第六章污染土壤的生物修复
《土壤污染修复工程》课程教学大纲
《土壤污染修复工程》课程教学大纲Engineering of Soil Pollution Remediation一、课程基本信息二、教学目标（一）知识目标通过该课程的学习能够使学生从理论到实际了解、学习、掌握污染土壤诊断及其方法，土壤污染风险评价与管理，污染土壤的植物修复、生物修复、化学修复、物理修复，污染土壤修复标准，污染土壤修复的技术再造等。
— 1 —（二）能力目标通过课程学习使学生初步具备针对不同的土壤污染问题制定修复方案的能力，并具有对土壤污染修复效果进行评估的能力，训练学生分析问题解决问题的能力。
（三）素质目标提高学生对土壤污染问题的关注，培养学生对土壤环境专业领域的兴趣，为今后在这一领域的继续深造或采用土壤污染修复的知识和技术解决实际问题奠定较扎实的基础。
三、基本要求（一）了解土壤污染的定义、类型、土壤污染物的主要来源及生态危害。
（二）理解无机污染物和有机污染物在土壤中的迁移转化行为及影响因素。
（三）掌握重金属和有机污染土壤植物修复、微生物修复和物理化学修复方法的基本原理、适用范围、优缺点及应用；污染场地土壤修复技术方案的编制。
四、教学内容与学时分配第一章土壤污染概述2学时第一节土壤环境污染知识点：土壤环境污染的概念、特点、危害第二节土壤环境背景值和环境容量知识点：土壤环境背景值、环境自净作用、土壤环境容量第三节土壤污染物与污染源知识点：土壤污染物、土壤污染源、土壤污染类型第四节土壤污染物的迁移转化特征知识点：土壤环境污染发生的机制、污染物在土壤中的环境行为本章小结重点：土壤污染的概念、土壤环境背景值和环境容量、土壤污染源、有机和无机— 2 —污染物的迁移转化规律难点：土壤环境容量、有机和无机污染物的迁移转化规律思考题：何谓土壤背景值及其应用? 简述土壤中污染物的化学行为。
作业：查阅资料总结山东省的土壤环境污染状况?建议教学方法：探究式教学第二章土壤环境的无机污染4学时第一节土壤重金属污染知识点：土壤重金属污染的来源、土壤重金属污染的生态环境效应、重金属污染在土壤中的环境行为及影响因素第二节土壤的非金属污染知识点：土壤非金属污染的生态环境效应、非金属污染在土壤中的环境行为及影响因素第三节土壤的放射性元素污染知识点：土壤放射性污染物的生态环境效应、放射性污染物在土壤中的环境行为及影响因素本章小结重点：土壤重金属和非金属的生态环境效应、重金属污染在土壤中的环境行为及影响因素难点：重金属污染物在土壤中的环境行为及影响因素思考题：土壤中Hg的主要存在形态? 土壤中Hg的迁移转化主要受那些因素影响?作业：土壤中重金属镉的主要来源及生态环境效应?建议教学方法：案例教学第三章土壤环境的有机污染4学时第一节土壤的农药污染知识点：农药的种类及性质、农药对土壤的污染、农药在土壤中的迁移转化、农药的生态效应第二节土壤的石油污染— 3 —知识点：石油污染物的组成及危害；石油在土壤中的迁移转化第三节土壤的POPs污染知识点：主要的POPs及危害、POPs在土壤中的迁移转化本章小结重点：土壤有机污染物的种类和来源；有机污染物在土壤中环境行为及影响因素难点：有机污染物在土壤中的环境行为思考题：有机污染物降解的方式有哪些?作业：减少农药对农产品污染的措施有哪些?建议教学方法：案例教学第四章污染土壤的植物修复4学时第一节概述知识点：植物修复的概念、超积累植物、植物修复的基本类型、植物修复的优势与特点、植物修复的局限性第二节植物根际圈及根分泌物的作用知识点：根系分泌物的组成、根系分泌物在污染土壤修复过程中的作用第三节修复植物的筛选与性能改进知识点：筛选条件与过程、植物修复性能改进第四节重金属的植物修复知识点：重金属污染的特点、重金属对植物的伤害与机理、植物对重金属的抗性机制、重金属的提取修复、重金属的挥发修复、重金属的稳定修复第五节有机污染物的植物修复知识点：有机污染物的植物降解、多环芳烃污染土壤的植物修复本章小结重点：植物修复的类型、优势与局限性；修复植物的筛选；重金属污染植物修复的机理；有机污染植物修复的机理。
环境修复工程第6章 污染土壤的微生物修复工程
2020年4月8日5时54分
环境修复工程
第6章 污染土壤的微生物修复工程
目录
6.1 微生物修复概述 6.2 微生物修复机理 6.3 微生物修复生态学原理 6.4 影响生物修复的污染物特性 6.5 污染土壤的微生物修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
环境修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
（2）土壤柱试验
一般以拟修复的污染土壤类型 及耕作层深度，并按相应的疏松程 度（容重）装成土柱。土柱内径至 少5cm以上。
（3）摇瓶试验
在三角瓶中装入培养液进行批 式培养（Batch culture ),监测污染物 的降解情况。
（4）反应器试验
实验室规模的反应器由一个2L的 容器构成（见图6-2 ) 。
5）有关的管理法规，根据相应的法规确立修复目标。
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环境修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
⑵技术查询
在掌握当地信息后，应向有关单位（信息中心、信息网站、大专院校、科研 院所等）咨询是否在相似的情况下进行过微生物修复处理，以便采用或移植他人 经验。例如，在美国要向“新处理技术信息中心” ( Alternative Treatment Technology Information Center , 简称 ATTI) 提出技术查询。
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
6.1.6 微生物修复工程设计
微生物修复是一项系统工程，它需要依靠工程学、环境学、生物学、生 态学、微生物学、地质学、土壤学、水文学、化学等多学科的合作，为了确 定微生物修复技术是否适用于某一受污染环境和某种污染物，需要进行微生 物修复的工程设计。
全文-《中华人民共和国土壤污染防治法》
全文|《中华人民共和国土壤污染防治法》2018年8月31日第十三届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过。
以下是全文：中华人民共和国土壤污染防治法(2018年8月31日第十三届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过)目录第一章总则第二章规划、标准、普查和监测第三章预防和保护第四章风险管控和修复第一节一般规定第二节农用地第三节建设用地第五章保障和监督第六章法律责任第七章附则第一章总则第一条为了保护和改善生态环境，防治土壤污染，保障公众健康，推动土壤资源永续利用，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展，制定本法。
第二条在中华人民共和国领域及管辖的其他海域从事土壤污染防治及相关活动，适用本法。
本法所称土壤污染，是指因人为因素导致某种物质进入陆地表层土壤，引起土壤化学、物理、生物等方面特性的改变，影响土壤功能和有效利用，危害公众健康或者破坏生态环境的现象。
第三条土壤污染防治应当坚持预防为主、保护优先、分类管理、风险管控、污染担责、公众参与的原则。
第四条任何组织和个人都有保护土壤、防止土壤污染的义务。
土地使用权人从事土地开发利用活动，企业事业单位和其他生产经营者从事生产经营活动，应当采取有效措施，防止、减少土壤污染，对所造成的土壤污染依法承担责任。
第五条地方各级人民政府应当对本行政区域土壤污染防治和安全利用负责。
国家实行土壤污染防治目标责任制和考核评价制度，将土壤污染防治目标完成情况作为考核评价地方各级人民政府及其负责人、县级以上人民政府负有土壤污染防治监督管理职责的部门及其负责人的内容。
第六条各级人民政府应当加强对土壤污染防治工作的领导，组织、协调、督促有关部门依法履行土壤污染防治监督管理职责。
第七条国务院生态环境主管部门对全国土壤污染防治工作实施统一监督管理;国务院农业农村、自然资源、住房城乡建设、林业草原等主管部门在各自职责范围内对土壤污染防治工作实施监督管理。
地方人民政府生态环境主管部门对本行政区域土壤污染防治工作实施统一监督管理;地方人民政府农业农村、自然资源、住房城乡建设、林业草原等主管部门在各自职责范围内对土壤污染防治工作实施监督管理。
第六章 污染土壤修复原理与方法-化学修复
因此，减少修复时间和处理费用。
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四 原位化学还原与脱氯修复技术
主要包括： l 概述； l 还原剂； l 系统设计； l 原位化学可渗透反应处理墙。
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1 概述
Ø原位化学还原与脱氯修复技术（in-situ chemical reduction and reductive dehalogenation remediation）
l 过氧化氢 l 高锰酸盐 l 臭氧
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Ø 氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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氧化剂的分散技术
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3 H2O2 作为氧化剂的化学氧化修复技术
Ø双氧水曾一度作为一种氧源用于土壤生物修复以促进微生物 的生长，后来它又被用作氧化剂处理土壤中的有机氯化物。 Gates等将双氧水投加到含有TCE和PCE的酸性粘土中，虽然投 加量达到了25.5g／kg土，但反应后PCE的降解率只有48％， TCE的降解率低于72％。
Ø为了提高双氧水的氧化能力，人们开始尝试加入亚铁离子， 形成Fenton试剂，使其在酸性条件下发生以下反应生成 H0·自由基。H0·自由基是一种很强的氧化剂，具有很高的 电负性或亲电子性，可通过脱氢反应、不饱和烃加成反应、 芳香环加成反应及与杂原子氮、磷、硫的反应等方式与烷烃、 烯烃和芳香烃等有机物进行氧化反应
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Ø 反应墙的构筑
处理墙既可以是简单的反应室，也可以是烟囱-门形状。
a) Continuous Barrier (CRB)
b) Funnel-and-gate (F&G) system 51
农药污染土壤的微生物修复探究
Z h o n g f e i n o n g y a o随着科技的发展，为了有效减少病虫害，提高粮食产量，我国的农药使用量正在逐年增加。
但由于施药技术落后，残余农药进入土壤，导致土地污染严重。
所以，对土壤农药污染的修复极为重要，所以微生物修复技术逐渐成为人们的重点研究对象。
一、微生物修复农药污染土壤的意义根据我国环境检测部门的研究数据显示，我国的农药使用量平均为每年 万吨以上，有一千万公顷以上的耕地受到农药污染。
所以不难发现，我国的土壤污染问题已经到了不得不控制的局面。
而且，农药污染的范围大，类型多，利用传统的药物修复或换土修复很难达到预期目的，并且所耗成本过大。
这时微生物修复的优点就充分的体现出来。
微生物修复可以将农药污染进行降解和转化，使之分解为二氧化碳和水等无毒成分。
同时，部分微生物还可以以分解物作为能源，促进自身的生长于繁殖。
此外，还有一些微生物可以在与其他有机物产生反应的时候，同时降解农药残留，达到降解土壤农药污染的目的。
据美国科学家研究表明，利用微生物技术修复土壤所需要的投资相较于传统物理化学修复要减少三分之一到五分之一，所以微生物修复技术是廉价且安全有效的修复手段，对保护耕地，促进土地资源健康持续发展有着不可忽视的作用。
二、农药污染土壤的微生物修复的方法农药污染土壤的微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两种方式。
将两种修复方法有机结合，可以优势互补，获得更好的修复效果。
、原位修复原位修复就是在污染源原地对土壤进行修复的过程。
利用这种方法修复土地，主要是通过土著微生物或人为引进的外源微生物的吸收、吸附、沉淀以及转化的作用，改变土壤中农药污染物的化学特性，使其在土中迁移或转化，从而达到降低土壤中毒性的作用。
同时，有些微生物可以将污染通过降解变为无害物质，甚至可以将其转化，来增加土壤的养分。
原位修复技术主要可以分为生物强化法、生物通风法、土地耕作法及化学活性栅修复法四种。
生物强化法。
土壤污染的微生物修复
引言概述：土壤污染是当前全球面临的一项重大环境问题，由于人类活动以及工业化进程的加速推进，土壤中的污染物质不断增加，对生态系统和人类健康产生了严重影响。
传统的土壤修复方法主要依赖于物理化学处理，以去除或稀释污染物质。
这些方法存在成本高、效率低等问题。
近年来，发展起来的一种新兴技术——土壤微生物修复技术，开始受到广泛关注。
本文将重点探讨土壤污染的微生物修复技术，探讨其原理、应用和前景。
正文内容：1.微生物修复技术的基本原理1.1微生物降解机制1.2微生物促进污染物转化的作用1.3微生物修复技术的优势2.微生物修复技术的应用范围2.1石油污染土壤的修复2.1.1原位微生物增殖技术2.1.2微生物代谢产物的应用2.2有机污染物修复2.2.1微生物吸附技术2.2.2微生物降解技术2.3重金属污染土壤的修复2.3.1微生物吸附技术2.3.2微生物沉淀技术3.微生物修复技术的关键因素3.1适宜的微生物菌株选择3.2适宜的环境条件3.3适宜的修复流程和操作方式4.微生物修复技术的挑战与进展4.1微生物菌株选择与改良4.2修复效率与速度的提升4.3创新修复技术的研究5.微生物修复技术的前景与应用前景5.1可持续发展与环境友好5.2经济效益与社会效益5.3与其他修复技术的结合应用总结：土壤污染的微生物修复技术作为一种新兴的治理方法，具有许多优势和应用前景。
通过降解和转化污染物质，微生物修复技术可以有效地恢复土壤的生态系统功能，并减轻对人类健康产生的影响。
微生物修复技术仍面临一些挑战，例如微生物菌株选择与改良、修复效率与速度提升等。
未来，通过不断的研究和创新，微生物修复技术有望在土壤污染治理领域发挥更大的作用，为实现可持续发展和环境友好目标做出贡献。
重金属污染土壤的微生物修复技术
重金属污染土壤的微生物修复技术重金属是指密度大于5克/厘米³、原子质量较大、化学性质相对固定的金属元素，如汞、铅、镉等。
大量的重金属污染土壤会对环境和人类健康造成极大威胁。
土壤中的重金属主要来源于工业排放、农药、化肥和矿渣等，这些物质大多是全球性的污染源。
如何有效地治理重金属污染土壤是今天科学界的重要研究课题，微生物修复技术为解决该问题提供了一种新途径。
微生物是指细菌、真菌、原生动物、病毒等单细胞或多细胞的微小生物，它们具有分解、转化、去除重金属和筛选/激活细胞因子等功能。
微生物修复技术是指人类利用微生物的这些功能，通过生物化学途径处理、降解、转化或去除污染物质的一种方法。
针对重金属污染土壤，微生物修复技术主要有以下几种形式：一、植物-微生物协同修复技术植物-微生物协同修复技术是指将适应重金属污染的植物种植在污染土壤中，在根系部位添加特定微生物，协同修复重金属污染土壤。
植物的根系和微生物污染土壤中的重金属元素反应，将重金属元素吸收到植物根系中，再通过植物与微生物相互作用、去除或稳定重金属元素。
世界上已经有很多对植物-微生物协同修复技术进行的研究和应用，其中反应最为明显的是超微镉芥（Thlaspi caerulescens），它能够在高浓度重金属污染土壤中使其种子发芽和茎叶生长，并且吸收大量的重金属元素，植物根系产生的有机物可以使重金属元素发生还原，微生物则可促进这一作用。
二、生物富集污染物技术生物富集污染物技术是指通过微生物的代谢活动，选择有强化学亲和力的特定微生物，将其加入到污染土壤中，使其富集组成有机物的重金属元素。
微生物修复技术的富集作用可以大大提高重金属污染土壤中有机物的浓度，进而进一步降解重金属污染物。
目前，这种微生物修复技术已经在污染土壤中得到了广泛应用，其中一个例子就是使用硫氧化菌来消除羟基氯苯的污染。
三、模拟显微环境修复技术模拟显微环境修复技术是指将特定微生物加入到重金属污染土壤中，通过制造适于微生物呼吸代谢的氧气和微生物的饲料，形成模拟显微环境，创造一种抵御重金属污染的新生态。
土壤的生物修复技术
动物修复技术
动物修复技术在国外有较长的研究史，国内的研究仍处于摸索阶 段。它包括两方面内容：① 将生长在污染土壤上的植物体、粮食等饲 喂动物，通过研究动物的生化变异来研究土壤污染状况；② 直接将土 壤动物，如蚯蚓、线虫类饲养在污染土壤中进行有关研究。 土壤动物在土壤生态系统中起着分解有机质、改变土壤理化性质 保持土壤持水性和通透性、熟化土壤、促进物质循环等重要作用。注 意到蚯蚓等少数几种土壤动物对土壤熟化和修复起到的有利作用，尤 其是蚯蚓，它是土壤中最常见的杂食性环节动物。它在土壤中不断钻 洞挖穴，不断吞食含有机物质的土壤。每年经蚯蚓消化道排出的泥土 每公顷约为8~12t，这些泥土是蚯蚓吞食的土壤经蚯蚓体内丰富的酶系 统的作用后， 而形成颗粒状的高度融合的有机无机复合肥——蚓粪。 这些营养丰富的颗粒物以及蚯蚓本身运动对土壤的机械作用不仅改良 了土壤的肥力同时提高了土壤的透气性和吸附能力。研究表明，蚯蚓 的钻洞行为可使土壤的空气含量从8%提高到30%，土壤孔隙率从30%, 提高到60%。由于蚯蚓是生活在潮湿的土壤中，通过皮肤进行呼吸。
• 3、植物——微生物的联合修复：高等植物一方面 可以提供土壤微生物生长的碳源和能源,同时又可 将大气中的氧气经叶、茎传输到根部,扩散到周围 缺氧的底质中,形成了氧化的微环境,刺激了好氧微 生物对有机污染物的分解作用。另外,高等植物根 际渗出液的存在,也可提高降解微生物的活性。 • 有研究者运用植物和细菌共同组成的生态系统有 效地去除了土壤中的多环芳烃（PAHs）、三氯乙 稀等有机污染物。
生物修复污染土壤技术的应用
以土壤重金属污染的生物修复为例
ห้องสมุดไป่ตู้
1、 微生物对重金属污染的修复：对于某些重金属 污染的土壤,可以利用微生物来降低重金属的毒性。 研究表明,细菌产生的特殊酶能还原重金属,且对 Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有亲合力。如 柠檬酸杆菌产生的酶能使Cd形成难溶性磷酸盐。 有研究者选用从10mmol/LCr6+、Zn、Pb的土壤 中分离出来的菌种能够将硒酸盐和亚硒酸盐还原 为 胶态的Se,能将Pb2+转化为Pb,胶态Se与胶态 Pb不具毒性,且结构稳定。
污染土壤的生物修复技术
污染土壤的生物修复技术第一章：污染土壤对环境和人类的危害土壤污染是指土壤中存在有害化学物质或化学物质的浓度超过环境质量标准，导致土壤质量下降，对生态环境和人类健康产生不良影响。
土壤污染主要来源于农业、工业、生活废弃物等多个方面。
土壤污染不仅会破坏土地自然生态系统，还会影响周围自然环境和人类健康。
当有害物质进入土壤中，它们很容易被传递到食物链的顶端，对人体产生影响，严重的污染将会导致土地的使用受限、人类健康受损和地球生态失衡。
因此，保护土壤是保护大自然，保护人类健康的必要手段。
在土壤污染的防治工作中，生物修复技术作为一种重要的方法，日益受到人们的关注和重视。
第二章：生物修复技术的定义生物修复技术 (bioremediation) 是指通过利用生物物种对土壤污染物的吸收、代谢、转化或分解，达到降低或除去土壤污染物的目的，达到对土壤进行生态修复，恢复土壤自然状态的技术方法。
生物修复技术主要有两种方式：一种是使用天然物种，另一种是使用转基因生物。
天然物种即天然微生物、植物和动物，而转基因生物是通过基因工程手段改造而来的生物物种。
第三章：生物修复技术优缺点分析1. 优点(1) 对环境的破坏性小：生物修复技术不会像土壤热解、化学污染源治理和还原法治理等技术那样，对土壤和周边生态环境造成破坏。
(2) 高效：生物修复技术具有修复时间段短、修复效果显著的特点。
(3)成本低：与传统的土壤污染修复方式相比，生物修复技术的费用要低很多。
2. 缺点(1) 修复速度慢：修复土壤需要时间较长，可能需要几年才能完成。
(2) 适用性有限：不适用于所有种类的污染，有些污染物可能无法通过生物修复技术去除。
(3) 影响不稳定：受气候、土壤和生态环境的影响较大，影响其稳定性和微生物的分解功能。
第四章：生物修复技术的应用1. 微生物修复技术微生物修复技术是利用各种微生物菌种，对各种污染物进行生物降解，可以达到去除污染物的目的。
微生物修复技术可以分为自然微生物修复技术和人工增强微生物修复技术两种方法。
重金属污染土壤的生物修复技术
重金属污染土壤的生物修复技术在地球上，有一种非常重要的自然资源，那就是土壤。
土壤是生命的基础，它是植物生长和发育的根基，是微生物和动物生活的场所，同时也是人类粮食和原料的来源。
但是，随着城市化和工业化的发展，很多土地受到重金属污染，给土壤生态环境带来严重威胁。
如何治理重金属污染土壤，成为一个紧迫的问题。
生物修复技术是当前研究的热点之一，能够利用一些细菌、真菌或植物等生物体，将重金属离子转化为无害的物质或固定化。
一、重金属污染土壤的成因重金属是人体和动物所需要的微量营养元素之一，但过量摄入会对生命体造成危害。
随着现代工业的发展，许多化学工厂和电厂排出的废水中含有重金属物质，这些物质经过一段时间的累积最终被排放到土壤中，导致土壤受到严重的重金属污染。
此外，行业排放、生活废弃物和农业活动也是造成土壤重金属污染的主要原因之一。
二、生物修复技术的应用生物修复技术是一种基于生物体代谢特性的治理方法，其原理是将活体或其代谢物添加到污染土壤中，利用微生物、植物和真菌等生物体，对重金属进行降解、吸附、转化或固定化，从而达到治理重金属污染的目的。
在生物修复技术中，主要应用的生物体包括：土壤细菌、真菌、高等植物等。
1. 土壤细菌土壤细菌是一种微生物体，他们可以在各种环境中生存并能够对重金属进行吸附和转化。
在土壤中引入一些具有重金属抗性的细菌，如酸中铅杆菌、放线菌等，可以通过细菌抗性及其腐殖物、鞭毛、膜等物质对重金属进行微生物脱色技术和颗粒吸附技术，降低了重金属在土壤中的浓度。
2. 真菌真菌是一类广泛存在于自然界中的真核微生物，它们利用固有的抗性、吸附性等特点，可以将重金属转化为低毒、低残余性的化合物，从而在土壤修复中发挥积极作用。
目前，利用真菌修复污染土壤的方法主要有养殖方法和原位修复两种，而植物生物修复技术则是目前应用最广泛的重金属污染土壤修复方法。
3. 高等植物植物农田配置是把具有重金属抗性的植物种植在受污染的土壤上，通过植物对土壤中的重金属进行吸收、固定、还原等过程，降低重金属含量，同时改善土壤环境，提高土壤质量。
污染土壤微生物修复技术_刘张
18生物技术世界 ＢＩＯＴＥＣＨＷＯＲＬＤ微生物土壤修复是利用土著或者外源微生物群,在适宜的环境条件下,促进或强化微生物降解功能,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[1]。
与物理化学和植物土壤修复技术相比,因具有:(1)经过修复的土壤环境的物理、化学和生物学性质基本保持不变,甚至会优于原有土壤的性质;(2)最大限度地降低污染物的浓度;(3)处理形式多样,可就地处理;(4)环境影响小;(5)修复成本费用低;(6)应用限制较小等优点,微生物修复技术广泛地应用于污染土壤的修复中。
１ 土壤微生物修复技术的原理1.1 土壤环境的自净作用土壤环境的自净作用是指在自然因素作用下,污染物的数量、浓度或毒性通过土壤自身的净化机制降低的过程。
根据自净作用机理不同,土壤的自净作用分为物理、物理化学、化学和生物净化作用四种。
1.2 土壤环境的污染过程物质和能量输入土壤体系后,在土壤中发生迁移、转化和积累,从而影响着土壤环境的组成、结构、性质和功能;同时土壤也向环境中输出物质和能量,并不断地影响环境的状态、性质和使用功能。
正常情况下,两者之间处于一种稳定的动平衡状态。
但当生产和生活中产生的污染物质通过各种途径进入到土壤中,污染物的数量及进入土壤的速度超过了土壤环境自身的净化能力,土壤的自净作用无法完成,就会造成污染物的积累,从而引起土壤正常功能的紊乱和土壤质量的下降。
由于土壤环境中污染物质还会发生迁移和转化,还会引起大气、水体和生物污染。
图1 污染物在土壤中的迁移和转化1.3 影响微生物土壤修复的因素(1)受体土壤特性:土壤是由固、液、气三相组成的分散体系,土壤的孔隙度和质地、土壤酸碱度、化学平衡、氧化还原等物化性质都影响着土壤的微生物修复技术。
(2)污染物的特性：污染物的理化特性决定了污染物的溶解性、分子排列、空间结构和化学功能团等特征,这些特征决定了土壤污染物的微生物可利用性及生物降解的难易程度。
生态修复工程PPT课件
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西方的生态工程概念
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我国生态工程与西方生态工程的差异
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基塘系统水陆相互作用中的物质循环
8
生态工程的特点
从自然界获取主要资源和能源
以植物储藏的太阳能为主要能源，以自然存在的物种为主要设备
目的多元化
防治污染、保护改善环境；取得社会与经济效益
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处理对象的整体性
按照生态系统内在的联系（系统各要素间的相互作用）与开放性（系统与所 处环境之间的物质、能量与信息交换）将系统及其所处环境作为整体进行处 理
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湿地生态恢复工程
问题：湿地的缩小和破坏 对策：控制污染、退田还湖
案例：江西鄱阳湖湿地生态恢复工程
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当初人们围湖造田
主要原因：我国历来人多地少，在 “以粮为纲”的年代，围湖造田，种 植农作物，以生产更多的粮食；片面 强调经济发展，没有认识到湖泊的巨 大生态调节功能也是重要原因。
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退耕还湖不仅包括退耕地为湖区，还包括退耕后 湖区上游以及湖区周围的生态环境保护工作；地处 湖区上游的人们保护环境，减少水土流失和水污染。 例如,减少工厂、生活污水往水体中的排放，农田中 减少化肥和农药的施用量等。
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流域和区域的生态治理与开发的生态工程
在现有资源基础上，通过低耗、高效和持续地利 用流域内的自然资源，如将治坡、治沟、修梯田 与发展草业、牧业、林业等相结合，实现农村经 济向集约型经济的转变。在良好的自然和半自然 生态系统区域开发生态旅游，促进区域生态、经 济和社会的全面发展
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主要内容
生态工程概述 污染环境的生态工程修复的原理 污染环境的生态工程修复的技术
退化生态系统：
《资源环境与可持续发展》06-3 固废处理+土壤污染防治
危险固体废物的处理方法
➢ 填埋法 ➢ 焚烧法 ➢ 固化处理：水泥固化法、塑料固化法、水玻璃固化法、沥青固化法
国内外各种处理方法现状和发展趋势
类别
中国现状
国际现状
国际发展趋势
城市垃圾 工矿废物
填坑、堆肥、无害 化处理和制取沼气 、回收废品
堆弃、填坑、综合 利用、回收废品
填地、卫生填埋、焚 化、堆肥、海洋投弃 、回收利用
固体废物的处理方法
（11）物压理实法技术 （2利）用不破外改碎界变技压固力术体作用废于物固的体组废成物和，使结其构容，重只增改大变、体固积体减废小物，形以态便降的低资运源输化 方 成（本3法）、利，分延用包长选外括填技力压埋克术场实服寿、固命体破的废碎预物、处质筛理点技分间术的、。内粉聚磨力、而分使选大块、固脱体水废、物蒸分裂发成、小吸块附的、 过程 根据物质的粒度（筛分）、密度（重力分选）、磁性（磁力 萃 收 ✓箱✓分 弹 选具应回适密、性固选方取用收用 实体纸体）法以等：废于的方袋使物废 、 。及工压固、其的法物 电表序缩体容有纤：积用性不面中 性，维主减成能宜有 （润等主少分要大作，价涡湿， ；要而压有便物电性作恢缩于挤等质流为运复处压输特的分性理一破；小。重选性种碎的要）差资、固异手、源体剪，段光化废切。固电的物破性体。预碎如废（处、金物光理冲属分学技加击分选术工破有选，以碎多）来但。的种、也金不摩常属同擦常细的性作丝分、、为纸回 ✓（使一4固）些体含脱废水物水率的和比较干表高面燥的积废增弃加，物提，高在焚进烧行、热压分实解处、理熔时融等会作产业生的污稳染定性物和浓热度效较率高；的废液。 防常止用粗大的、机锋利械的脱固水体废和物自对处然理干设化备的技损术坏。，前者应用较多。
海洋处置（目前国际公约已管控）
① 海洋倾倒
污染土壤的修复技术简介分解ppt课件
预处理
解吸
固相后处理
气体后处理
适用的污染物：挥发和半挥发有机污染物、卤化或非 卤化有机污染物、多环芳烃、重金属、氰化物、炸药等；
不适用于：多氯联苯、二恶英、呋喃、除草剂和农药、 石棉、非金属、腐蚀性物质。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
典型的土壤清洗系统包括如下几个步骤：
用水将土壤分散 并制成浆状
高压水龙头 冲洗土壤
用过筛或沉降的方法将 不同粒径的颗粒分离
利用过滤或絮凝的方法 使土壤颗粒脱水
利用不同的性质差异 进一步将污染物浓缩
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
一、有机物污染土壤的微生物修复
用微生物方法修复有机污染土壤必须具备两个条件： 一、在土壤中存在能够降解或转化污染物的微生物
二、有机化合物大部分具有可生物降解性
土著微生物
微生物的来源
外源微生物 基因工程菌
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
生物通气系统通常用于那些蒸汽挥发速度低于蒸汽提 取系统要求的污染物。
最适合于：中等分子质量的石油污染物，如柴油和喷 气燃料。分子质量小的如汽油，分子质量更大的如润滑油 都不适用。
例子：美国犹他州的一个空军基地曾采用生物通气法 处理被喷气燃料污染的5000 m3，处理历时2年，处理后土 壤石油烃的含量降低到6 mg/kg，总费用约60万美元。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
污染土壤的生物修复
场地通常是不适用的。
研究进展
以上几种方式中植物提取修复是目前应用最多、 最有发展前景的技术；而植物挥发修复技术仅仅限 于挥发性物质，将这些污染物转移到大气中有没有 环境风险还不确定，因此应谨慎采用；植物稳定修 复仅仅是暂时固定污染物，当土壤环境发生变化时 污染物可能将重新被激活而恢复毒性，因此没有彻 底解决土壤污染问题。
➢ 投菌法：核心是引入新的具有某些特殊功能的微生物，一 般在现有微生物不能降解污染物或降解能力低的情况下考 虑此法
➢ 生物培养法：定期地向污染环境中已经存在的降解菌的需 要．
➢ 研究表明，通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比采 用外援微生物的方法更有效
原位生物修复的基本条件
✓碳源及能源 ✓能高效降解污染物的微生物种群 ✓提供微生物代谢所需的无机营养物 ✓环境介质中合适可利用的水量 ✓适宜的温度 ✓适宜的pH值
生物修复技术的分类
异位生物修复 (Ex-situ bioremediation) 原位生物修复 (In situ bioremediation)
异位生物修复
➢ 异位生物修复是指将被污染介质(土壤、水体)搬 动或输送到它处进行的生物修复处理，但这里的 搬动和输送是低限底的、而且更强调人为控制和 创造更加优化的降解环境
厌氧处理法
厌氧处理法是针对有些污染物如三硝基甲苯多 氯联苯好氧处理不理想、用厌氧处理效果好一 些，但由于厌氧处理条件难于控制，其应用比
好氧处理使用更少。
原位生物修复
➢ 原位修复原位生物修复主要集中在亚表层土壤的生态条 件优化，尤其是通过调节加入无机营养或可能限制其反 应速率的氧气的供给，以促进土著微生物或外加的特异 微生物对污染物质进行最大程度的生物降解，是最常见 的生物修复形式。
污染土壤的植物修复技术
污染土壤的植物修复技术摘要：污染土壤的植物修复是利用绿色植物自身对污染物的吸收、挥发、固定、转化与累积功能，以及为微生物修复提供有利于修复的条件，来转移、容纳或转化土壤中的污染物，降低其对环境的危害。
由于这种方法成本低、效果较好、不破坏环境，因而受到了广泛的关注。
关键词：植物修复特点优缺点展望正文：一、植物修复的基本概念植物修复的基本概念源于它对生物修复过程的重要贡献，一是植物自身对污染物的吸收、固定、转化与积累功能，二是为生物修复提供有利于修复完全进行的条件，从而促进了土壤微生物对污染物的生物降解与无害化。
研究表明，植物直接或间接地对污染物的去除起重要作用。
通过吸附、吸收转入植物组织的途径，植物可以从土壤中带走一部分污染物。
植物代谢过程也能起到转化和矿化污染物的作用。
植物根际圈与细菌、真菌的共生关系，可以增加微生物的活性从而加速土壤污染物的降解。
植物生物修复被专家们普遍认为是一向十分有发展前途的生物修复新技术。
二、植物修复主要类型从原理上来讲，植物修复有六种类型：1、植物富集。
这种技术是利用重金属超富集植物从土壤中吸收重金属，并将其转运到可收割的部位；然后收割植物富集部位，并经过热处理、微生物、物理或化学的处理，减少植物的体积或重量，以达到降低加工、填埋和人工操作费用的目的。
2、植物固定。
利用特殊植物将污染物钝化/固定，降低其生物有效性及迁移性，使其不能为生物所利用，达到钝化/稳定、隔断、阻止其进入水体和食物链的目的，以减少其对生物和环境的危害。
植物枝叶分解物、根系分泌物以及腐殖质对重金属离子的螯合作用等都可以固定土壤中的重金属。
3、植物挥发。
植物可以从土壤中吸收污染物并将其转化为气态物质释放到大气中。
一些植物能将土壤中的Se、As和Hg等甲基化，从而形成可挥发的分子，释放到大气中去。
4、植物降解。
利用植物及其根际微生物区系将有机污染物降解，转化为无机物（CO2、H2O）或无毒物质，以减少其对生物与环境的危害。
污染土壤修复技术研究与应用
污染土壤修复技术研究与应用第一章：引言土壤是地球上重要的自然资源之一，对农业生产、环境保护和人类社会发展都起着重要的作用。
然而，随着城市化和工业化进程的快速发展，土壤污染问题日益突出，对人类健康和生态系统造成了巨大威胁。
为了保护土壤资源并实现可持续发展，污染土壤修复技术得到了广泛关注与研究。
第二章：污染土壤的类型与成因污染土壤主要分为有机污染土壤和无机污染土壤两大类。
有机污染土壤主要是由于工业废弃物、农药、石油及其衍生产品等有机物的排放导致的，而无机污染土壤则主要是由于重金属、放射性物质等无机元素的积累所致。
这些污染主要源自工业排放、农田施肥和垃圾堆放等多种原因，严重威胁到土壤质量和农产品安全。
第三章：污染土壤修复技术分类与原理污染土壤修复技术主要包括物理修复、化学修复和生物修复三类。
物理修复技术主要包括土壤挖掘、覆土和侵蚀等手段，通过改变土壤的物理性质来降低污染物的浓度。
化学修复技术主要是利用吸附剂、氧化剂和还原剂等化学物质与污染物发生反应，降低其毒性和迁移性。
生物修复技术则是利用植物、微生物等生物体降解、吸收或转化污染物，修复土壤的生态系统功能。
第四章：常用污染土壤修复技术目前，常用的污染土壤修复技术包括植物修复、微生物修复和化学修复等。
植物修复是利用植物吸收并转移土壤中的污染物，通过植物的生理机制降低土壤中污染物的浓度。
微生物修复是利用微生物降解、吸附或还原污染物，从而恢复土壤的生态功能。
化学修复则是通过添加化学物质改变土壤环境，降低污染物的毒性和迁移性。
第五章：污染土壤修复技术的应用案例污染土壤修复技术在实际应用中取得了一定的成果。
以植物修复为例，利用某些耐污染植物如杂草等植物种植于污染土壤中，有效地减少土壤中重金属的含量。
在微生物修复方面，通过添加特定细菌和土壤增殖剂，成功将某些有机污染物降解为无毒或低毒的物质。
化学修复技术中，添加改性石灰石或其他吸附剂可有效吸附土壤中的石油类物质。
第六章：污染土壤修复技术面临的挑战与展望虽然污染土壤修复技术取得了一些进展，但仍面临着一些挑战。
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（二）生物强化修复
土著菌培养法（endemic microorganisms）
生物培养法是定期向土壤投加H2O2和营养，以满足污染 环境中已经存在的降解菌的需要，以便使土壤微生物通过代 谢将污染物彻底矿化成CO2和H2O。
❖ 投菌法（bioangmentation）
投菌法是直接向遭受污染的土壤接入外源的污染降解菌， 同时提供这些细菌生长所需营养。
(四) 、化学活性栅修复
• 化学活性栅修复（chemical activated bar）:依靠掺 和进入污染土壤的化学修复剂与化学污染物发生氧化、 还原、沉淀、聚合等化学反应，从而使污染物得以降 解或转化为低毒性或移动性较低的化学形态。图6-5为 一典型的化学活性栅系统。
• 目前，这一技术已经在受到石油烃，特别是卤化烃等 有机污染物污染的土壤及地下水的修复中得到成功的 应用。
污染区域
各种植物
注入井
抽提井
水流
含水层
零价铁胶状栅
图6－5 通过注入胶体零价铁形成的化学活性 栅系统
二、原位植物修复
（一）植物修复的特点
✓ 修复土壤的同时也净化、绿化了周围的环境； ✓ 对环境扰动少，对土壤来说属于原位处理； ✓ 植物修复污染土壤的过程也是土壤有机质含量和土壤肥
力增加的过程，被植物修复净化后的土壤适合于多种农 作物的生长； ✓ 植物固化技术使地表长期稳定，控制风蚀水蚀，减少水 土流失，有利于生态环境的改善和野生生物的繁衍； ✓ 植物修复的成本较低，据研究，植物修复的费用仅 0.02～1.0$/m2，比理化修复费用低几个数量级。
性的一种生物修复类型。
原位微生物修复：是在污染源就地
处理污染物的一种生物处理技术。包 括自然修复和工程修复两种过程。具 不需要污染物的运移、省时、高效的
优点。
一、原位微生物修复
➢ 生物通风修复（bioventing） ➢ 生物强化修复（enhanced-bioremediation） ➢ 土地耕作修复（land farming）
第六章 污染土壤的生物修复
第六章 污染土壤的生物修复
原位生物修复 原位植物修复 原位生态修复 异位生物修复
一、原位微生物修复
生物净化:土壤微生物本身在生命代谢活动过
程中具有对外源污染物自发降解的能力,使生态 系统具有了一定的纳污和清洁能力.
生物修复:(污染物的输入量超出了土壤微生
物本身的净化容量)通过利用工程微生物系统提 供氧气、电子受体等增加微生物生长和降解活
土壤修复生物通气工艺示意图
（二）生物强化修复
基于改变生物降解中微生物的活性和
强度而设计。可分为培养土著菌 的生物培养法和引进外来菌的投 菌法。
（二）生物强化修复
土著菌培养法（endemic microorganisms） 土著菌优势：降解污染物的潜力巨大，接种的微
生物在环境中难以保持较高的活性以及工程菌的应 用受到较严格的限制。 提出背景：微生物无处不在 过程：定期向土壤提供营养物质、氧气等
1977年，Brooks提出了超富集植物的概念：是能超量吸收 重金属并将其运移到地上部的植物。
1983年Chaney提出了利用超富集植物清除土壤重金属污染 的思想
我国是较早利用Elsholtzia harchowensis Sun（海州香薷，
俗称铜草）勘探铜矿的国家
(2)超富集植物的特点及其地理分布
1、超富集植物修复
超富集植物的发现 超富集植物的特点及其地理分布 超富集植物修复存在的问题
(1)超富集植物的发现
1583年 意大利植物学家Cesalpino 首次发现在意大利托 斯卡纳“黑色的岩石”上生长的特殊植物 这是有关超富集植 物的最早报道
1848年 Minguzzi和Vergnano 首次测定该植物叶片中（干 重）富含Ni达 7900μg/g
投菌法（bioangmentation）
提出背景：土著微生物不能满足降解要求，需接种外援 微生物（存在不一定最优）
定向筛选寻找天然存在、降解潜力大，攻击广谱
外援微生物
积极研究在极端环境下生存的微生物
基因构建：寻找高效降解的目的基因，利用细胞
融和技术，将多种目的基因转移到同一微生物上。
投菌法（bioangmentation）
应用过程：添加基质，促进目的基因的表达 基质要求：1.能表达目的基因
2.对环境无毒无害 3.经济成本低，便于使用
（三）土地耕作修复
➢概念
以土壤作为接种物和供生物生长的基质的好 氧生物过程。对污染土壤进行耕耙处理，同时 在处理进程中施入肥料，进行灌溉，加入石灰， 从而尽可能地为微生物降解提供一个良好的环 境，使其有充足的营养、水分和适宜的pH值， 保证污染物降解在土壤的各个层次上都能发生。
• 超富集植物的界定：
(一)生物通风修复
（一）提出背景： 微生物对污染物的自发降解，土壤中氧气减少
（二）原理：生物过程—供氧—加快氧化 物理过程—有机物的挥发
（三）类型： 普通型（土壤曝气：空气或纯氧）
生物注射
(一)生物通风修复
生物通风（土壤曝气） ：是基于改变生物 降解的环境条件而设计的。在受污染的土 壤中至少打两口井，安装鼓风机和真空泵， 将新鲜空气强行排入土壤中，然后再抽出， 土壤中的挥发性毒物也随之去除。如图所 示。 生物注射法：将空气加压后注射到污染地 下水的下部，气流加速地下水和土壤中有 机物的挥发和降解。
（一）植物修复的特点（续）
植物是活的生物体，需要有合适的生存条件， 因此植物修复有其局限性；
✓ 广谱性差； ✓ 修复时间长； ✓ 条件相对苛刻； ✓ 污染物易返回土壤； ✓ 生物量小。
（二）重金属污染的植物修复
超富集植物修复（hyperaccumulator）
普通富集植物的强化修复 （enhanced-hytoremቤተ መጻሕፍቲ ባይዱdiation）
（三）土地耕作修复
特点：成本低，治理表层土壤污染 缺点：修复效率不高，上层50厘米 适用条件：浅表层污染
土壤渗透性差 污染物易降解
土地耕作修复步骤
去除大块石块和碎片，使土壤比较均匀一致； 施入添加剂，使90%以上的土壤有添加剂； （限制）营养物的投入，次施用量〈45kg/m3，防止流
失； 勤翻土壤或加入膨松剂； 用石灰、明矾或磷酸调整土壤的pH值等。