在不断的分子生物研究中进行发掘和创新，为我们的环境工程事业做好有力的技术支持，同时也为我国在环境保护方面做出重要的贡献。

参考文献

[1]石琛,王璐.环境微生物领域分子生物技术的应用进展[J].中国科技信息,2013,16,135+139.

[2]张凤.在环境工程微生物领域中分子生物技术的应用[J].绿色科技,2013,08,192-194.

第8篇：原位生物修复技术范文

关键词：石油污染;植物-微生物修复;降解率

experimental study of microorganism and phyto-remediation for oil contaminated soil in central plains

zhang juan-juan1，2,zhang fa-wang2,chen li2,zhang sheng2, haoyan-zhen1

(1.shijiazhuang university of economics,shijiazhuang 050000,china;

2.institute of hydrogeology and environmental geology,cags,shijiazhuang 050061,china)

abstract: in order to remediate oil contaminated soil in zhongyuan oil field,micro-ecological techniques of optimized in situmicrobial communities and physical chemistry methods combined with plant were used for experimental studies on oil degradation and polluted soil remediation.in this experiment, optimized microbial populations were added into the experimental plots,and soil temperature（keep soil temperature above 25 ℃）,oxygen and other nutriments（control soil n,p,s,k,ca,mg,fe contents according to shares）were adjusted.the results showed that degradation rate can reach about 95% under oil average contents of 2 89825 mg/kg in the contaminated soil after for 99 days,which demonstrated the effectiveness of microorganism and phyto-remediation methods for oil contaminated soil in zhongyuan oil field.in addition it was discussed for feasibility application of the technique.

key words:oil contamination;microorganism and phyto-remediation;degradation rate

随着经济的快速发展，人们对石油的生产与消耗量不断增加。在石油勘探、开采、运输与加工等过程中由于操作不慎或偶然事故使相当量石油进入环境，导致土壤污染负荷日益加重［1-2］。如：80%以上的落地原油被截留在50 cm以上的表层土壤中［1］，逐渐积累导致土壤结构的破坏，影响土壤通透性，并对农作物的生长和发育造成很大的负面影响［2］。土壤石油污染的防治研究工作已受到人们的重视。如今已成立了一个全球土壤修复网络,包括北美、拉丁美洲、澳大利亚、非洲、亚洲和欧洲6个区域中心,其核心任务就是利用植物- 微生物系统原位治理污染环境,也就是植物修复( phytoremediation)［3-5］。

纯微生物方法修复缓慢，需要时间较长，往往与植物方法联合修复，辅以物理、化学方法，以微观效应改变宏观环境，即为微生物修复技术。该技术具有操作简单，费用低廉，场地适应性强，无二次污染等特点,有广阔的应用前景［6-7］。本文是在以往室内修复实验的基础上，将植物与微生物的方法联合起来，开展微生物技术修复中原油田石油污染土壤的研究，以期为石油污染土壤的生物修复提供科学依据。

1 试验区背景

试验场地位于中原油田濮阳市胡状乡原油严重污染的土地，土壤岩性为土黄色粉土土壤，土中含有少量2～10 mm的小砾石或小姜石，土壤湿容重172 g/cm3；自然含水量163%；ph为74；含盐量为1 243～18 650 mg/kg，表层土壤本底石油含量7677～5 0288 mg/kg,平均 2 89825 mg/kg。土壤下部25～50 cm，石油含量3136 mg/kg；ph为85；含盐量1 243 mg/kg。

2 试验材料和方法

① 菌剂及来源。试验菌剂，假单胞菌属（pseudomonas）、微球菌属（micrococcus）、放线菌属（actinomayces）、真菌（fungus）类的霉菌（mold）青霉属（penicillium）、毛霉（mucor）、曲霉属（aspergillus）等菌群，均为试验区油污土壤中筛选分离出的高效石油降解菌。将这些降解菌放大培养5～8 d后，测试菌液中含菌量为1011～1015个/ml，在修复工作前将培养好的菌液制剂存放于刷洗干净的25 l的6个塑料桶中。

② 配制营养液。mgso.4、nh.4no.3、cacl.2、fecl.3、kh.2po.4、k.2hpo.4。

③ 所需植物。根据刘继朝等人［8］在试验区所做的石油污染土壤修复试验效果，确定苜蓿作为本次修复植物。

④ 添加剂。麦糠麦秸、尿素和复合肥

⑤ 实验仪器： qzd-1型电磁振荡器、kq218超声波清洗器、生物恒温培养箱、高速离心机、高压蒸汽灭菌器、无菌实验室、生化培养箱、hz150l恒温摇床培养箱、奥林巴斯生物显微镜、752n紫外可见光栅分光光度计、电热干燥箱及各种化学分析用玻璃仪器。

⑥ 分析方法。石油、no.3-测定：为紫外分光光度法；nh.4+ 测定：为纳氏试剂比色法；ph： 用phb-3型ph 计；tds： 用ddb-303a 型电导率仪换算得出。土壤微生物细菌培养用《土壤微生物研究法》［9］，和参考文献［10-12］介绍的方法，细菌初步鉴定用《常见细菌系统鉴定手册》［13］中的方法。微生物鉴定：细菌按《一般细菌常用鉴定方法》［14］，真菌按《常见与常用真菌》［15］，放线菌按《链霉菌鉴定手册》［16］进行鉴定。

3 试验步骤

3.1 石油降解菌的分离与优选

自然界的物质循环微生物细菌的生化作用是非常重要的一环，碳的循环也不例外。许多细菌就是碳循环的主要驱动因子之一，机理就是在细菌的作用下，将碳氢化合物降解为co.2和h.2o的整个过程，也是自然界对石油污染的自净功能的生态效应，对土壤和地下水环境保护具有一定的实际意义。据此用细菌的选择性培养基和富集培养基，对中原油田濮阳徐镇镇一废弃采油井石油残留污染土壤的样品进行菌种、菌群的培养分离，选择优化出实验用降解土壤残油的菌种、菌群。本次试验选择优化出的细菌初步鉴定主要为：假单胞菌属、微球菌属、放线菌属、真菌类（毛霉、曲霉）等等菌群。

3.2 试验步骤

第一步，将待修复的场地经过拖拉机2次翻耕，3次旋耕，并平整；第二步，按10 500 kg/hm2，将准备好的麦糠麦秸均匀的撒到土壤表层，将尿素和硝酸磷钾复合肥均匀撒到修复土壤表层（尿素750 kg/hm2、硝酸磷钾复合肥375 kg/hm2），用拖拉机进行旋耕，深度尽量控制在25 cm左右；第三步，将配置好的菌剂用喷雾器按750 l/hm2均匀的喷洒在试验区（0.027 hm2）；第四步，按每亩750 l/hm2将配置好的营养液，用喷雾器均匀的喷洒在试验区；第五步，利用拖拉机反复旋耕，翻耕深度尽量控制在25 cm左右，使得修复土壤与麦糠麦秸、化肥、菌液和营养液混合均匀；第六步，将准备好的苜蓿籽播种在试验区；第七步，定期取样，测试修复土壤中石油含量、ph、含水量、土壤易溶盐、nh.4+ 、no.3-，取样方法采用同一深度的梅花状5分法，即在试验区内的东西南北中方位的同一深度各取同样量的土壤样，混合均匀后再行测试。

4 试验结果与讨论

4.1 修复土壤中菌群分布状况

在修复后第99 d分析试验区土壤微生物数量分布，结果见表1。

table 1 distribution of microbes numbers in soils samples after 99 days

试验前7.1×1053.6×1037.6×1052.8×1031.8×1041.8×102

试验后4.7×1085.5×1072.6×1071.6×1052.9×1055.2×103 由表1看出，修复后比修复前的嗜油菌高，其原因在于撒入的菌液含有大量的嗜油菌，且修复土壤中经过一段驯化能产生代谢污染物的能力,使原本不能够转化或转化非常慢的污染物被代谢降解,微生物的这种适应性促使嗜油菌数量增加［17］。

4.2 修复土壤中石油的去除率

分别在播种的第0 d(当天)、3 d、10 d、18 d、28 d、36 d、44 d、76 d和99 d取土壤样品测试，结果见表2。

table 2 results of oil contents and removal rate with time in the soils of plot

试验天数/d0310182836447699

石油含量/(mg·kg-1)2 898.2560.38155.0118.9848.2467.5648.63113.318.36

去除率（%）097.9294.6595.8998.3497.6798.3296.0999.37 由表2可知，第3 d降解率就达到了97%，这是由于加入的营养液、化肥、麦糠麦秸以及翻耕等综合作用，为原有土壤中的微生物提供了营养物质和氧气，激化了原有土壤中微生物对其中的石油的降解作用，修复至99 d时降解率达9937%，说明植物对污油土壤起到修复作用，这是因为苜蓿草中有根瘤，能为根部提供氮素营养可增加土壤细菌的活性，从而增加了其降解率。

4.3 修复过程对下层土壤的影响

修复第99 d，对试验区下部土壤50 cm深度处取样测试石油含量、易溶盐、nh.4+ 、no.3-、cl-含量，结果见表3。

table 3 oil contents,contents of soluble salt,nh.4+ and no.3-in plot after experiments

mg/kg污染物石油易溶盐nh.4+no.3-

修复前（对照）313.61 2439.1831.23

修复后700.061 190350.045.17 由表3可见试验区下部土壤石油含量有明显的增加，其他对照试验区像黑麦草试验区、黑麦草和苜蓿混合试验区中石油含量和初始相同深度土壤残油含量变化都不大，可能是取样时取到了石油团块，从而反映出土壤中石油的不均匀性；易溶盐、no.3-含量也可看出变化不是很大，也就是说no.3-氮、磷等易溶盐营养物质只有极小部分随水而进入下部土层。但是nh.4+的含量增高较大，有可能是种植苜蓿草的固氮作用，使加入的大量化肥进入下部。该结果为今后此类修复工作对营养物质的要求和添加方法具有重要的意义。

4.4 植物-微生物修复技术的控制因素

植物-微生物修复技术是利用原位土著微生物菌群，辅以物理和化学方法与苜蓿相结合的，应用该技术的关键是优化的微生物和地质环境的相互结合、相互依存、相互控制和调控。控制因素主要有温度、水、氧气、营养元素、地质环境的改善等等，该技术可用于环境的原位治理与保护，提高元素的转化，降解有毒、有害物质，以促进营养物质更易被生物所吸收。

4.4.1 土壤温度的调控

温度是影响微生物生长与存活重要因素之一，微生物的活动强度、生化作用都与此相关。温度的过高或过低都可抑制生长或导致微生物死亡，环境中的微生物均在一定的温度范围内生存，温度的适中可使细菌细胞中的生物化学反应速率加快。试验区强化的微生物菌群大多为中温微生物（13 ℃～45 ℃）， 25 ℃～38 ℃为最适生长温度。通过测试修复阶段地表的最高和最低温度显示，该地区地表最高温度在7月至9月大多为35 ℃以上，最低温度均大于20 ℃，昼夜温差不大。因此不用调控试验区土壤温度，修复效果也是很好的。但是如在其它季节就需要采取措施增温保温等。通过此次修复过程，也可得出在该地区开展微生态修复技术的最佳温度时期应在每年的6月下旬-9月中旬，使土壤温度保持在25 ℃以上，能保证微生物细菌的活力和繁殖力。

4.4.2 土壤中氧的调控

氧的供应成为微生物细菌降解有机物过程的重要调控因子之一。环境条件的调控包括氧气的供给，供氧量的多少能影响微生物细胞内许多酶的活性和细胞的呼吸作用，控制着微生物的生长和对有机物的降解能力。本次修复主要从4个方面对土壤氧的供给进行了调控，首先是充分翻耕试验土壤层，使其充分与大气混合。其次是保证试验土壤具有一定的含水量，使含水量保持在20%左右，水中提供的氧。另外，试验区土壤中添加了麦糠麦秸，该类添加剂不仅廉价易取，并能为土壤补充营养素，而且对修复层土壤进行了改良增大了蓬松性和通透性，使空气中的氧容易进入。加入的含氧营养元素k.2hpo.4、kh.2po.4、mgso.4·7h.2o、nh.4no.3、no.3-等也提供了大量的氧。上述调控措施为微生物降解土壤中的石油提供了充分的氧源。保证了微生物细菌在降解土壤中石油所需要的氧气。

4.4.3 营养元素的供给

营养元素是参与微生物细胞组成、构成酶的活性成分、物质运输系统以及提供生理活动所需的能量。微生物细胞的组成主要元素是c、h、o、n、p等等，其中c、h来自有机物如石油污染物。氧来自水和空气及其他调控的氧源。而氮和磷及s、k、ca、mg、fe微量元素等等作为营养物质需要进行补充和调控。因此，利用配置的营养液对试验区土壤进行了n、p、s、k、ca、mg、fe等元素的补充和调控；同时，尿素和复合肥中也含有所需的大量营养元素，以及添加的麦糠麦秸也补充其他生物素和营养盐。

5 结论

通过对石油开采区输油管线爆裂油层高盐水和原油严重污染的土壤的原位微生物与苜蓿草共同修复技术方法的实施应用，利用强化原位微生物菌群和种植苜蓿草辅以物理和化学方法与土壤环境相结合的生物生态技术，对修复区进行了土壤温度、水、氧气、营养元素、地质环境因素等等的调控，对土壤中残油的降解与修复实施，修复结果显示，土壤中修复初期平均石油含量在2 89825 mg/kg时，经过99 d的原位微生物修复，土壤中石油含量降解可达95 %以上。验证了微生物细菌与苜蓿草共同修复技术在中原油田土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性；并得出了该地区利用微生物生态修复技术的最佳时期应在每年的在6月-9月，通过调控可使温度在25 ℃以上；验证了本次试验调控添加的营养元素和土壤环境的改善是比较适度的，方法是可行的。但用于野外大面积修复还有待完善。它不仅可以在原位有效地修复土壤、包气带和阻控地下水的石油污染，而且还可以增加土壤的肥力改善土壤环境，尚无负面作用，对修复污染的土壤和农作物增产都具有重要意义，也是从根本上修复和治理土壤石油大面积污染的有效方法之一。

参考文献:

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第9篇：原位生物修复技术范文

关键词:石油化工;土壤污染

中图分类号：P744.4文献标识码： A 文章编号：

一、引语

我国勘探、开发的油气田共400多个，分布在全国25个省、市、自治区，油田区工作范围近20万平方公里。据不完全统计，油田区内污染场地有20余万处，高浓度石油污染土壤及油泥沙积存量逾200万吨。在生产集中的开发区块，已呈现点、片、面交叉的污染态势，对土壤、地下水和人体健康造成了极大威胁。油田区土壤的石油污染已经成为我国亟待解决的重大环境问题之一。

二、土壤石油污染的治理

据权威部门估算,我国每年有60多万吨石油进入环境,成为污染土壤、地下水、河流和海洋的一大隐患。生物修复石油污染技术处理后的最终产物是二氧化碳、水和脂肪酸,无二次污染。针对石油污染,生物修复技术可以起到积极的治理效果。美国联邦环保局(EPA)已将生物修复技术定为最可行和最有效的方法之一。

（一）生物修复(bioremediation)技术治理土壤石油污染

针对土壤石油污染日趋恶化问题，近日专家提出通过生物修复技术改良土壤石油污染，是目前最有生命力的方法。污染土壤生物修复技术的工作原理是利用微生物促进有毒、有害物质降解，它主要是利用活的有机体去打破污染有毒害作用的大分子结构，使其成为较简单的无害的形式，并可以直接或间接地被植物和动物吸收。目前常用的方法有在受污染的土壤中引进菌种和加入生物催化剂。"这项技术，对恢复生态环境、保护农业方面将起到十分重要的作用。

生物修复(bioremediation)技术是利用微生物、植物及其他生物，将环境中的危险性污染物降解为二氧化碳和水或转化为其他无害物质的工程技术系。生物修复的概念最初来源于微生物对环境污染的治理，至今许多文献仍沿用bioremediation一词，专指微生物修复，通常将其分为广义的生物修复和狭义的生物修复。

生物修复石油污染技术要解决三个问题:一是筛选提纯高效菌种,不同菌种分解石油污染物的能力不一样,因此筛选培育高效菌种是该项技术的基础;二是研究营养物质,合适的营养物质构成和比例可以有效提高菌种的繁殖和活动能力,从而影响生物修复的效果,因此研究菌种的营养物质是生物修复石油污染技术的关键;三是探索表面活性剂的强化作用,利用表面活性剂和菌剂的共同作用,可以更好地让石油颗粒从土壤颗粒中分离出来,提高修复速度。 生物修复石油污染技术分两类,即原位生物降解技术和离位生物降解技术。原位生物降解技术,顾名思义就是在污染地直接进行生物修复,向污染区域投放氮、磷营养物质,或接种经驯化培养的高效微生物等,促进土壤中依靠有机物生存的微生物的生长繁殖,提高目的微生物的种群数量,利用其代谢作用达到分解石油烃的目的。此项技术的关键是筛选高效吸收或降解污染物的生物突变体。 离位生物降解技术则必需将污染物转移到具有一定条件的场所进行集中处理。处理方法包括土耕法、土壤堆肥法、生物泥浆法。土耕法的基本操作是将被污染的土壤置于处理垫上,进行定期耕作,以提高生物降解效率。土壤堆肥法是将污染物与一些容易分解的有机物混合在一起,并加入氮、磷等其他无机营养物质,促使污染物加快分解速度。生物泥浆法是将污染土壤和液体混合起来形成泥浆,引入反应容器进行处理。

（二）微生物修复土壤石油污染

石油污染土壤的微生物修复是指利用微生物酶如脱氢酶对大多数石油污染物的攻击，将石油污染物降解成无害物质的生物工程技术。可以降解石油的微生物主要包括细菌、真菌、酵母菌，这些微生物广泛分布于海洋、淡水和土壤环境中。细菌和酵母菌是水生生态系统中占据主导地位的微生物降解执行者，在土壤环境中则变成真菌和细菌。

研究表明，石油污染土壤中以利用石油烃为碳源的真菌数量较少，细菌数量较多但是类群没有真菌丰富；细菌以革氏染色阴性杆菌为优势，其中以动胶菌属为主，其次黄杆菌属。革氏染色阳性杆菌以芽孢杆菌为主。真菌以毛霉菌属、小克银汉菌属占优势。其次是镰刀菌属、青霉菌属、曲霉菌属，酵母最弱。放线菌以链霉菌属为优势。利用筛选得到的10株酵母菌组成复合酵母菌系统，并将该复合菌系统接种到泥浆反应器中对模拟油泥样品进行了处理，发现复合酵母菌在反应速度和油去除率上都优于活性污泥。经初筛菌株制备成混合菌剂，对炼厂“三泥”中的残油平均去除率为84%以上。从油污土壤中分离出降解石油的微生物菌株，鉴定为假单胞菌属，石油烃类的降解率达到85%。Sanjeet Mishra使用不动杆菌属接种和其他营养物质对炼厂石油污染的土壤进行修复，结果表明一年内总石油烃中烷烃的降解率94．2% ，芳香组分降解91．9%，含氮、硫、氧化合物和沥青质降解85．2%。DING KEQIANG研究真菌对石油烃类的降解，结果表明黄孢原毛平革菌液体培养接种条件下烃类降解率远高于镰刀菌石油降解率。

(三)异位生物修复技术治理土壤石油污染

1.土地填埋

近年来国外石油化工污染生物处理的研究很多，其中土壤耕作处理是现场处理土壤污染常用的方法。被污染的废物施在土壤上，通过施肥、灌溉和加石灰等管理措施，保持氧气、水分和pH的最合适值，并进行耕作以改善土壤的通气状况，确保在污染废物和下面土层中污染物的降解。降解过程所用的微生物多为土著微生物，但是要提高效果还需要引入驯化的微生物。

2.预备床法

现场处理中土壤耕作处理最大的缺陷是污染物可能从处理区迁移，预备床的设计可以使污染物的迁移量减至最小，因为它具有滤液收集和控制排放系统。预备床的底面为渗透性低的物质，如高密度的聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预备床上，通过施肥、灌溉，调节pH，有时还加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物的降解。与同一区域的原位处理技术相比，预备床处理对三环和三环以上的多环芳烃的降解率明显提高。

3.堆腐法

土壤的堆腐处理就是利用传统的积肥方法，将受污染的土壤从污染地区挖掘起来，防止污染物向地下水或更大的地域扩散，运输到一个经过处理的地点（布置防止渗漏底，通风管道等）堆放，将污染土壤与有机物（施加一定数量的稻草、麦秸、碎木片和树皮等）、粪便等混合起来，依靠堆肥过程中微生物的作用降解土壤中难降解的有机污染物，形成上升的斜坡，并进行生物处理。堆腐法是生物修复技术中的一种新型替代技术。堆腐处理过程对污染土壤中的多环芳烃降解，多环芳烃的降解随着苯环数的增加而降低，当多环芳烃的初始浓度提高约50倍时，多环芳烃的降解随着污染浓度的提高而降低。

4.泥浆生物反应器法

生物反应器法是将污染土壤置于一专门的反应器中处理。生物反应器一般建在现场或特定的处理区，通常为卧鼓形和升降机形，有间隙式和连续式两种。因为反应器可使土壤与微生物及其他添加物如营养盐，表面活性剂等彻底混合，能很好的控制降解条件，因而处理速度快，效果好。生物反应器处理的过程为：先挖出土壤与水混合为泥浆，然后转入反应器。为了提高降解速率，常在反应器先前处理的土壤中分离出已被驯化的微生物，并将其加入到准备处理的土壤中。

5.厌氧生物修复法

修复受石油化工污染土壤的研究已开发了生物堆层、堆肥及土壤泥浆反应器、土壤耕作等好氧修复工艺，但分离获得某些降解菌时，一些降解菌伴有产生高生态风险的产物。最近的研究表明以厌氧还原脱氯为特征的厌氧微生物修复技术有很大的潜力。