微生物修復技術原理范文

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關鍵詞：污水處理、微生物、修復技術

中圖分類號：TU992文獻標識碼： A

一、前言

隨著人類農業工業活動的加強大量施用化肥、農藥以及工業廢棄物的排放，使得許多有毒有害的有機化學污染物進入土壤系統，同時對地下水及地表水造成二次污染。清除環境污染物的傳統方法有物理修復法和化學修復法，但是這些方法存在著處理費用高、操作復雜、而且有二次污染的可能性等缺點。

微生物修復技術是近年來新興的一門環境生物技術，實驗結果表明生物修復技術是有效的可行的。目前生物修復技術在清除或減少土壤地表水地下水和廢水中的化學物質方面的應用已獲得成功。本文介紹了利用微生物對污水進行修復的主要技術。

二、微生物修復原理

微生物修復的基本原理是利用自然界中微生物對污染物的生物代謝作用。實際上，大多數環境中都存在著天然微生物降解凈化有毒有害有機物質的過程，只是自然條件下的微生物凈化速度很緩慢，因此，能夠被廣泛應用到環境保護實踐中的微生物修復，都是在人為促進條件下進行的，如通過提供氧氣，添加氮磷營養鹽，接種經過馴化培養的高效微生物等來強化這一過程，迅速去除污染物質，這就是微生物修復的基本思想。

與化學、物理相比，生物修復技術具有下列優點：

(1)原位修復可使污染物在原地被降解清除；

(2)修復時間較短；

(3)操作簡便，對周圍環境干擾較??；

(4)設施簡單，運行經費少；

(5)操作者與污染物直接接觸機會減少，不致對人產生危害；

(6)不產生二次污染。

當然微生物修復技術并不是十全十美，它也存在不足：

(1)條件苛刻，微生物修復是一種科技含量較高的處理方法，其運作必須符合污染場地的特殊條件，微生物修復易受環境條件變化的影響：酸堿度、溫度以及其他因素等都會影響微生物修復的進程；

(2)由于微生物的專一性，導致對水體修復的宏觀效果不佳；

(3)需要對污染環境進行詳細和周密的調查研究，前期工作時問較長，花費高；(4)微生物對污染物的降解存在一極限濃度；

(5)修復過程中可能產生有毒物質。

三、微生物修復的影響因素

微生物修復的成功運行，主要是在適宜的環境條件下，微生物對污染物的降解過程能夠發生。

3.1營養

微生物的生長需要保持碳、氮、磷營養物質及某些微量營養元素在一定濃度，在生物修復過程中經常會出現缺乏氮、磷菩營養時降解速度變慢的情形。

3.2溶解氧濃度

大多數微生物在降解污染物時需耗氧，因此污染物濃度高時，水體或土壤中的溶解氧往往消耗殆盡，造成污染場所食物鏈中斷，污染物質的降解也隨之終止，因此溶解氧水平也是生物修復中的重大影響因素之一。

3.3 pH值

微生物對環境pH值非常敏感，pH值的變化會對微生物降解污染韌的速率和活性產生很大影響。接近中性pH對于大多數微生物都是合適的，一般不需要進行調節，只有在特定地區才需要對環境的pH進行調節。

3.4溫度

微生物可生長的溫度范圍較廣，一般而言，微生物生長的最佳溫度為25℃～30℃。通常隨著溫度的下降，生物的活性也降低，接近零度時活動基本停止。

四、微生物修復技術在污水處理中的應用

4.1加入微生物和微生物制劑法

投放微生物和微生物制劑法，即針對不同的水體，向其投加針對該污染環境而事先培養好的微生物或外源微生物制劑，并為之創造良好的生長條件，形成優勢菌種，最終做到對污染水體的修復。利用投加微生物和微生物制劑比土著微生物對污染的自然凈化的速度快。同時具有針對性，可以對不同程度的水污染能夠進行不同程度的凈化。

4.2吸附技術

生物吸附法作為一種新興的廢水處理技術，在處理低濃度重金屬污染廢水方面有著極為廣闊的應用前景。從運用情況看，利用微生物吸附廢水中的重金屬在投資、運行、操作管理和金屬回收、回用等方面優越于傳統的治理方法。與其他技術相比，生物吸附技術有得天獨厚的優點，差別在于運行過程中微生物能不斷地增殖，且去除金屬離子的量隨生物量增加而增加。而離子交換法中離子交換樹脂的交換容量有限，達到飽和吸附后，就不能再去除金屬離子；化學沉淀法中，作用物的化學計量也是一定的，無增殖的可能。因此，開發和利用生物吸附處理重金屬廢水，使廢水處理的技術向著無毒、無害、無二次污染的方向邁進了一大步。

4.3固定化技術

生物催化劑固定化技術發展到今天，已形成了較為完備的理論與方法。隨著環境生物學的發展，固定化在治理污水中越來越受到青睞。固定化技術使生物催化劑具有與其在游離狀態下完全不同的優點，例如，與產物分離方便；生物催化劑可回收或循環使用；生物催化劑穩定性大大提高；反應過程可得到嚴格控制等。這些特點使價格昂貴的生物催化劑的應用成本大大降低，從而使其在大規模工業化生產中得到應用成為可能。

4.4培養微生物技術

培養微生物技術是一種污染水體的微生物修復技術。它通過向水體中投加營養物質、無毒表面活性劑、電子受體或共代謝基質等物質來強化水環境中本身具有降解污染物能力的微生物的生存環境，從而達到激活土著微生物，使土著微生物對污染物的降解能力充分發揮，從而達到水體修復的目的。

4.5投加微生物絮凝劑技術

微生物絮凝劑主要是在菌細胞外分泌的，它是一種具有絮凝功能且能被自然降解的高分子有機物，如糖蛋白、纖維素和DNA等，有些直接利用微生物細胞，如某些大量存在于土壤、活性污泥和沉積物中的細菌、霉菌、放線菌和酵母菌等，本身即可用作絮凝劑。微生物絮凝劑具有高效、無毒和易于生物降解的特點。

五、微生物修復的發展趨勢

污染水體的修復是一個牽涉到污染治理、環境生態和水利水文等多學科的系統工程，治理水體污染必須從水體的功能定位、污染整治的日標和水體生態系統平衡的建立等多方面入手。微生物修復與物理修復、化學修復相比雖然有眾多突出的優點，但只有與物理修復、化學修復等方法相結合，組成統一的修復技術體系，微生物修復才能在治理水體污染方面發揮出最大的作用。

因此，微生物修復技術今后的研究趨勢是：(1)微生物修復與物理化學修復相結合的組合技術；(2)原位和異位相結合的生物修復組合技術；(3)采用現代分子生物學技術研究生物修復的機理以及分離培養高效降解菌和構建基因工程菌以提高微生物降解污染物的效率等。

參考文獻：

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要想治理和修復城市水體環境問題，首先要摸清城市水體環境污染物來源和成分。不同地區不同年代的城市水體環境污染物是各不相同的，一般和城市水體的外部環境有關。根據污染物來源不同，城市河道的污染來源分為外源污染和內源污染。外源污染是指污染物來源于水體的外部，主要來自生活污水、工業廢水和初期雨水等，是城市水體污染的主要原因，也是城市水體污染治理的最主要的內容。內源污染是指污染物來源于水體內部，主要來自底泥污染物的釋放、水生動物代謝產物和水生生物殘體等，內源污染在整個污染因素中占的比重比較小，是生態修復所要考慮的問題。

總的來說，城市水體環境治理與修復的思路可分為兩條：針對外部污染，要盡可能的減少或阻斷外源污染物進入城市水體環境；針對內部污染，要建立合適的種群結構，減緩內源污染的釋放速度或增強河水對污染物凈化的能力。

二、生物修復技術

河流對于外來的污染物有一定的自凈作用，這種自凈作用主要是通過河流中的土著微生物的降解作用來實現的，當然微生物的降解能力是有限的，當外界的污染物來源太多超過了微生物的降解能力，河流的水質就會變差，甚至變成黑臭河流，微生物也不適合這種環境下生存，會導致微生物活性降低，嚴重的會導致微生物群落大量消失，這就更加不利河流的自我恢復。

面對這種情況，在工程技術上一般采用兩條途徑來改善污染現狀，一是向水體中投加營養物質或者曝氣增氧，通過這個方式來增加微生物的活性，促進微生物繁殖和生長；二是針對不同的污染物類型，向水體中投放針對性降解能力強的高效降解菌。微生物強化法就是要通過強化微生物，利用微生物的降解能力來修復受污染的水體。常用的強化手段包括增加被污染水體的溶解氧含量，調節水體的pH值，投放營養物質等，來促進水體中微生物的生長和繁殖，增強微生物對污染物的吸附、吸收和降解，提高水體的自凈能力。

曝氣增氧法是一種重要的微生物強化法，原理是通過曝氣增加水體中的含氧量，進而促進微生物的生長和繁殖，這種方法對于黑臭河流的治理效果十分明顯。在工程實踐中發現，曝氣不單單能增加水體中的氧含量，還能通過水體的上下擾動，帶動底泥進入水體，使沉積在河流底部難以處理的污染物進入水體實現微生物的降解。對于只遭受生活污水污染的河流，通過曝氣增氧可以取得較好的效果。大部分河流還可能存在受到工業廢水污染的情況，因此處理難度大，為了提高生物修復效果，常在曝氣的同時還向河道投放有利于微生物生長和繁殖的營養物質，進一步提高微生物的活性?？偟膩砜矗荷镄迯图夹g具有工程量小、成本低、環境友好等特點，是近年來水體環境修復技術發展的主要方向。

三、結語

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【關鍵詞】環境生物技術；生物修復技術；水產養殖廢水

1 生物修復技術的基本概念及其原理

生物修復又稱生物改良，是指利用生物的生命代謝活動，來減少污染環境中的有毒有害物的濃度或使其無害化，從而使污染了的環境能夠部分或完全地恢復到原初狀態的過程。

生物修復根據所利用的生物，可以分為植物修復、動物修復、生態修復、微生物修復四類。根據被修復的污染環境，可以分為土壤生物修復、水體生物修復和大氣生物修復。而由于生物修復的實施方法不同，又分為原位生物修復和異位生物修復。

1.1 生物修復的基本原理

生物修復技術是通過生物的降解和轉化，將有機污染物轉化為無害的小分子化合物和二氧化碳與水。利用生物對環境污染物的吸收、代謝及降解等功能，對環境中污染物的降解起催化作用，加速去除環境中的污染物。

1.2 生物修復技術的特點

生物修復技術具有投資費用低，對環境影響小，使用效果好，使用區域范圍廣，使用面積大等特點，而且能同時處理受污染的土壤和地下水。在土壤修復中還可以去除環境中的重金屬和放射性核素。但其也存在局限性，生物不能降解進入環境中的所有污染物，并且受外部環境的影響較大。

2 生物修復技術在水產養殖廢水中的應用

氨氮是水產養殖的最主要危害，但傳統的加注新水、曝氣、漂白粉或臭氧氧化、使用斜發沸石進行離子交換等方法脫氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和穩定塘法等生物處理法存在或伴有污泥產生、反應啟動慢、出水水質不穩定等問題。隨著生物技術的發展，生物修復技術在水體氨氮污染的處理上被廣泛應用。微生物修復技術在水產養殖中主要應用于養殖環境的原位修復中，主要處理底泥的有機污染和水體的富營養化問題。

2.1 生物在水產養殖環境生物修復中的作用機制

水產養殖生態環境中的有益微生物（凈水微生物）在池塘連續養殖情況下，能清除因池塘長時間養殖水域底部積累的大量殘余飼料、排泄物、動植物殘體以及有害氣體（氨、 硫化氫等），使之最終分解為CO2、碳酸鹽、硫酸鹽等物質，起到凈化水質的作用。并且能為環境中的單細胞藻類為主的浮游植物提供營養物質，促進藻類等浮游植物的繁殖。這些藻類為主的浮游植物的光合作用，又為池塘內底棲動物、水產養殖動物的呼吸和有機物的分解提供氧氣，從而形成一個良性的生態循環，有利于水產養殖動物的迅速生長。同時有益微生物的大量繁殖，在池內形成優勢種，可抑制病原微生物的繁殖，減少養殖動物的疾病發生。

2.2 生物對養殖環境的生物修復

2.2.1 微生物對養殖水體氨氮污染的修復

在一般污水處理系統中，硝化細菌的含量很低。因此，研究開發硝化細菌的快速富集培養技術，提高硝化細菌的產率，對氨氮污染水體處理具有重要作用。

現實中，硝化過程主要由自養菌完成，但異養菌也可以參與硝化；氨氧化在有氧條件下可以進行，在厭氧條件下也可以發生。胡寶蘭、鄭平在Anammox （厭氧氨氧化Anaerobic Ammonia Oxidafion）反應器中分離了6株好氧氨氧化菌，它們不僅具有好氧氨氧化菌的典型特征，而且將其置于厭氧條件下培養也有厭氧氨氧化能力。Robertson和Van Neil分離的Psendomonasspp1、Alcaligenes faecalis和Thiosphaerapantotropha菌株，既表現為好氧反硝化，同時也具有異養硝化能力，因此，Robertson提出了好氧反硝化和異養硝化的工作模型，直接把氨轉化為最終的氣態產物。光合細菌在養殖水體氨氮污染生物修復中的應用非常廣泛[5]。此外，應用屬于放線菌的諾卡氏菌屬、浮游植物的大型綠藻、席藻、螺旋藻和小球藻以及大型水生植物的伊樂藻、輪葉黑藻去除養殖水體氨氮的研究也有不少報道。

2.2.2 水生植物對養殖水體氨氮污染的修復

水生植物修復是生物方法和生態方法中的通用技術。水生植物按生態類型，可分為沉水植物、飄浮植物、浮葉植物、挺水植物。利用特定技術，還可以將浮游藻類、陸生植物應用于養殖水體修復中。目前國內外學者對植物修復富營養化水體進行了諸多研究，并取得了一定的成就，篩選出了一些優勢種。植物系統對養殖水體的凈化作用，主要是通過植物的吸收作用，根區微生物的降解作用，植物的吸附、過濾和沉淀作用，植物抑制藻類生長的作用以及作為生態系統的生產者來調節其他生物種類和數量的作用來完成的。其具有以下優勢：凈化所需的能源由光合作用提供；許多植物具有美學價值，能改善景觀生態環境；植物可被收割和利用，創造新的價值；能固定土壤或底泥中的水分，防止污染源進一步擴散；為降解微生物提供了良好的棲息場所，有利于微生物的生存。水生植物龐大的根系為細菌提供多樣性的生境，植物可輸送氧氣至根區，有利于微生物的好氧呼吸。目前，國內外應用較多的水生植物修復技術主要有人工濕地處理技術、生態浮床技術等。

2.2.3 水生動物修復技術

國內外許多學者和研究人員作了大量的研究工作，探討水生動物對水體中有機污染物和無機污染物的吸收和利用。研究認為，在水體富營養化的防治過程中，除了考慮對藻類等浮游植物進行防治，對浮游動物的防治也不能忽視。防治浮游動物繁盛最有效的方法是放養鳙魚，而鰱魚的放養通常是為了消除浮游植物。鰱鳙的放養量以及如何搭配亦值得研究。鰱鳙混養時，鰱魚大量攝取浮游植物，從而抑制了以浮游植物為食的浮游動物的生長和繁殖；如果鳙魚的數量放養過多，鳙魚就得不到足夠的食物，生物量受到抑制，放養太少，不能充分利用餌料而影響其產量。合理搭配鰱鳙的放養數量，可充分利用天然餌料，從而減少浮游植物和浮游動物的數量，這樣既可治理水體的富營養化，又可提高經濟效益，是一項非常值得研究的生物修復技術。武漢東湖的圍隔試驗證明了鏈魚和鳙魚能有效控制藍藻水華，并指出當放養的鰱魚和鳙魚的有效生物量達到46～50 g/m2時，可有效地抑制水華的發生。

3 生物修復技術的應用前景

生物技術在環境保護中已獲得廣泛的應用，并取得了顯著成效。隨著經濟的騰飛、人口的膨脹、資源的短缺、環境狀況的惡化以及人類環保意識的增強，生物技術的環境保護功能顯得越來越重要，其明顯的經濟效益、環境效益和社會效益引起科技界和企業界的極大關注，呈現良好的發展趨勢。

參考文獻：

[1]楊秀敏等.生物修復技術的應用及發展[J].2007（16）.

[2]李谷等.硝化細菌富集方法的研究[J]. 淡水漁業，2000（9）.

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關鍵字：河道治理、生態修復、微生物技術、水體自凈

一、總述

由于我國很多地區前期雨污不分流，工業廢水直接排放河體。造成城市水體污染，甚至發黑發臭。黑臭成因復雜、影響因素多。其治理路線的核心可歸結為“控源截污、內源治理、生態修復”，具體來說就是把“控源截污”作為城市黑臭水體整治工作的根本措施和前提；把“黑臭在水里，根源在岸上，關鍵在排口，核心在管網”作為中心思想；把“控源為本，截污優先、科學診斷，重在修復、建管并重，強化維護、綜合施治，協同推進”作為基本原則。

二、治理思路

1、控源截污

河道污染，大多都有外部污染源，或為生活污水排入，或為工業污水排入，當排入河道污染物總量大于河道的自凈能力時，污染物機會積累，積累到一定時候就會發黑發臭，形成黑臭河。所以外部污染源不控制，河道再治理也不能從根本上解決問題?？刂仆獠课廴驹词且豁棌碗s長久的工作，一般由政府行政主管部門牽頭實施。

2、內源治理

內源治分為水體治理、底泥處理。對于水體治理可分為原位修復和異位修復，原位修復技術即在河道中通過一系列技術手段，使水體達到理想的效果；異位修復是通過泵把河水抽吸出來通過一體化設備單獨處理，達到理想的效果后再排入河道中。對于底泥處理，一些河道由于污染嚴重，河底會積累一層底泥，發黑發臭，甚至會冒泡，主要是發生厭氧反應，產生沼氣所致。對于污染河道的底泥，一般可通過人工清淤或專性微生物消解來處理。

3、生態修復

河道水體通過內源治理后，需進一步做生態修復。主要措施有利用多孔透水透氣性生態材料，如多孔混凝土磚鋪設生態岸線、堤岸，道路邊坡等輔以根系發達的植物種植。

三、河道治理技術措施

1、河道曝氣生態凈化

水生生物為主體，輔以適當的人工曝氣，建立人工模擬生態處理系統，以高效降解水體中的污染物，改善或艋水質，是人工凈化與生態凈化相結合的工藝。該工藝實用污染較輕的水體，優點是能快速提高水體中的溶解氧；缺點是曝氣工程量大，施工復雜。如采用新型太陽能曝氣設備，雖然工程量小了，但設備投資增大，經濟性降低。

2、污水穩定床（氧化塘）處理技術

利用重力沉淀、微生物分解轉化、水生動植物的吸收多種途徑來凈化水體。該工藝需要人工修整建成池塘，設置圍堤和防滲層，依靠塘內生長的微生物來降解水體中的污染物，主要利用菌藻的共同作用。該工藝工程量較大，需要對河道修整，建設池塘等，投資費用較高。

3、底泥生物氧化技術

該工藝適用于黑臭水體，且有較多底泥沉積。原理是土著微生物定向擴增，就地大量繁殖土著微生物氧化底泥，通過靶向給藥技術直接將藥物注射到河道底泥表面，對河道黑臭底泥進行生物氧化，通過土著微生物的生物降解作用，凈化水質。該工藝優點是不需要人工清淤，節省大量勞動力；缺點是微生物藥劑成本較高，微生物消解底泥需要周期較長。

4、多功能河道生態工程修復

將城市河道設計成具有多種自然景觀和生物類群，景觀與凈化功能并存的河道凈化系統，是一項利用多功能河道凈化水中污染物質的生態工程技術。優點是該工藝基于長效治理，建立穩定的生態系統；缺點是該工藝投資成本高，建設費用也高。

5、異位處理技術

該技術采用一體化處理設備，通過泵把污染水提升至一體化處理設備處理合格后排放回河體。該工藝適用水體總水量不大，污染嚴重的水體。優點是快速達到效果，缺點是水體總水量受限制，一體化設備投資費用也高。

6、原位選擇性激活生態修復技術

該技術是把激活原位微生物所需的各種營養物質--益生元（碳源、微量元素、酶及其他載體）通過納米技術及微包覆技術制成均勻顆粒，投放在人工建立的繁殖平臺上，把這些營養物質提供給水環境中的微生物--益生菌，這些微生物被連續不斷激活并因不斷被提供能量和營養而可以大量連續繁殖。通過這類微生物進行有氧反硝化、同步硝化反硝化除磷、以及建立高效食物鏈來降解水體中富營養物質。該工藝的優點是篩選的微生物來自自然水體，不會新引入微生物，對水體安全性較高，不僅可以降低水體中的N、P、COD濃度，而且可以提高水域生態系統的自我修復能力。同時可以去除底泥中的有機物（底泥中的有機物去除率最高可達到50%以上），減少了河床和河底的底泥體積?？梢酝ㄟ^控制激活微生物所需營養元素來調控微生物的繁殖速度，以適應不同水環境的生態修復要求。該技術選擇激活的是有益微生物，同時抑制其他有害微生物。 原位修復速度快，1-2個月消除水體黑臭、2-3個月恢復水體生態，運行6-12個月后水質可提升一個類別。設備操作運行簡單，直接漂浮水面，繩索固定即可。2-3個月檢查一次修復劑是否需要投加。投資及運行成本較低，視水體污染程度每平方米每年只需要30-120元。

四、總結

盡管水體修復技術種類較多，但歸根到底要達到長效穩定，首先要控源截污，只有把外源污染物截住，才能保證水體不被再次破壞。其次是修復水體，根據水體污染程度選擇適合的技術，輔以植物建立良性生態圈，提高水體自凈能力。

參考文獻：

住房城鄉建設部 《城市黑臭水體整治排水口管道及檢查井技術指南》（試行）2016.08

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關鍵詞景觀水體；修復；處理方法；

前言

近年來，隨著社會的不斷發展和人們生活條件的不斷改善，景觀水已經融入了人們的生活，日益關注以水景為主題的小區、園林、城鎮等建設。然而，由于污染導致一些景觀水的水質已開始發生變化，湖水正在變黑發臭，某些湖泊還出現了觀賞魚大量死亡的現象，水體的富營養化成為景觀水體亟待解決的問題。

景觀水體的水質維護主要是控制水體中COD、BOD、TN、TP等污染物的含量及藻類等的生長(使其不過度繁殖)，保持水體的清澈、潔凈，而景觀水體的修復是針對已受污染的水體如何恢復正常功能。任何修復技術必須在可行性研究基礎上進行選擇，主要考慮的問題包括：技術的有效性；水環境被修復的程度；投資和成本，以及可能的替代方案的有效性與成本比較等[1]。

當前景觀水體治理技術可歸結為以下幾種類型。

1.控制營養物質來源的技術

主要是控制外源性污染：對于工業廢水和生活污水這樣的點源，應排入城市污水處理系統，嚴禁排入景觀水體；對初期雨水應適當進行處理后，再排入水體；嚴格控制景

觀水體周圍化肥農藥使用量和使用時間；杜絕生活污水、垃圾進入水體，嚴禁在河堤、湖岸傾倒堆放垃圾；定期對水面漂浮的樹枝敗葉及雜物進行清理。只有從根本上控制了外源性污染，才能為內源性污染的治理提供可靠保證。

2.控制藻類的技術

2.1 機械除藻

利用撈藻船、吸藻泵等機械設備捕撈水面上的藻類,間接去除水體氮、磷營養鹽。中科院水生生物研究所于2001~2002 年對滇池水華藍藻進行機械清除,共清除藍藻360.83t( 干重),相當于從水體中去除了氮37.33t、磷2.71t、有機質200.32t, 水體中的重金屬也被部分去除。

2.2 殺菌消毒及除藻技術

為了抑制水中藻類的生長,可加入一定量的硫酸銅 (銅離子含量為1mg/L左右)。當水體滋生了菌類時可向水體中投加氧化劑,如次氯酸鈉、液氯、漂白粉、臭氧、異噻唑啉酮等進行殺菌消毒。

藥劑殺藻是一種快速見效的技術。昆明世博會期間, 為消除滇池草海藍藻水華, 采取了一系列應急措施, 包括投加化學藥劑殺藻, 基本控制了水華和惡臭，改善了水體景觀。

3.生物控制技術

3.1水生生物修復法

水生生物修復法是利用生態系統食物鏈攝取原理和生物相生相克關系, 通過改變水體的生物群落結構來有效地回收和利用資源,取得水質的凈化、資源化和景觀效果等綜合效益。

3.1.1 水生植物修復法

多種高等水生植物能夠有效的吸收水中氮磷等污染物質，抑制藻類的繁殖。水生植物可分為挺水植物、浮葉植物、沉水植物和漂浮植物。南京莫愁湖通過種植蓮藕,年產蓮藕25萬kg ,帶出的氮有60多t ,磷達1t多,浮萍在1個月內能將污水中的磷去除90%。北京動物園水體通過種植荷花、水葫蘆及蘆葦等水生植物，明顯提高了水體的透明度和溶解氧，抑制了藻類的生長繁殖，還能帶來一定經濟效益。利用水生高等植物組建人工復合植被在富營養化水體治理中具有獨特優勢, 但要注意防止大型植物的過量生長,應及時收割，避免其腐爛。

3.1.2 水生動物修復法

水生動物是以游離細菌、浮游藻類、有機碎屑等為食,通過營養鏈進行控制，能夠在一定程度上調控景觀水體的水質。水生動物包括浮游動物、游泳動物和底棲動物。通過定期對游泳動物和底棲動物進行打撈,可以防止其過量繁殖造成的內源污染,同時也將已轉化成生物有機體的有機質和氮磷等營養鹽從水體中徹底輸出。武漢東湖富營養化水體中引入50g/m3的鰱或鳙,使微囊藻水華得到有效抑制。揚州海德公園人工湖、新城河等景觀水體內放養了白鯰、螺螄等能濾食浮游藻類和有機碎屑的水生動物, 用它們攝食水中浮游藻類, 同時還能分泌一些促絮凝物質,使湖水中懸浮物質絮凝,使景觀水體透明度提高, 改善了公園內水體水質。

3.2微生物凈化技術

景觀水體中污染物高效降解菌很少, 補充有益微生物和促進其生長的營養劑可加速水體中污染物的降解,也有助于加快底泥中污染物的分解轉化。

3.2.1 投菌法

采用投加菌種方法進行景觀水體的生物修復近年來成為國內外研究的熱點, 在日本、韓國、澳大利亞等應用較多。人工選育培養出的光合細菌、硝化細菌等復合高效微生物, 能夠有效去除氮、磷營養元素和有機污染物, 抑制藻類生長, 增加水體溶解氧, 改善水質。目前較為成熟的投菌技術有美國CBS公司開發研制的CBS技術和日本琉球大學教授比嘉照夫先生開發EM技術。

3.2.2 生物激活法

生物激活法是通過向水體中投加生物促生劑來刺激土著微生物的迅速繁殖,增強水體的自凈能力。主要有以下幾種投加方式：投加微生物營養鹽、投加電子受體與共代謝基質、投加表面活性劑。通過純天然物質制成的生物激活劑Bio OxidatorTM(Bo)，Nutra Complex TM(Nc)對上海植物園蘭室和牡丹園湖水進行修復，結果表明，Bo和Nc對水體COD、BOD、TP、濁度等均有顯著的去除效果，并可顯著提高水中DO。

5.2.3 水生微生物修復技術

水生微生物修復技術包括生物接觸氧化法、曝氣生物濾池和膜生物反應器等，其中以生物接觸氧化法和曝氣生物濾池運用廣泛。劉書宇[2]等以沸石和煤渣為主要基質，從土著微生物中篩選馴化優勢菌群掛膜于基質內構建復合生態床修復黑龍江省太陽島天鵝湖富營養化景觀水體，結果表明：優勢菌群使系統很好完成對氮的循環去除，且優勢菌群強化系統離子交換去除率及消化去除率延程均顯著提高。陸洪宇[3]采用A/O一體式懸浮曝氣生物濾池處理蘇州園林景觀水, COD、NH3-N、TN和TP的去除率分別為56%左右、90%以上、40%左右和接近30%, 出水濁度低于2NTU。

4 生態控制技術

4.1生態穩定塘

穩定塘是經過人工適當修整，設圍堤和防滲層的污水池塘，主要依靠自然凈化功能使污水得到凈化。何龍[4]采用生態礫石接觸氧化/穩定塘處理微污染景觀水,COD、濁度、TN、TP和藍綠藻的去除率分別為56%～68%、80.6%左右、44.8%～48.3%、24.6%～31.4%和85%左右。穩定塘運行成本低,但占地面積大,處理周期長,適于附近有天然池塘可以利用的景觀水體。此外，穩定塘內也可種植水生植物、放養水生動物以形成多級食物鏈，組成復合的生態系統。

4.2 “生態島”修復法

生態島法就是往景觀水體中投入臨時性的人工設施來改善、創造一個完整的生態系統，利用厭氧微生物、好氧微生物以及微小動物、植物等組成的生態系統將有機物進行強化分解，最終成為簡單的含C、N、P 等無機物，達到凈化水質的目的。目前植物浮島技術已成功應用于滇池草海水域生態修復工程, 建設了植物浮島生態區78畝, 用毛竹或水竹制成框架, 其底部用聚乙烯網兜住的圍欄形成植物載體,其上種植匍匐莖草本植物如鳳眼蓮等，挺水植物主要為狹葉香蒲、蘆葦及風車草等及藤本植物，具有植物根系密實、抗風浪能力強、凈水作用明顯、景觀效果好、維護管理方便等特點。

4.3人工濕地處理系統

人工濕地是利用土壤填料-微生物-水生動植物復合生態系統進行物理、化學和生物的協同凈化,通過過濾、吸附、沉淀、植物吸收和微生物分解實現對營養鹽和有機物的去除。美國佛羅里達州大型淺水湖―Apopka湖，利用人工濕地去除湖中的懸浮物、氮、磷等，取得了很好的效果。經過29 個月的運行，主要污染物的去除率分別是：總懸浮物89%~99%，總磷30%~67%，總氮30%～52%[5-6]。TANNER等[7]在使用表面流人工濕地對新西蘭北部放牧草地潛水徑流處理中發現，占徑流面積1%的人工濕地可有效降低徑流水體的TN和TP。目前,我國的城市濕地已初具規模，有常德市西洞庭湖青山湖國家城市濕地公園等十數處。城市濕地作為城市稀有的自然落資源, 是城市綠地生態系統的重要組成部分,在提供水資源、調節氣候、涵養水源、降低洪水危害、降解污染物、保護生物多樣性等方面,發揮著重要作用。

4.4地下滲濾系統

地下滲濾系統主要由潛水泵、布水系統、滲濾池、收集管與草坪等組成。原水在滲濾池中通過礫石層的再分布,在土壤毛細作用下上升至植物根區,經過土壤的物理、化學作用和微生物的生化作用以及植物吸收利用后得到處理和凈化。在微生物作用下, 有機污染物被吸附、降解,達到凈化除臭的目的,通過表面植草來吸收降解后的營養物質如N、P等, 既滿足了自身生長的需要,又去除了水中的污染物質。王紹春[8]等將該系統運用于蘇州拙政園景觀水，測試表明：出水濁度在4～10NTU之間，高錳酸鹽去除率穩定在10%～35%，氨氮及正磷酸鹽濃度下降，出水水質可達到園林景觀水水質標準的B類。

4.5生物柵技術

生物柵技術是利用植物、微生物、水生動物和底棲動物等生態要素的協同作用來實現生態修復功能，在有限的空問內富集巨大的生物量，以達到快速、高效的處理效果[9]。楊清海[10]等設計的生物柵是一種不需要人工曝氣的原位修復水體裝置，生物柵的水生植物選用根系發達的黃花美人蕉(Canna indica)，其發達的二級、三級根系與填料纖維交織在一起，起到固定植物、提供強大的生物附著載體以及為其他生態要素提供氧氣的重要作用。用該裝置處理上海市蘇州河支流華東師范大學校園內麗娃河河水(富營養化水體)，在HRT=72h時，TOC、COD、TN和TP的去除率分別為52.2%、57.6%、60.9%和82.4%。NH4+-N在HRT=24h時去除率為32.4%。

5.結論

物化方法凈化景觀水是目前常規的處理方法,但其前期投資費用相對較高，后期維護費用也較高，且能源消耗較大，并不能從源頭上進行控制，是一種治標不治本的方式。且隨著耐藥性藻類的出現，需要頻繁地變換化學藥劑，同時藥的投加量也會更大，處理費用也較高，且造成二次污染。生物、生態技術則是以生物學以及生態學理論為基礎，改善水生生物的生存環境，優化水生生物群落，提高水生態系統的自凈能力，維持水生態系統的穩定健康發展，是治理富營養化景觀水體的有效途徑。生態修復的方法作為一種治理景觀水體的新技術，克服了物理、化學方法的不足，因此成為目前景觀水處理的應用熱點。

參考文獻

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[8] 王紹春,費忠民,張維佳.地下滲濾系統處理園林景觀水的實驗研究[J].蘇州科技學院學報( 工程技術版),2007,20(3):45-47.

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【關鍵詞】植物修復;重金屬;強化技術

0.引言

土壤是人類賴以生存發展所必需的生產資料，也是人類社會最基本、最重要、不可替代的自然資源之一。然而近年來，我國大部分可用土壤受到工農業污水、生活廢水等各方面污染物的污染，重金屬在土壤中大量積累。重金屬通過食物鏈被人群吸收，嚴重影響到我們的飲食健康和安全。

植物修復技術是目前比較可行的方法之一，但它存在著超積累植物具有個體矮小、生長緩慢、根系擴張深度有限、對重金屬的選擇性、從根部到莖葉的重金屬低轉移率等缺陷。如何增加植物對重金屬絕對吸收量的同時改善植物的生物學性狀(如增加生物量、縮短生長周期等)以增加單位面積植物蓄積重金屬的總量則是需要改進的方向。由于目前發現的大多數重金屬超積累植物在天然條件下有很低的生物量和緩慢的生長速率，種植這樣的植物很難在較合理的時間范圍內完成污染土壤修復任務。因此突破這一瓶頸是當前植物修復領域研究的熱點，也是植物修復技術發展的必由之路。以下將簡單介紹幾種常用的植物修復強化技術。

1.微生物與植物修復

重金屬的生物有效性和植物對土壤重金屬的吸收受到土壤中重金屬的含量、pH值、氧化還原電勢、有機物和根際環境等其他因素的影響。根際微生物可以通過分泌生物表面活性劑，有機酸、氨基酸和酶等來提高根際環境中重金屬的生物有效性 。根際微生物能夠通過催化金屬的氧化還原來改變土壤的生物有效性。一些根際微生物能夠通過產生生物表面活性劑，提高重金屬的生物有效性，促進重金屬在植物中的積累。

2.C02施肥技術與植物修復

2.1原理

張其德等認為CO2濃度升高不僅為光合作用提供了較多的原料，而且提高了1，5一二磷酸核酮糖(RuBP)羧化酶的活性，增強了對CO2的固定能力；郭建平等閻發現CO2濃度倍增能使春小麥生育期縮短2~4天，不同品種的春小麥，生物量增加的程度不同；陳乎平等認為CO2濃度升高降低了氣孔蒸騰速率，減少了植物耗水量，提高了水分利用效率?；诒姸鄬W者對CO2濃度升高條件下植物響應的研究，唐世榮提出將農業生物工程技術中較為成熟的CO2施肥技術應用到植物修復領域，為突破這一瓶頸提供了一種全新的研究理念。CO2氣源廣泛，成本較低，其應用一般可以加快植物的生長，提高生物量，從而提高植物吸收和積累污染物的總量，最終提高植物的修復效率。

2.2處理方法

2.2.1燃燒法

燃燒煤、木炭等可燃物，利用生成的CO2通入到施肥裝置中，但要注意過濾SO2等其他有害物質。

2.2.2化學反應法

利用稀硫酸和碳酸氫銨的反應，生成CO2氣體。

2.2.3微生物法

增施有機肥和稻草秸稈等，在微生物的作用下緩慢釋放CO2氣體。

2.2.4吊袋式CO2氣肥

將CO2發生劑放人帶氣孔的專用吊袋中，掛在溫室中緩慢產生氣體。

2.2.5液態CO2法

把氣體CO2加壓后轉變為液態保存到鋼瓶中，施肥時打開閥門，通過管道均勻供氣。

2.2.6土壤化學法

利用CaCO3粉為基料，與其他添加劑載體、粘結劑一起經過高溫處理形成固體顆粒，撒在地表或者埋入表層土中。

3.超富集植物技術

所謂超富集植物指能超量吸收重金屬并能將其不斷運移到地上部的植物。超富集植物在葉片、莖部可富集大量的重金屬的特性，使該種植物尤其適用修復。因此大多數植物修復策略是將超富集植物種植在重金屬污染的土壤，收割其地上部分。針對某種或某些重金屬，所采用的超富植物比一般的植物更具有重金屬耐性、并且體內重金屬含量也高出很多，通?？蛇_成百上千倍，從而有效降低土壤中重金屬的含量。利用超富集植物將重金屬從土壤中清除是植物提取修復的核心內容，也是植物修復的最具代表性的修復方式。不僅對環境具有凈化和美化能力，而且還有一定的經濟效益。

針對植物修復存在的某些不足，需要不斷地對超富集植物進行篩選，并對其進行技術性能強化是今后該領域的研究重點。

4.結論

植物修復不可避免地存在著一些問題：超積累植物存在專一性，而土壤中富含各種重金屬，對其它金屬則無抗性；植物修復效率低，生長周期廠；修復范圍只限于根系周圍，一般不超于20m土層厚度等。通過各種植物修復強化技術可以對土壤重金屬污染有所緩和，但還存在很多不足還需要通過各種技術加以解決?！?/p>

【參考文獻】

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【關鍵詞】農藥污染；微生物監測；微生物多樣性

土壤微生物是農田生態系統的重要組成部分對土壤功能、生態系統的穩定和自然界元素循環等具有重要的意義，保持微生物的多樣性對于人類農業生產具有重要意義。我國是一個農業大國，更是一個農藥生產和使用大國，因此農藥對土壤的污染是一個嚴重問題。據有關資料表明，我國受農藥污染的土壤面積可達1600hm2 主要農產品的農藥殘留量超標率高達16%-18%[1]。農藥污染 會破壞土壤功能影響土壤生態系統的穩定進而威脅到微生物多樣性并可最終通過食物鏈影響人體健康。

1 農藥對土壤的污染

農藥是防治農業病蟲害和控制雜草的化學藥品，也是控制某些疾病的病媒昆蟲（如蚊、蠅等）的重要藥劑。但由于農藥種類多，用量大，農藥污染已成為環境污染的一個重要方面。農藥藥對土壤的污染是指人類向土壤環境中投入或排入超過其自凈能力的農藥而導致土壤環境質量降低以至影響土壤生產力和危害環境生物安全的現象。農藥對土壤的污染與施用農藥的理化性質、農藥在土壤環境中的行為及施藥地區自然環境條件密切相關使土壤顆粒與土壤溶液界面上的農藥濃度大于土壤本體中農藥濃度的現象。吸附會降低農藥的活性影響藥效的發揮，同時也阻滯了農藥在土壤中的遷移和揮發。土壤的有機污染作為影響土壤環境的主要污染物已成為國際上關注的熱點有毒、有害的有機化合物在環境中不斷積累到一定時間或在一定條件下有可能給整個生態系統帶來災難性的后果，即所謂的“化學定時炸彈”。其他土壤有機污染物還包括氨基甲酸酯類、有機氮類殺蟲劑和磺酰脲類除草劑，這些種類的農藥毒性較低，但因使用范圍擴大，其對土壤造成的污染亦不容忽視。

現有大量科學研究表明，農藥污染也已經嚴重威脅了食品安全和人畜健康。2012年，浙江省農業科學院農產品質量標準研究所和農業部農藥殘留檢測重點實驗室等單位對浙江省蔬菜生產中主要使用的78種農藥（主要為低毒農藥）進行殘留檢測，發現大量農藥殘留，主要的殘留農藥就有28種。而環境中擬除蟲菊酯類殺蟲劑的殘留會導致哺乳動物免疫系統、荷爾蒙、生殖系統疾病，甚至誘發癌癥，有機氯農藥暴露可能與乳腺癌、阿爾茨海默病、帕金森氏病的發生有關。

2 農藥污染對土壤微生物多樣性的影響

農藥污染通過改變微生物群落結構、影響微生物在農田生態系統物質循環、破壞生態系統穩定等方面最終影響微生物生態多樣性。微生物群落是指由一定種類的微生物在一定的生境條件下所構成的有機整體，土壤中包含有四種比較重要的微生物類群：細菌、真菌、放線菌和藻類。土壤受到農藥污染后，會擾亂微生物類群的正常秩序，主要表現在微生物生物量、群落結構、群落的物種多樣性等方面的影響。微生物群落結構是指群落內各種微生物在時間和空間上的配置狀況，優化的配置能增加群落的穩定性，表現為良性發展。但是由于農藥污染，就會影響這種良性發展，對群落的結構產生破壞影響。微生物是土壤酶的形成與積累的主要動力，在微生物的生命活動過程中，向土壤分泌大量的胞外酶，在其死亡后，由于細胞的自溶作用把胞內酶也釋放到土壤中，因而在土壤生態系統中發揮至關重要的中心作用。土壤微生物的組成和土壤酶活性可以作為污染的重要指標，土壤受到污染后，土壤微生物組成發生變化，土壤酶活性受到抑制，進而影響微生物在物質循環中的功能。

農藥污染影響土壤微生物物種多樣性，其影響常常表現有直接的或間接的、抑制的或促進的、暫時的或持久的等多種類型。低量施用殺蟲劑或除草劑對土壤微生物多樣性的影響不大，但是如果大量施用，則會抑制甚至消滅某些敏感微生物，從而對微生物群落的組成起到選擇作用。低濃度甲基對硫磷對土壤微生物數量影響不大，添加100和500mg/L甲基對硫磷能明顯增加土壤細菌的數量，甲基對硫磷通過抑制或者殺滅某些種類土壤細菌，大大促進土壤生態系統中部分種類細菌的增殖[2]。土壤中結合態甲磺 隆殘留物對土壤細菌、真菌具有明顯的刺激作用，而對土 壤放線菌有強烈的抑制作用[3]。苯噻草胺能促使好氧細菌數量的增加，但不利于真菌和放線菌的生長[4]。

3 利用農藥污染對土壤微生物多樣性進行監測

以土壤微生物的種群數量和群落結構的動態變化為主要的觀察指標，明確生物多樣性與土壤環境質量之間的響應關系，達到環境監測的目的。與此同時，篩選和鑒別具有污染修復功能的微生物種類，將其應用到土壤農藥污染的治理當中。在具體的研究過程中，如進行微生物的選擇時，不僅包括常規研究較多的細菌、真菌、放線菌種類，還包括了土壤動物――線蟲的研究，增加了生物監測結果的可靠性和說服力。在對敏感物種進行鑒定時，不僅應用到常規的形態學方法，還將應用分子生物學鑒定方法，加快了鑒定速度，增加了準確性，可以體現出研究方法的先進性。對污染修復研究中，不僅要關注污染物的修復效果和經濟成本，還要對應用過程中的安全性進評價，充分體現出以人為本的理念和注重環境效益、經濟效益和社會效益相統一的思想。

綜上所述，農藥污染可以影響土壤微生物的多樣性。通過對農藥污染影響土壤微生物多樣性的研究，可以盡量減少或者避免農藥污染對環境的影響，保持微生物的多樣性，從而為農業耕作和農業生產提供科學依據。

4 生物監測的應用前景

生物監測是環境監測領域的新興技術，主要是利用生物個體、種群或群落對環境污染或變化所產生的反應，從生物學的角度對環境污染狀況進行監測和評價。生物監測技術的發展最早可追溯到20世紀初，Koikwitz和Marsson提出的“污水生物系統”，50年代后，該技術逐漸被少數國家用于水質和大氣環境污染監測。生物監測技術依靠區別于傳統物理化學監測方法的獨特優勢，如監測的敏感性、長期性、連續性、經濟性、非破壞性、綜合性等特點，近年來發展迅速。而我國在這方面的研究起步晚，上世紀80年代才開始將該技術應用于環境監測，迄今為止，相關體系仍不標準、不健全，尤其在土壤環境質量的評價和監測中的應用，更是少之又少。利用土壤微生物的種群數量和群落結構的動態變化為主要的觀察指標，明確生物多樣性與土壤環境質量之間的響應關系，達到環境監測的目的，將為環境污染監測和環境污染物的有效治理提供理論基礎。

【參考文獻】

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隨著污染物種類的增加，土壤污染表現出機理上的復雜性、形式的多樣性和范圍上的擴大化，土壤通過與大氣、水的交換以及通過農作物等與人直接或間接的接觸對人類的健康產生了極大的威脅。國內外環境工作者對此進行了大量的研究，逐漸認識到土壤中的污染物之間具有伴生性和綜合性，即不同污染物之間產生聯合作用，如：協同、相加、拮抗等，形成了復合污染。目前，無機-有機復合污染是我國污染土壤的基本特征之一，且土壤中重金屬污染一般濃度相對較高，而有機污染物的濃度則比較低。

土壤復合污染研究已成為環境科學發展的重要方向之一，隨著研究方法和技術手段的進步，以前研究中探討不深的污染治理和修復研究也有了較大的進展。近年來，美國、德國、英國、荷蘭等國家先后投入巨大的人力和財力，深入開展研究污染土壤修復，在物理、化學、化學和聯合修復等方面均取得了相當顯著的成果。

重金屬污染的主要來源為冶煉業、電鍍業，主要重金屬污染物為：Pb、Cd、Cu、Cr、Zn，Ni和As。土壤重金屬復合污染具有幾個特點：①大多數金屬的課移動性較差或遷移距離短；②重金屬在土壤及生物體內蓄積；③重金屬對植物造成的傷害具有潛伏性特征。從污染物的種類出發，土壤中重金屬復合污染發生的主要類型有兩種，分別是重金屬元素之間構成的復合污染和重金屬與有機污染物所構成的復合污染。

污染土壤修復是指利用物理、化學和生物手段，轉移、吸收、降解和轉化土壤中的危險污染物，使其濃度降低到可以接受的標準，或將有毒有害的污染物轉化為無毒無害的物質。通過現有重金屬污染土壤修復資料表明，對于重金屬污染土壤的修復技術有物理修復、化學修復和生物修復、聯合修復以及農業生態修復等。

物理修復方法主要有溶液淋洗法、物理工程措施、凍融法、固化穩定法和電動力法。溶液淋洗法是把土壤固相的重金屬轉移到土壤溶液中，在運用當中，常配合使用表面活性劑以提高淋洗效果。物理工程措施可以用于土壤重金屬污染嚴重的地區，一些發達國家試行了固化技術和挖土深埋包裝技術，但這種方法工程量大，并伴有污土的處理問題。電動力法主要是用于重金屬污染土壤，在歐美一些國家發展很快，已經進入商業化階段。其基本方法是將電極插入受污染的土壤場地或地下水區域，通過施加微弱電流，從而形成電場，利用電場產生的各種電動力學效應（包括電滲析、電遷移和電泳等）驅動土壤污染物沿電場方向定向遷移，從而將污染物富集到電極區，然后再進行集中處理或分離。作為一種新興的原位修復技術，在污染土壤尤其是重金屬污染土壤的修復中，電動力學已經顯示了其高效性，尤其在傳統方法難以治理的細粒致密的低滲性異質土壤以及不能改變地上環境的區域（如受污染區域上部有重要建筑物）修復中有獨特的優勢，且成本低于傳統方法，適和無機/有機污染的飽和或非飽和土壤。

化學修復的原理與物理修復相比，利用了污染物的化學性質達到去除的目的?；瘜W方法主要包括氧化法、還原法、溶劑萃取法和土壤改良劑投加技術等。表面活性劑增效修復（SER）是利用其的增溶-洗脫作用，提高土壤中污染物的溶液濃度，改善其生物可利用性，以達到修復的目的，在修復土壤有機物方面已經有所研究并取得了一定的效果，但是表面活性劑的二次污染和生態安全問題限制了它的廣泛使用。

生物修復是指利用土壤中的植物、動物、微生物以及植物與微生物的綜合體，吸收、富集或轉化土壤中的污染物質，從而最終達到清除土壤中污染物的一類技術總稱。生物修復是污染土壤修復方法的主體，其中應用最為廣泛的是微生物和植物修復。同物理、化學方法相比，生物修復具有土壤理化特性破壞小、污染物降解高、二次污染小、處理成本低、應用廣泛等特點，隨著土壤修復要求的逐步提高，生物修復技術的推廣得到了迅猛發展。

生物修復技術分為植物修復、動物修復和微生物修復。目前，用于修復的生物主要是植物和微生物，另外還有少量的原生動物。植物修復方法主要是利用了植物對污染物的吸收、降解、轉化和揮發等。微生物修復機理包括生物吸附、細胞代謝、表面生物大分子吸收轉運、生物吞飲、沉淀和氧化還原等?，F在在實際應用中，最常見的是根際修復。根際修復是利用土壤中的微生物、植物、菌根真菌及其相互作用的根際和菌(絲)際環境，有效地降解土壤中的污染物。它克服了微生物修復和植物修復污染土壤的不足，是污染物植物修復的縱深研究，是一種復合的生物修復技術。根際修復具有經濟、有效、實用、美觀、原位非破壞型、無二次污染、可大面積應用等獨特優點而越來越受到人們的重視，是目前最具潛力的土壤生物修復技術之一。

菌根修復是根際修復中的一種，與其它生物修復方法相比，菌根修復的優點有，通過外延菌絲顯著增加了菌根與土體的接觸面積。據報道外延菌絲與土體的接觸面積可超過300m2；菌根和菌絲周圍特殊的土體條件，為微生物生長和繁殖提供了良好環境，樹木每克外生菌根可分別支持106個好氧細菌和102個酵母；在生物數量方面，菌根際微比周圍土體高1000倍。菌根條件下，菌根與土體接觸面積的擴大和微生物數量的增多為其修復污染土壤提供了良好基礎。叢枝菌根(AM)是叢枝菌根真菌(AMF)與植物根系相互作用的互惠共生體，在自然界中分布最廣的一類菌根，AM真菌能與陸地上絕大多數的高等植物共生。

聯合修復就是共用多種修復技術或以一種修復技術為主，輔以其他方法將土壤中的污染物去除。目前土壤污染大多屬于復合污染，單一修復方法難以解決復合污染土壤修復問題，所以通過不同修復方法的組合可以滿足污染土壤修復的實際需求。物理和化學聯合修復彌補了某些修復方法存在的不足，提高了污染物降解速率，降低了修復費用；生物修復與物理化學修復聯合的方法主要是以一種修復技術為主，其他的為輔來完善修復技術，如微生物進一步降解物理修復中的污染物使其去除效率更高；化學和生物聯合修復也是為克服其不足而創造的，它常常利用某些化學物質加快生物降解過程或強化植物對污染物的吸收降解能力等。

篇9

對此，業內水環境治理專家強調，“水是生態環境中的一員，水污染的治理不能僅停留在簡單的截污、綠化上面，還應當同整個水環境的恢復和改善緊密結合起來?！?/p>

水質反復為哪般？

去年6月，廣州市環保局在官方網站上公布了首批50條河涌5月份的水質監測信息。監測信息顯示，廣州中心城區的31條河涌中僅有荔灣區的大沙河達標。50條河涌的達標率只有22%，且多集中在郊區。

事實上，早在2009年初，廣州市政府便定下計劃表，承諾至2010年6月底，共投入486.15億元進行污水治理和河涌綜合整治工程，整治工程平均1天吞入資金1億元。但如今三年過去，整治結果卻令人大跌眼鏡。此前投入10億元治理，被廣州當做樣板工程的東濠涌，亦尷尬地處于劣五類水之列。

淡水河、石馬河（以下簡稱“兩河”）的環境污染治理工作一直是廣東省水污染防治的重點。2008年，廣東省人大常委會相繼將“兩河”整治工作列入重點督辦，加快深、莞、惠三市對河流污染的整治進程，開展了河涌整治、工業污染源治理、生活污水處理、兩岸環境美化等一系列措施。經過5年聯合綜合整治，到2012年底，淡水河水質達到了階段性目標，石馬河水質顯著改善。

不過，前不久在廣東省人大常委會組織的“兩河”流域實地調研時卻發現，“一些支流景觀做得很不錯，但是污水黑臭，形成了強烈反差?！?廣東省環境監測中心的監測數據也顯示，2013年“兩河”部分河涌水質出現反彈。

投入巨資、花費大量人力和物力時間的水環境整治，為何結果總不盡人意呢？“在目前的社會環境和經濟條件下，截污、清淤和調水補水這種‘老三樣’的治理模式還不能根本消除河道污染、消除黑臭?！睆V州市振鴻科展環?？萍加邢薰靖呒壒こ處熇栀s桓指出。

很多地方治水主要搞兩邊綠化、硬化，河道非常漂亮，但是并沒有考慮水怎么變清的問題。另一方面，專家也提到，面對幾十年積累的嚴重污染，短期內實施高強度、大規模的治水工作，往往只是治標不治本。

利用微生物或為治理良策

面對傳統治水方式出現的尷尬局面，很多地方紛紛推陳出新，希望能夠尋找到一條行之有效的道路。

2009年，南京市鼓樓區率先實施了微納米氣泡治污法。這種治污方法是通過在水下安裝一個微納米氣泡機，氣泡機在河道中發出一個個微米納米級的小氣泡，氣泡在水里“暢游”直至破滅。氣泡在這個“暢游”過程中能夠和污染物結合生成CO2、N2和水。然而，使用這種方法，每800米的河段就要花去320萬元，這只能作為一個補充治理措施。如果分流工程沒有全部完成，污水直接進入河道，治污效果還會大打折扣。鼓樓區臨河居住的市民就指出，這個河道盡管治理了，但黑臭依舊。

而一直讓人們津津樂道的植物治污，結果又是怎樣的呢？秦淮河復成河就是采用植物治污方法來凈化水體，但是附近居民卻表明，雖然河面上種了美人蕉、鳶尾草，看起來是漂亮了很多，但感覺這些對水體凈化沒有起到多大的作用，河面還是時不時飄來一些臭味。而且垃圾進入這些植物里就很難被沖出來，后來這些被植物撤除了反而感覺水更干凈些。對于這種植物治污法，南京師范大學的濕地專家則表示，也許治污效果遠不及景觀效果，而且要想讓水變清，還需要其他治理方式來搭配。

生物膜法是目前污水處理中較為熱門的技術，生物膜上棲息著大量的細菌和真菌類微生物及原生動物。當污水進入濾池，通過濾料表面時，生物膜大量地吸附水中各種有機物，伴隨著氧氣的溶入，膜上的微生物將有機物分解，其代謝產物隨水流走，產生的CO2等氣體從水中逸出進入大氣中，從而使污水得到凈化。不過，當生物膜長到一定厚度時，老化的生物膜活性會降低并脫落，所以生物膜并不是永久的，而是不斷地形成，不斷地脫落，要不斷地更新著。這樣的治水方法效果比較理想，但其后期維護費用是相當高的。

事實上，有業內人士就曾提到，按照生態學的方法，治理河道有兩點很重要，首先要讓水體中有足夠的溶解氧，其次就是要有生物載體，能夠讓各種微生物附著，這些微生物進行新陳代謝作用，吸附、消化、分解污水中的有機和無機污染物，這樣出來的水就相對干凈了。

根據這一原理，國外一些國家將微生物運用到了治水工作中，實現了水質的不斷凈化、水生態基本能恢復如初。因為微生物對有機化合物有著強大的分解能力，這些“天然的環境衛士”以污染物為食，像碳水化合物類污染物、蛋白質類污染物，都能被各種微生物分解，為它們的生長繁殖提供能量。

專家指出，微生物的體積小，但相對來說，表面積卻很大，繁殖力亦是驚人，能不斷與周圍環境快速進行物質交換。污水具備微生物生長繁殖的條件，微生物能從污水中獲取養分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。這樣的技術不僅能帶來經濟效益，更重要的是，它不會對湖泊造成二次污染。

“土著”微生物為河道減負

2009年4月，一個工程項目在南涌一段約500米的水域進行，經過3個月的治理，南涌這段水域基本消除了黑臭，水質也得到明顯改善，順利通過廣州市荔灣區環保局的驗收。該項工程就是采用原位生物（生態）綜合治理修復技術進行治污，這項工程的成功驗收，使得南涌成為了當時的一條“樣板河”。負責這一項目的廣州市振鴻科展環?？萍加邢薰矩撠熑讼蚬P者透露，這種原位生物（生態）綜合治理修復技術是在河涌的基礎上，通過曝氣設備及生物巢，發揮多種“土著”微生物的協同、消解等作用，控制和消除河涌外源和內源污染，為河道“減負”。

原位生物（生態）綜合治理修復技術，是一種適用于河道消淤和水生生態修復的微生物技術。這一技術在傳統治水的基礎上，將人工選育出來的高效降解“土著”微生物投入河流、湖泊中，結合增氧富氧技術，形成高效微生物降解體系，快速削減受污染的河流、湖泊中的污染物，使水質快速改善，迅速消除黑臭現象，重建河流、湖泊良性生態平衡。

該工程的技術總監黎賡恒提到，河道污染嚴重、河底淤泥大量沉積、有機污染物及過剩的營養物質是造成河道黑臭的直接原因之一。因此，利用“土著”微生物分解污染物，恢復水生生態可能成為未來治水的一個發展方向。

業內人士指出，與其他同類技術相比，原位生物（生態）綜合治理修復技術更強調原位治理，主要是從河流、湖泊里提取“土著”微生物進行篩選培育，其中活性微生物濃度最高可達到2000億個/ml，為目前國內最高水平，利用“土著”微生物為主的治理也可避免外來物種入侵，保證生態安全。

篇10

一、我國生態環境現狀 二、現代生物技術與環境保護

現代生物技術是以DNA分子技術為基礎,包括微生物工程,細胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術的總稱。現代生物技術不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視,發展十分迅猛。與傳統方法比較,生物治理方法具有許多優點。首先,生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。其次,利用發酵工程技術處理污染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉移而造成重復污染,因此生物技術是一種既安全又徹底的手段。再次,生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質,其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數生物治理技術可以就地實施,而且不影響其他作業的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡便等優點。所以,當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理以及有毒有害物質的無害化處理等各個方面。

三、現代生物技術在環境保護中的應用

(一)污水的生物凈化

污水中的有毒物質其成分十分復雜,包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質,使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶,是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合,將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器,用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定,可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等,此方面國內外成功的例子很多,如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶,以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于處理對硫磷廢水,去除率達95%以上;近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展,對于含100mg/L廢水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。

(二)污染土壤的生物修復

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性,通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量,激發微生物的活性,由此可以改善土壤的生態結構,這將有助于土壤的固定,遏制風蝕、水蝕,防止水土流失。

(三)白色污染的消除

廢棄塑料和農用地膜經久不化解,估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產,若再連續使用而不采取措施,十幾年后不少耕地將顆粒無收,可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境,研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生物、構建高效降解菌;另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因導入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使兩者同時發揮各自的作用,將塑料和農膜迅速降解。同時,還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯,這些聚酯是微生物內源性貯藏物質,可以用發酵方法進行生產,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量,人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造,此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚-羥基烷酸(PHAs),研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種,即將PHAs重組菌進行發酵,在積累大量的PHAs后,加入信號物質,使裂解蛋白產生,細胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內產物PHAs的提取過程,降低提取成本。