生物修复概述及国内外研究进展
湖泊富营养化水体生态修复技术国内外研究进展
湖泊富营养化水体生态修复技术国内外研究进展()摘要：湖泊富营养化是指氮、磷等营养物质大量进入水体并致使水体的溶解氧下降、透明度降低、水质恶化、鱼类及其他生物大量死亡的现象。
富营养化水体治理技术按照治理手段可分为化学处理、物理处理和生态修复处理方法等。
化学方法处理污染水体主要是添加化学药剂改变水体中氧化还原电位去除水体中悬浮物质和有机质。
物理治理技术措施包括人工曝气、调水冲污、河道疏浚等措施。
水体生态修复技术包括生物膜法处理技术、微生物制剂技术、人工湿地处理及生物栅修复等。
本文阐述了当前国内外水体生态修复技术的相关研究进展并比较了各方法的优缺点，并对未来富营养化水体生态修复技术做了展望。
关键词：富营养化；生态修复技术Research of water ecological restoration technology about lakeeutrophication()Abstract: Lake eutrophication refers that nutrients of nitrogen and phosphorus are into the water, bringing the phenomenon that clarity and dissolved oxygen drop causing deterioration of water quality and death of fishes and other creatures. Treatments of eutrophic water include chemical treatment, physical treatment and ecological restoration. Chemical method are that adding chemicals into water changs redox potential to remove suspended substances. Physical treatments include artificial aeration, flushing and river dredging. Ecological restoration technologies include the biological membrane, microbial preparation, artificial floating island and biological grid restoration. This paper describes the progress research of ecological remediation technologies for the present and compares the advantages and disadvantages, and makes forecast for the future ecological restoration technologies of eutrophic water. Keywords: eutrophication; Ecological restoration technologies前言我国是一个多湖泊的国家，全国湖泊共有2759个，总面积达91019km2，占国土面积的0.95%(王苏民，1998)，由于这些湖泊地处东南沿海或长江中下游平原地区，人口稠密、经济发达，加上近年来欠适宜的人类活动方式，极大地改变了自然湖泊生源要素的循环规律，这些湖泊多数已经富营养化或正在富营养化中；据调查，2006年27个国控重点湖泊中，满足Ⅱ类水质有2个，占7%；Ⅲ类水质的湖泊6个，占22%；Ⅳ水质的湖泊1个，占4%；Ⅴ类水质的湖泊5个，占19%，劣Ⅴ类水质湖泊13个，占48%(国家环保总局，2006)；故湖泊富营养化的治理成了当务之急。
微生物技术修复水污染的研究进展
微生物技术修复水污染的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。
微生物技术作为一种绿色、高效的修复手段，近年来在水污染修复领域受到了广泛关注。
本文旨在综述微生物技术在修复水污染方面的研究进展，包括微生物在水污染修复中的应用原理、常见微生物修复技术、影响因素及优化策略等，以期为水污染修复提供理论依据和技术支持。
通过本文的阐述，读者可以全面了解微生物技术在水污染修复领域的最新研究成果和发展趋势，为推动该领域的深入研究和实践应用提供参考。
二、水污染的主要来源和类型水污染是指水体中混入有害或有毒物质，使水质恶化，影响水的使用价值和生态环境。
水污染的主要来源和类型多种多样，主要可以归结为以下几个方面。
工业污染：工业废水是水污染的主要来源之一。
在工业生产过程中，会产生大量含有重金属、有毒有机物、酸碱等污染物的废水。
这些废水未经处理或处理不当直接排入水体，会严重破坏水生态环境，影响人类健康。
农业污染：农业活动中使用的化肥、农药等化学物质，通过径流、渗透等方式进入水体，造成水体富营养化、农药残留等问题。
畜禽养殖产生的粪便和废水也是农业污染的重要来源。
城市生活污染：随着城市化进程的加速，城市生活污水排放量不断增加。
生活污水中含有大量有机物、病原体等污染物，如未经处理直接排入水体，会对水环境造成严重影响。
自然污染：自然因素如水土流失、大气沉降等也会导致水体污染。
例如，水土流失会导致大量泥沙进入水体，影响水质；大气沉降则可能将空气中的污染物带入水体。
根据污染物的性质和来源，水污染可分为化学污染、生物污染和放射性污染等类型。
化学污染主要包括重金属、有机物、酸碱等污染物的污染；生物污染则主要由病毒、细菌等病原体引起；放射性污染则是由放射性物质引起的。
这些不同类型的污染各具特点，对水体和生态环境的影响也有所不同。
因此，针对不同类型的污染，需要采取相应的技术手段进行治理和修复。
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展
污染土壤生物修复技术的研究内容和进展污染土壤生物修复技术指的是利用生物学原理和方法修复受到污染的土壤，通过生物活动改变有机污染物和无机污染物的化学形态和生物毒性，从而实现土壤的恢复和修复。
这种修复技术相对于传统的物理和化学修复技术来说，具有效果持久、成本低、对环境影响小等优势。
污染土壤生物修复技术的研究内容主要包括以下几个方面：1. 土壤微生物群落研究：研究土壤中的微生物种类、数量和分布情况，了解不同污染物对土壤微生物群落的影响，寻找潜在的微生物修复剂。
2. 微生物代谢途径研究：研究土壤中微生物菌株对污染物的降解途径和代谢产物，探究微生物在修复过程中的作用机制。
3. 生物修复剂的筛选和改良：通过对不同土壤样品中的微生物进行分离和鉴定，筛选出具有高效降解能力的微生物菌株，并通过基因工程技术或者改良培养条件来提高修复剂的降解效率。
4. 降解途径的生物改良：通过导入外源基因或者改变土壤环境因素，改变微生物代谢途径和降解途径，提高对目标污染物的降解效率。
5. 人工修复技术的研究：通过植物种植、土壤堆肥等人工方式修复受污染的土壤，研究植物对污染物的吸收和富集作用，以及与土壤微生物相互作用对修复效果的影响。
进展方面，污染土壤生物修复技术在过去几十年取得了显著的进展。
以下是几个重要的研究成果：1. 微生物菌株的筛选与改造：研究者通过筛选分离出了一系列具有高效降解能力的微生物菌株，如石油降解菌、重金属还原菌等。
并通过基因工程技术和重组DNA技术改造菌株，使其在降解过程中能够产生更多有效的降解酶，提高降解效率。
2. 核酸测序技术的应用：随着核酸测序技术的进步，研究者能够快速地获取土壤微生物群落的信息，对土壤微生物多样性和功能基因进行深入研究。
这种技术的应用，为修复剂的筛选和改良提供了更加准确和高效的手段。
3. 植物修复技术的研究：研究者发现一些植物对于一些有机污染物和重金属具有较强的吸收和富集能力，如铁芥、拟南芥等。
海洋生态修复技术的研究进展
海洋生态修复技术的研究进展海洋，覆盖了地球表面约 70%的面积，是生命的摇篮，也是地球上最重要的生态系统之一。
然而，随着人类活动的不断加剧，海洋生态系统面临着前所未有的压力和挑战，如过度捕捞、海洋污染、生境破坏等，导致海洋生态平衡被打破，生物多样性减少。
为了保护和恢复海洋生态系统的健康，海洋生态修复技术应运而生，并在近年来取得了显著的研究进展。
一、物理修复技术物理修复技术主要通过改变海洋环境的物理条件来促进生态系统的恢复。
其中，人工鱼礁技术是一种常见的方法。
人工鱼礁是人为在海中设置的构造物，其材料可以是混凝土、岩石、废旧船只等。
鱼礁的投放可以为海洋生物提供栖息、繁殖和觅食的场所，增加海洋生物的多样性和资源量。
例如，在一些海域投放人工鱼礁后，鱼类的数量和种类明显增加，同时也促进了海洋藻类和无脊椎动物的生长。
此外，底质改良技术也在海洋生态修复中发挥着重要作用。
通过清理海底的污染物、疏浚淤泥等手段，可以改善海洋底质环境，为海洋生物提供更好的生存条件。
二、化学修复技术化学修复技术主要用于处理海洋中的污染物。
例如，利用化学氧化剂可以降解石油等有机污染物，降低其对海洋生态系统的危害。
然而，化学修复技术需要谨慎使用，因为不当的化学试剂投放可能会对海洋生态系统造成二次污染。
三、生物修复技术生物修复技术是利用生物的生命活动来减少或消除海洋中的污染物，恢复生态系统的功能。
其中，微生物修复技术是研究的热点之一。
一些特定的微生物能够分解石油、重金属等污染物，将其转化为无害物质。
例如，某些细菌和真菌可以分解石油中的烃类物质，从而减轻石油泄漏对海洋环境的影响。
另外，植物修复技术也逐渐受到关注。
海洋中的藻类和海草等植物能够吸收水体中的营养盐、重金属等污染物，并通过自身的代谢作用将其转化或固定。
同时，海草床的恢复还可以为海洋生物提供栖息地和食物来源，有助于整个海洋生态系统的稳定。
四、生态系统重建技术生态系统重建技术旨在恢复受损海洋生态系统的结构和功能。
生物技术的最新进展和应用
生物安全与伦理问题的关注
随着生物技术的快速发展，需要加强 生物安全和伦理监管，确保技术的合 理应用，防范潜在风险。
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的治疗方案。
在农作物育种中创新实践
CRISPR-Cas9技术为农作物育种提供了新的手 段，可以通过编辑作物基因实现性状改良和品 种创新。
利用该技术，可以培育出抗病、抗虫、抗旱等 优良性状的作物品种，提高作物产量和品质。
同时，CRISPR-Cas9还可以应用于作物基因资 源的挖掘和利用，发掘新的基因功能和优良基 因组合，为作物育种提供更多可能性。
生物制药领域面临的挑战
生物制药领域面临着技术更新迅速、法规政策不断调整、市场竞争激烈等挑战。
生物制药领域的发展机遇
随着生物技术的不断发展和市场需求的不断增长，生物制药领域将迎来更多的发 展机遇，如个性化治疗、细胞治疗等新兴领域的发展。
05
农业生物技术应用推广
转基因作物安全性评价及监管政策解读
转基因作物安全性评价
生物质能源开发利用前景分析
生物质能源转化技术
研究生物质能源的高效转化技术，如生物质气化、液化和热解等 ，提高能源利用效率。
生物质废弃物资源化利用
开发针对农业、林业和城市生活垃圾等废弃物的生物质能源转化技 术，实现废弃物资源化利用。
生物质能源与环保产业融合
推动生物质能源与环保产业的融合发展，促进清洁能源的广泛应用 和环境保护。
基因编辑技术最新进展
CRISPR-Cas9系统原理介绍
CRISPR-Cas9是一种基于细菌免疫系 统的基因编辑技术，通过靶向特定 DNA序列实现基因敲除、插入或修复 。
CRISPR-Cas9技术具有高效、精确和 灵活的优点，已广泛应用于基础研究 和应用研究领域。
微生物修复技术在重金属污染治理中的研究进展
微生物修复技术在重金属污染治理中的研究进展一、本文概述随着工业化进程的加快，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了巨大威胁。
微生物修复技术作为一种绿色、高效的污染治理方法，近年来受到了广泛关注。
本文旨在综述微生物修复技术在重金属污染治理领域的研究进展，探讨其应用现状、存在问题及未来发展方向。
通过对相关文献的梳理和分析，本文旨在为重金属污染治理提供新的思路和方法，促进环境保护事业的可持续发展。
在本文中，我们将首先介绍重金属污染的危害及治理现状，阐述微生物修复技术的基本原理和分类。
随后，我们将重点综述微生物修复技术在重金属污染治理中的应用实例，包括土壤修复、水体修复等方面。
我们还将探讨微生物修复技术的优势与局限性，以及影响其应用效果的关键因素。
我们将对微生物修复技术在重金属污染治理中的未来发展方向进行展望，以期为推动该领域的研究和应用提供有益参考。
二、重金属污染与微生物修复技术随着工业化进程的加快，重金属污染问题日益严重，对人类健康和生态环境构成了巨大威胁。
重金属污染主要来源于采矿、冶炼、化工、电镀等工业过程，以及农业活动中农药和化肥的滥用。
这些重金属元素，如铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）和砷（As）等，具有生物毒性、持久性和生物累积性，能在食物链中逐级放大，最终影响人类健康。
微生物修复技术作为一种绿色、环保的修复方法，在重金属污染治理中展现出巨大的潜力。
该技术利用特定微生物或其产生的代谢产物，通过吸附、沉淀、氧化还原、络合等机制，降低重金属的生物毒性，实现其在环境中的无害化或减量化。
与传统的物理和化学修复方法相比，微生物修复技术具有成本低、效率高、环境友好等优势，因此在重金属污染治理中得到了广泛应用。
近年来，随着分子生物学和基因工程技术的飞速发展，微生物修复技术在重金属污染治理中的研究不断深入。
通过基因工程手段，研究人员成功构建了一些能高效降解或转化重金属的微生物菌株，提高了微生物对重金属的耐受性和修复效率。
微生物修复土壤污染的研究及应用前景
微生物修复土壤污染的研究及应用前景近年来，随着经济的快速发展和城市化进程加速，土地污染问题逐渐凸显。
而微生物修复技术作为一种环保新技术，正在受到越来越多的关注和研究。
本文将从微生物修复技术的概念、应用前景、研究进展三个方面进行探讨。
一、微生物修复技术的概念微生物修复技术，简称“微生物治理”，是指利用微生物在土壤中进行代谢过程，将土壤中的有害物质分解成对生态环境无害的物质，达到减轻或消除土壤污染的目的。
与传统的土壤修复技术相比，微生物修复技术具有许多独特的优势。
首先，它对环境的损害非常小，不会对土壤原有的质量和结构造成影响；其次，微生物在土壤中生长繁殖速度快，数量可以快速增加，能够形成一种自我修复的生态系统；此外，微生物修复技术的修复效果稳定，并具有较长的持续修复时间。
目前，微生物治理已经成功应用于矿区金属污染、石油污染、农药残留等各类土壤污染的修复中。
二、微生物修复技术的应用前景随着工业化进程的加速和人类经济活动的不断扩大，土壤污染已经成为一个全球性的环境问题。
而微生物修复技术作为一种环保新技术，其应用前景非常广阔。
首先，在城市化的进程中，微生物修复技术有望成为解决城市污染问题的重要手段。
越来越多的城市出现了垃圾填埋场、污水处理厂等生活垃圾、工业废水等废弃物，这些都会对当地环境造成严重污染。
而微生物修复技术可以通过将这些废弃物中的有害物质分解成无害物质，将城市的废弃物转化为环保资源。
其次，在农业生产中，微生物修复技术有望成为解决农药、化肥残留问题的重要手段。
政府一直以来在鼓励农业生产过程中减少农药、化肥的使用，而微生物修复技术可以对这些有害的残留物进行分解，保障农产品的质量安全。
三、微生物修复技术的研究进展目前，微生物修复技术的研究越来越深入，涉及的范围也越来越广泛。
在微生物修复技术中，微生物的筛选和培养是至关重要的一环。
在微生物筛选和培养方面，研究人员近年来开发出了许多新的方法，比如注重微生物生态环境的筛选方法、基于分子生物学的筛选方法、利用纳米材料的培养方法等。
皮肤损伤修复的生物学机制与新疗法的研究进展
皮肤损伤修复的生物学机制与新疗法的研究进展皮肤是人体最大的器官，具有保护身体的功能。
然而，皮肤损伤是日常生活中常见的问题，它可能由于创伤、烧伤、手术或疾病引起。
为了促进皮肤损伤修复，科学家们探索了多种生物学机制和新的疗法。
本文将介绍皮肤损伤修复的生物学机制以及一些研究进展。
第一部分：皮肤损伤修复的生物学机制1. 表皮细胞迁移和增殖在皮肤损伤的初始阶段，表皮细胞开始迁移和增殖，以覆盖伤口表面。
这种过程被称为上皮化。
上皮细胞通过分裂和迁移，填补创伤区域，并恢复其完整性。
2. 创伤愈合中的炎症反应创伤引发炎症反应是皮肤损伤修复过程中的关键步骤。
炎症反应包括白细胞的迁入和炎症介质的释放，这些介质有助于清除伤口中的细菌和死亡组织，以及刺激新的组织生长。
3. 纤维母细胞的活化和基质合成在伤口愈合的过程中，纤维母细胞被激活并开始合成胶原蛋白和其他基质成分。
这些物质形成了伤口的新生组织，并最终形成了疤痕。
4. 血管生成血管生成是皮肤损伤修复中的一个重要过程。
新生血管可为伤口提供充足的血液供应和氧气，以促进伤口愈合。
血管生成的过程受到多种血管生成因子的调控。
第二部分：新疗法的研究进展1. 干细胞治疗干细胞具有自我更新和多向分化的能力，因此被广泛应用于皮肤损伤修复中。
干细胞治疗可以通过促进上皮细胞的增殖和防止疤痕形成来加速伤口愈合。
2. 生长因子疗法生长因子是一类能够刺激细胞增殖和组织修复的蛋白质。
生长因子疗法可以通过应用外源性生长因子来促进伤口愈合，加速新血管生成和组织再生。
3. 3D打印技术3D打印技术是一种快速制造物体的方法，近年来在皮肤损伤修复中得到了广泛的应用。
通过使用3D打印技术，可以制造出具有复杂结构的人工皮肤，用于替代或修复受损的皮肤组织。
4. 基因治疗基因治疗是一种通过引入特定基因来修复受损组织的方法。
在皮肤损伤修复中，基因治疗可以通过引入促进组织生长和血管生成的基因来促进伤口愈合。
总结：皮肤损伤修复的生物学机制和新疗法的研究进展为我们提供了更多修复皮肤损伤的选择。
水体富营养化的生物修复研究进展
水体富营养化的生物修复研究进展
水体富营养化是当前水环境面临的重要问题之一，通过生物修复可以有效地改善富营养化水体的水质、生态系统的结构和功能。
本文将综述近年来国内外在水体富营养化生物修复方面的研究进展。
1. 微生物修复
微生物在水体富营养化修复中起着关键性作用，如利用水体中的氮和磷等营养物质，降低水体中营养盐的含量，促进蓝藻的消失，增加有益浮游植物的生长等。
同时，通过微生物的降解作用，可以降解水体中的污染物，如苯系化合物等有机物，从而提高水体的透明度。
水生植物生长过程中可以吸收水中的氮、磷等营养盐，促进有害藻类大量死亡，进一步改善水体的透明度、氧气含量等指标。
同时，水生植物的根系可以降解水中有机物，起到降解草鱼栖息底部沉积物的作用。
水生植物修复水体富营养化的效果可以通过种植优势植物和建立人工湿地等方式进行。
沉积物是水体富营养化的主要来源之一，其中富含的有机质和氮、磷等元素成为水体富营养化的主要原因。
通过复合氧化剂、还原剂等进行处理，可以快速降解沉积物中的有机物，减少富营养化物质释放，从而改善水质，减少有毒有害物质对水生生物的影响。
4. 生态调控
在水体富营养化的生态修复中，生态系统的管理和调控显得尤为重要。
通过调整水体里的物理、化学和生物因素等，如提高水体氧气含量、增加微生物和浮游动植物的生长，促进有益生物群落的恢复等手段，可以有效地降低水体富营养化水平，实现水体的生态修复。
综上所述，水体富营养化的生物修复可以较好地改善水体水质、生态环境，提高水生生物的生存质量。
未来需要进一步深入研究不同生物修复手段的适用性、剂量及作用机制等方面，有效推动水体生态修复工作的开展。
生物组织修复的材料学研究进展
生物组织修复的材料学研究进展近年来，随着社会的快速发展和生活方式的改变，越来越多的人开始关注健康和美容。
在这个过程中，修复生物组织成为一种越来越流行的治疗方式，它不仅可以修复各种损伤，还可以恢复身体功能。
因此，生物组织修复的材料学研究已成为近年来生物医学领域的研究热点。
生物组织修复是指使用某些材料来促进受损组织的修复和再生。
这些材料可以是天然的或人工合成的，它们能够在组织内持续释放生长因子和其他生物活性物质，增强生物组织的再生能力。
为有效地进行生物组织修复材料的研究，需要深入了解组织的生化特性和生理特征，以及材料的物理化学特性。
因此，生物组织修复的材料学研究涉及了生物医学、纳米技术、化学、材料学等多个学科。
1. 生物组织修复材料学研究的发展历程生物组织修复材料学的研究可以追溯到20世纪初期，当时研究人员开始使用动物组织来修复受损组织。
在此基础上，发展出了许多类似注射法、移植法、植入法等方法来促进生物组织的再生和修复。
20世纪80年代，生物医学材料的研究开始向生物组织修复方向发展。
这时候研究人员开始关注可吸收的缝线材料，通过材料的降解来促进治疗，减少患者的痛苦。
在此基础上，不断涌现出新的材料，如聚乳酸、羟基磷灰石、羟基乙酸等，它们具有较好的生物相容性和可降解性。
随着纳米技术的发展，新型的生物组织修复材料应运而生。
在这些新型材料中，主要包括金属氧化物、多孔材料、纳米纤维和碳纳米管等。
这些材料具有较好的生物相容性、生物惰性和生物活性，并且可以通过表面修饰来控制它们的生物活性。
2. 常见的生物组织修复材料及其应用2.1 羟基磷灰石羟基磷灰石(HAP)是最常用的生物组织修复材料之一。
由于其化学成分和晶体结构与人体骨组织相似，因此可以自然地与骨组织结合。
应用HAP修复受损骨组织可以达到良好的疗效，并且可以有效地促进骨组织再生。
2.2 水凝胶水凝胶是一种常用于软组织修复的材料，可以在受损组织处形成一种人造的保护层，促进组织修复和再生。
我国污染土壤生物修复技术研究现状及发展展望
五、展望未来发展方向
虽然我国在污染土壤生物修复技术方面已取得一定成果，但还存在一些问题， 如修复周期长、成本较高以及对复杂污染土壤的修复效果不稳定等。因此，未来 研究应以下方向：
1、强化对关键修复过程的机理研究：深入探讨污染物降解、植物吸收和微 生物与植物相互作用等关键过程的机理，为优化生物修复过程提供理论依据。
研究方法
本次演示采用文献综述、实地调查和实验研究相结合的方法，对石油污染土 壤的修复技术进行研究。通过文献综述，系统梳理各种修复技术的优缺点及研究 进展；通过实地调查，了解我国石油污染土壤的分布、成因及现状；通过实验研 究，探究不同修复技术在实验室条件下的修复效果。
成果与不足
经过文献综述、实地调查和实验研究，本次演示得出以下结论：各种修复技 术都有其优点和不足，没有一种方法能够完全适用于所有情况；物理修复虽然见 效快，但成本高、难以大规模应用；化学修复虽然能够迅速降低土壤中的石油含 量，但容易产生二次污染；生物修复虽然环保、节能、成本低，但修复时间较长， 受环境因素影响较大。目前，亟待解决的关键问题包括提高修复效率、降低修复 成本、减少二次污染以及优化生物修复等。
3、复合污染：由于多种重金属在环境中可以相互转化和迁移，使得土壤中 的重金属污染常常呈现出复合污染的特点。这不仅增加了治理的难度，也使得生 态环境的修复更为复杂。
三、生物修复技术研究进展
生物修复技术是一种利用生物体及其衍生物对重金属进行吸收、转化、降低 或消除污染的技术。根据作用机制的不同，可分为以下几种类型：
结论
石油污染土壤的修复技术是环境保护和生态建设的重要组成部分。本次演示 通过对现有修复技术的分析，指出了各种技术的优缺点以及面临的问题，并展望 了未来的研究方向。结果表明，单一修复技术难以达到理想的修复效果，组合应 用多种修复技术、研发新型高效环保的修复剂和添加剂、改良微生物和植物品种 以及加强政策引导和市场推动是未来研究的重要方向。
国内外河流生态修复研究进展
国内外河流生态修复研究进展随着人类活动的不断增加，许多河流所面临的生态环境问题日益严重，包括河流污染、水生物种数量减少以及河岸边坡退化等。
因此，河流生态修复研究也成为科研领域的一个重要课题。
本文将围绕国内外河流生态修复研究方面的进展进行详细的介绍。
首先，国内外河流生态修复研究的主要内容包括河岸带生态修复、水质净化和河流连通性恢复等。
河岸带生态修复主要针对的是河岸边坡的退化问题，通过植被恢复和堤岸加固等手段，达到提高河岸生态功能的目的。
水质净化主要通过建设湿地、调整水流速率和增加流动性等手段，提高水体自净能力，达到改善水质的效果。
河流连通性恢复主要通过拆除或改建水利设施，使得鱼类和其他水生生物能够顺利迁徙，恢复河流的生态系统。
其次，国内外河流生态修复研究的方法主要包括物理处理、化学处理和生物处理等。
物理处理主要是通过改变河流的流速和流动性，以及修复河床和河岸的结构，恢复河流的自然状态。
化学处理主要是通过添加化学药剂或植被吸收等方式，减少水中的污染物浓度，提高水质。
生物处理主要是通过引入适应环境的植物和动物物种，增加生态系统的多样性和稳定性，达到修复生态的效果。
再次，国内外河流生态修复研究取得了一定的进展。
在河岸带生态修复方面，国内外研究者通过调查和实验研究，提出了多种有效的生态修复方法，包括堤岸加固、植物恢复和土壤改良等。
在水质净化方面，国内外研究者通过建设湿地和增加水流速率等方法，取得了一定的成果，改善了水体的水质。
在河流连通性恢复方面，国内外研究者通过修建鱼道和拆除水力设施等方法，取得了较好的效果，提高了鱼类和其他水生生物的迁徙能力。
最后，国内外河流生态修复研究仍然存在一些挑战和问题。
首先，河岸带生态修复的成本较高，需要大量的人力和物力投入。
其次，在水质净化方面，有些污染物很难被有效清除，需要进一步的研究。
此外，河流连通性恢复可能对水利工程产生一定的影响，需要兼顾经济效益和生态效益。
综上所述，国内外河流生态修复研究取得了一定的进展，包括河岸带生态修复、水质净化和河流连通性恢复等方面。
生物学论文：DNA修复机制的研究进展
生物学论文：DNA修复机制的研究进展概述DNA修复是维持生物体遗传信息完整性的重要过程。
DNA分子在细胞分裂、环境暴露以及代谢过程中会发生不同类型的损伤，如果未及时修复，将导致DNA序列的改变和突变累积，进而影响生物体的正常生理功能。
本文将综述DNA修复机制方面的最新研究进展。
1. 直接修复机制直接修复是指通过一些特定的酶来直接恢复 DNA 分子上存在的化学修改或结构损坏。
这种方法包括以下几种： - 光反应 - 非光反应2. 错配修复机制错配修复主要涉及到纠正 DNA 复制过程中可能产生错误配对（mismatch）碱基对的酶系统。
其中最为知名的是 MMR 系统。
3. 核苷酸切除修复机制核苷酸切除修复机制包括两个亚型： - 大片段核苷酸切除修复 (LP-BER) - 小片段核苷酸切除修复 (SP-BER)4. 同源重组修复机制同源重组修复是指当 DNA 发生严重断裂时，细胞会利用同源染色体或姐妹染色单体进行修复的过程。
该过程主要包括以下几个步骤： - DNA 断裂识别 - 3' 末端剪切 - 同源模板搜索和配对 - DNA链合成 - 分支迁移和解离5. 非同义联结位点修复机制非同义联结位点修复是一种备用的 DNA 双链断裂修复途径，在某些情况下可以替代同源重组修复。
研究发现，非同义联结位点修复在肿瘤生成和遗传突变中起到了重要的作用。
6. 其他DNA修复机制的研究进展除了以上介绍的常见DNA修复机制外，还存在一些其他与DNA损伤与修复相关的新颖研究方向，如： - 蛋白质介导的DNA修复 - 表观遗传调控与DNA损伤应答结论随着技术的不断进步，在对DNA修复机制的研究中取得了许多新的发现，并且揭示了这些机制在维持基因组的稳定性和遗传信息传递中的重要作用。
进一步的研究将有助于深入理解DNA修复机制，并为探索新的治疗策略提供指导。
注：本文参考了相关领域的研究文献以及各种学术资源，以确保内容准确权威。
生态修复发展概述
1.2该方向国内外现状与发展趋势生态修复是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的污染环境修复方法。
湿地恢复，是指通过生态技术或生态工程对退化或消失的湿地进行修复或重建，再现干扰前的结构和功能，以及相关的物理、化学和生物学特性，使其发挥应有的作用。
湿地恢复研究在国内外方兴未艾。
在受损湿地恢复与重建方面，美国开展得较早。
从1975年～1985年的10年间，联邦政府环境保护局(EPA)清洁湖泊项目(CLP)的313个湿地恢复研究项目得到政府资助，包括控制污水的排放、恢复计划实施的可行性研究、恢复项目实施的反应评价、湖泊分类和湖泊营养状况分类等。
1988年，水科学和技术部(WSTB)就国家研究委员会(NRC)所从事的湿地恢复研究项目评价和技术报告进行了讨论。
1989年，水科学技术部的水域生态系统恢复委员会(CRAM)开展了湿地恢复的总体评价，包括科学的、技术的、政策的和规章制度等许多方面。
1990年—1991年，NRC、EPA、CRAM和农业部提出了庞大的湿地恢复计划，在2010年前恢复受损河流64万km。
、湖泊67万ha 、其他湿地400万ha 。
计划实施的最终目标是保护和恢复河流、湖泊和其他湿地生态系统中物理、化学和生物的完整性，以改善和促进生物结构与功能的正常运转。
欧洲的一些国家如瑞典、瑞士、丹麦、荷兰等在湿地恢复研究方面也有了很大进展。
例如，在西班牙的Donana国家公园，安装水泵来充斥沼泽，补偿减少的河流和地下水流；在瑞典，30％地表由湿地组成，包括河流和湖泊，由于湿地的不断退化，有些学者已经建议并提出方案来恢复浅湖湿地，提高水平面，降低湖底面或结合这两种方法。
在欧洲的其他国家，如奥地利、比利时、法国、德国、匈牙利、荷兰、瑞士、英国等已经将恢复项目集中在泛滥平原中。
这些计划项目的目标是多种多样的，主要依赖于河流和泛滥平原的规模和地貌特征。
生态环境修复技术的研究进展
生态环境修复技术的研究进展随着现代文明的发展和人类生活方式的不断改变，环境问题变得日益严重，生态破坏问题也成为关注的焦点之一。
这些问题的背后，是我们对自然资源的不断开采和污染，导致的生态系统的破坏和生物多样性的减少。
因此，生态环境修复技术的研究和应用，对于保护自然环境和人类健康有着至关重要的作用。
一、生态环境修复技术的定义和分类首先，我们需要了解生态环境修复技术的定义和范围。
生态环境修复是通过技术手段，使受到破坏的生态系统、生物群落等恢复到原有生态功能，达到生态平衡和可持续发展的目的，并保证人类环境和健康的安全。
生态环境修复技术包括水环境修复、土壤改良、植被恢复、生物修复等多个方面，根据具体的治理对象和治理手段，可进行分类。
二、生态环境修复技术的研究进展针对不同的治理对象和治理手段，生态环境修复技术的研究手段也不同。
以下，我们将分别从水环境修复、土壤改良、植被恢复、生物修复四个方面，介绍各自的研究进展：1.水环境修复水资源是人类生存和发展的重要基础，而水环境的污染和破坏，也是当前环境问题中的重要问题之一。
水环境的修复，主要包括减少污染源和污染物的去除等手段。
目前，人们主要采用化学方法和生物方法进行水污染的治理。
其中，常见的化学方法有氧化、还原、沉淀、吸附等方法，例如氧化剂、还原剂、离子交换剂、吸附剂等。
生物方法主要包括生物吸附、微生物降解、水生植物修复等。
近年来，随着纳米技术的发展，纳米材料也被广泛应用于水环境的修复，例如纳米氧化铁、纳米零价铁等。
2.土壤改良土壤是维持自然生态系统的重要组成部分，而当前的人类活动和自然灾害等因素，导致了土壤的生态破坏和质量下降。
为了保证农业生产和自然生态的平衡，土壤改良技术的研究和应用也显得尤为重要。
土壤改良技术主要包括土壤调理、土壤改良剂、微生物改良等多个方面。
例如，有机质的施用、微生物修复、土壤覆盖等可改善土壤结构和质地，提高土壤的肥力和抗旱性。
此外，化学改良剂、有机改良剂、生物改良剂、水杨酸等，也是土壤改良技术的重要手段。
生物修复石油污染土壤的研究进展
生物修复石油污染土壤的研究进展石油是目前世界上最重要的化石燃料之一，它的广泛使用给人们的生活带来了极大的便利，但同时也带来了严重的环境问题。
石油的开采、运输和使用过程中，不可避免地会对土壤和水体造成污染，而石油污染土壤的修复一直以来都是环境领域的一大难题。
石油在土壤中的存在会导致植被死亡、土壤结构破坏、微生物活性下降，严重影响土壤的生态功能。
对石油污染土壤进行修复，是维护生态平衡和人类健康的重要举措。
随着生物技术的不断发展，生物修复技术已成为石油污染土壤修复的主要手段之一。
本文将对生物修复石油污染土壤的研究进展进行综述，以期为相关领域的科研人员和工程技术人员提供参考。
一、生物修复技术的原理及分类生物修复是指利用微生物、植物或其代谢产物对受污染土壤进行修复的技术手段。
其原理是通过生物体吸收、降解或转化污染物，最终将其转化为无害的产物，从而实现土壤的净化和修复。
根据修复过程中生物体的不同作用方式，生物修复技术可以分为生物富集技术、生物降解技术和植物修复技术。
生物富集技术是通过引入特定的微生物或酶类来促进土壤中的污染物浓缩，从而实现有机物的富集和分离。
这种技术通常用于重金属等难降解有机物的修复，将目标污染物从土壤中转移至生物体内，再采用其他方法进行处理。
生物降解技术是利用微生物对有机污染物进行降解或转化，将有机物降解为不具有毒性或具有较弱毒性的物质，从而减轻土壤的污染程度。
这种技术对石油类化合物污染的土壤修复效果显著，成为当前生物修复技术中应用最为广泛的手段之一。
二、主要石油污染土壤的修复生物1. 石油降解细菌石油降解细菌是目前研究最为深入的一类微生物。
这些微生物具有较强的石油降解能力，能够分解石油中的烃类物质，将其转化为二氧化碳和水。
常见的石油降解细菌包括假单胞菌属、绿脓球菌属、放线菌属等。
这些微生物通过分泌代谢产物、生长并降解污染物，可以有效减轻土壤的石油污染程度。
2. 植物植物修复技术是一种绿色、环保的修复手段，被广泛应用于石油污染土壤的修复。
2024年全球生物技术研究进展
免疫疗法的发展： 20世纪初，科学 家开始研究免疫 疗法在癌症治疗
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免疫疗法的现状： 目前，免疫疗法 已经成为癌症治 疗的重要手段之 一，具有广泛的 应用前景
免疫疗法的研究进 展：2024年，全球 生物技术研究进展 中，免疫疗法的研 究取得了重要突破， 为癌症治疗带来了
新的希望
免疫疗法的未来发展方向
添加标题
挑战与展望：虽然合成生物学取得了显著进展，但仍面临许多 挑战，如伦理问题、安全性问题等，需要继续研究和探索。
合成生物学的未来发展方向
设计更复杂的生物系统 开发新的生物技术工具 解决环境、健康和能源问题 推动生物技术的商业化和产业化
PART 06
全球生物技术研 究的挑战和机遇
全球生物技术研究的挑战
细胞疗法的原理和应用
原理：通过改造或替换患者的细胞，使其恢复正常功能 应用：治疗各种疾病，如癌症、遗传病、免疫疾病等 研究进展：新型细胞疗法的开发和临床试验 挑战与展望：细胞疗法的局限性和潜在的风险，以及未来的研究方向和趋势
细胞疗法的发展历程和现状
细胞疗法的起源：1950年代，科学家开始研究细胞疗法的可能性
基因编辑技术的发展历程和现状
基因编辑技术的起源： 1970年代，首次发现 DNA可以被切割和拼 接
基因编辑技术的发展： 1990年代，CRISPRCas9系统被发现并应 用于基因编辑
基因编辑技术的应用： 2010年代，CRISPRCas9系统在实验室研究 和临床试验中得到广泛 应用
基因编辑技术的现状： 2024年，基因编辑技术 在疾病治疗、农业生产、 环境保护等领域取得重 要进展
研究细胞疗法在 罕见病和疑难杂 症中的应用
探索细胞疗法与 其他治疗方法的 联合应用
生物体自我修复机制的研究进展
生物体自我修复机制的研究进展生命是一个奇妙的存在，它在漫长的进化过程中形成了许多自我修复的机制，使得生物能够适应环境的变化，增强自身的生存竞争力。
随着科学技术的发展，生物体自我修复机制也逐渐成为研究的热点。
本文将从多个角度探讨生物体自我修复机制的研究进展，并展望未来研究的趋势。
一、修复机制生物体自我修复机制主要包括两种类型：先天性和后天性。
先天性修复机制是指生物体本身就具有的自我修复能力。
譬如鳄鱼能够迅速恢复嘴部受损的组织，而不影响其后续的狩猎行动；乌贼能够感知到它体内部分器官的受损情况，然后通过内部分泌作用，使得受损的组织能够重新长成完整的器官；破骨龙能够自我修复骨骼，即使是骨折也能够自愈。
而后天性修复机制则是指生物体在受到外界刺激后，通过特殊的生理反应、分泌不同类型的蛋白质和激素，以及某些类型细胞的增殖和分化，从而使损伤的组织得以修复。
一些生物体的后天性自我修复机制也被广泛应用于医学领域。
例如，白细胞能够通过增殖和分化修复组织受到的破损，以及应对炎症和感染等疾病的发生。
二、修复潜力修复潜力是指人类和其他生物在受到损伤后，通过自身的机制进行修复的能力。
人类的修复潜力因年龄、健康状况、生活方式和营养等因素而异。
但是，随着科技的进步以及医学领域对自我修复机制的深入研究，人类的修复潜力也在不断提高。
例如，科学家们发现肝脏细胞在大规模死亡后依靠体内干细胞进行修复的能力很强。
因此，他们研究了如何通过人工方法促进干细胞的增殖和分化，从而帮助肝脏细胞修复。
另一方面，科学家也在研究如何通过基因编辑和其他技术手段，发掘和调节身体自身的修复潜力，以期达到更好的治疗效果。
三、修复治疗生物体的修复机制已被广泛运用于医学领域。
例如，传统的手术治疗过程中，散布在细胞间的纤维蛋白和胶原蛋白会通过自我修复机制，使得手术切口组织能够迅速地再生。
另外，在组织损伤和炎症等病症方面，科学家们还在不断探索自我修复机制在医学治疗方面的应用。
利用基因编辑技术进行生物修复的研究进展
利用基因编辑技术进行生物修复的研究进展随着基因编辑技术的不断发展，越来越多的科学家开始将这项技术应用于生物修复领域，试图通过基因编辑来解决一些先前无法解决的问题。
本文将从以下几个方面探讨利用基因编辑技术进行生物修复的研究进展。
一、基因编辑技术简介基因编辑技术是指通过对生物基因组进行直接修改、添加和删除等方式，对基因码进行重新调控的一种高精度基因操作技术。
目前主要的基因编辑技术有ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等。
其中，CRISPR/Cas9是最为常用的基因编辑技术，因其简便易行、高效准确而备受关注。
二、利用基因编辑技术进行生物修复的研究进展1. 基因编辑与慢性疾病慢性疾病是指长期存在、难以根治的疾病，包括糖尿病、心脏病、肝病等。
目前，利用基因编辑技术对一些慢性疾病进行生物修复的研究已经有所突破。
例如，在2018年，科学家使用CRISPR/Cas9技术成功修复了小鼠胰腺β 细胞受损的基因，从而使其重新分泌胰岛素，治疗糖尿病的效果明显。
2. 基因编辑与癌症癌症是目前困扰人类健康的高发疾病，研究基因编辑技术在癌症治疗中的应用，具有重要的意义。
例如，科学家利用CRISPR/Cas9技术将细胞内的肿瘤抑制基因p53 进行修复，从而有效减少癌症细胞的生长和扩散。
3. 基因编辑与基因缺陷病基因缺陷病是由于基因发生缺陷而导致的一类疾病，常见的有血友病、囊性纤维化等。
利用基因编辑技术来修复基因缺陷，成为了解决此类疾病的有效手段之一。
例如，利用CRISPR/Cas9技术可以针对血友病患者体内缺陷的凝血因子基因进行修复，从而使其凝血功能得到纠正，达到治疗效果。
4. 基因编辑与种植物繁殖基因编辑技术在农业领域的应用，不仅可以促进生物的优化和升级，同时也能有效提高种植的效果。
例如，科学家利用基因编辑技术改良玉米胚乳形态，使其更易于消化吸收和提高营养价值。
同时，利用基因编辑技术还可以改善农业作物的耐旱性、抗虫性等，提高作物产量和质量。
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辽宁大学学报 自然科学版第30卷 第4期 2003年JOURNAL OF LIAONING UNIV ERSITY Natural Sciences Edition V ol.30 N o.4 2003生物修复概述及国内外研究进展罗 义1Ξ 毛大庆2(1.辽宁大学环境科学系,辽宁沈阳110036;2.比利时鲁文大学农业与应用生物科学系,比利时)摘 要:重点从微生物与植物的角度阐述了生物修复的概念与类型,分析了微生物、植物在生物修复中所起的作用及近年来来国内外在生物修复研究方面所取得的进展,评价了生物修复特别是植物修复所具有的优势,也指出了生物修复的缺点与不足.关键词:生物修复;植物修复.中图分类号:X171.4 文献标识码:A 文章编号:100025846(2003)0420298205 生物修复(biormediation)又称生物改良(bioreclamation),目前比较被大家共同接受的基本定义为[4,21]:生物修复是生物特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程,这是狭义的定义.生物修复还有更广泛的定义[21,29],除了微生物修复外,还包括植物修复和动物修复,也就是说,生物修复是指利用细菌、真菌、水生藻类、陆生植物等的代谢活性降解减轻有机污染物的毒性,改变重金属的活性或在土壤中的结合态,通过改变污染物的化学或物理特性而影响它们在环境中的迁移、转化和降解速率.生物修复技术与传统的物理、化学修复方法相比,具有投入低、治理效果好以及基本不产生副作用等优点,近年来在国内外引起广泛的关注[10,24].例如,荷兰在20世纪80年代花费15亿美元进行污染土壤修复,德国在1995年投资60亿美元净化土壤,美国在20世纪90年代以来也在土壤恢复方面进行了数百亿美元的投资[1].1 微生物修复技术微生物修复技术是在人为强化的条件下,用自然环境中的土著微生物或人为投加外源微生物的代谢活动,对环境中的污染物进行转化、降解与去除的方法.1.1 国内外研究概况目前,利用微生物治理环境有机污染的研究正受到世界各国的普遍重视,发展非常迅速,相关研究十分活跃.如M onhn(2001)等[17]研究了北极冻原油滴污染土壤,现场接种抗寒微生物混合菌种进行生物修复处理,一年后,土壤中油浓度降到初处理浓度的二十分之一.Whiteley(2001)等[23]进行了酚污染的生物修复中P seudomonad细菌的生态学和生理学研究.陈勇(2000)[5]研究了在堆肥过程中,加入经过驯化的降解菌,结果表明,降解菌对堆肥中的多环芳烃有明显的降解作用.徐向阳(1999)[26]等以生物修复方法研究受酚污染地表水.有关石油烃类污染的生物修复等方面的研究,还有张旭(2000)[32]做的石油烃污染土层生物修复模拟实验研究,郭楚玲(2000)[9]关于多环芳烃的微生物降解与生物修复研究,宋玉芳等(2001)[20]进行了土壤中石油烃及多环芳烃生物修复调控的研究,以及李丽(2001)[13]就石油烃类化合物降解菌进行了研究.杨国栋、丁克强、张海荣[7,27,30]则分别进行了石油污染土壤生物修复技术的微生物研究.这些研究表明,用微生物进行生Ξ作者简介:罗 义(19712),女,抚顺人,南京大学在职博士生,从事环境毒理学方面的研究 收稿日期:2003201201物修复不但完全可能,而且在这一领域已取得了相当可观的成就.1.2 微生物修复技术分类微生物修复技术主要分为两类,即原位微生物修复(on2situ bioremediation)和异位生物修复(ex2 situ bioremediation)[21].原位微生物修复不需将土挖走,主要是向污染区投放氮、磷等营养物质和供氧,促进土壤中土著微生物的代谢活性.为了提高处理效果,也可以接种经驯化培养的高效微生物菌株,利用其代谢作用降解污染物.原位微生物修复技术又包括:生物通风法(bioventing)生物搅拌法(biosparing)和泵处理法(pum p and T reat)[21].异位微生物修复(ex2situ bioremediation)要求把污染的土挖出,集中进行生物降解.包括:预制床法(Prepared bed)土壤耕作法(land farming),土地填埋法(land filling)和生物泥浆反应器法(bio2 slurry)[21].1.3 环境影响因子及其调控微生物降解有机污染物的生物修复与许多环境因子密切相关,如温度、pH、可溶性氧、土壤湿度、氧化2还原电位和营养状况等.选择最佳的环境条件将有助于提高微生物修复的效率.这方面的研究,如Z appi等(2000)[28]研究了H2O2作为一种氧源补给在饱和含土水层的生物修复中所起的作用,向土层中注入H2O2以释放游离氧,可作为土壤中生物氧化的电子受体,但H2O2对那些不具有H2O2酶的微生物来说,具毒害作用,如果将H2O2作为氧源,应测试具生物降解能力的微生物种群的H2O2酶活性.在缺氧的条件下,可投加硝酸盐和碳酸盐作为替代的电子受体,比氧更有效地提高降解菌的生物活性[14].肖羽堂(2001)[25]研究了天然水体环境温度对生物修复工艺除NH+42 N效果影响分析,在采用弹性填料微孔曝气生物修复法净化受污染的饮用水源,发现水体温度对生物修复工艺除NH+42N效果影响很大,水温越高,生物修复工艺除NH+42N效果越好,尤其在较低的水温下,水体温度对生物修复工艺除NH+42N 效果影响最大.章危华(2002)[31]进行包气带土层中石油污染物的微生物降解过程研究中发现营养物水平(N、P)是重要的限制性因素,提高土层中N、P等营养元素的含量将大大提高污染物的降解率;研究还表明翻耕供养大大强化了生物降解过程.丁克强(2001)[6]研究了通气对石油污染土壤生物修复的影响,结果表明,通气可为石油烃污染土壤中的微生物提供充足的电子受体,可保持土壤pH稳定,从而促进了微生物的生物活性,强化了对石油污染物的氧化降解作用.M onhn(2001)等[17]首次解决了在高寒的极地地区进行微生物修复的可能,用经过筛选和驯化的耐寒微生物混合菌种现场处理受油滴污染的冻原土壤,并已取得了良好的处理效果;该研究还表明,环境因子虽然是影响微生物修复的限制性因子,但如果能通过人为的方法,并借助现代生物学和分子遗传学的手段,重新获得适应特殊环境下的优良遗传性状,如质粒转移工程菌等.1.4 展望根据微生物的需要,合理地改善环境因子,使微生物的代谢处于最佳状态,以期更好地发挥微生物的降解功能是关键,运用分子生物学技术手段和基因工程理论,重新组建微生物的遗传性状,筛选具有降解多种污染物且降解效率更高的优良菌株及酶系,是提高生物修复效果的研究热点.目前,利用微生物修复污染土壤的研究方向主要集中在:高效降解菌株的筛选和基因工程菌的开发;微生物降解污染物的环境条件的人工优化;通过遗传工程创造积累型转基因植物[23,34].2 植物修复技术植物修复技术(Phytoremediation)是一种利用自然生长植物或者遗传工程培育植物修复污染土壤特别是金属污染土壤的环境技术总称[21,33].它通过植物系统及其根际微生物来吸收、移去、挥发或稳定土壤环境污染物.2.1 概述近年来,重金属污染的环境问题,有其在土壤系统中具有的隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,正在日益受到广泛的关注,土壤中重金属的污染与治理一直是国际上的难点与热点研究课题.目前采用的物理化学常规方法,不仅昂贵,难以大规模改良,而且常导致土壤结构破坏,土壤板结和土壤肥力下降,降低土地的使用功能和应用价值.992 第4期 罗 义,等:生物修复概述及国内外研究进展如前所述,土壤中的微生物在修复有机污染物方面发挥着巨大的作用,因此近年来的相关研究也十分活跃,并已取得了很好的效果.但少有微生物修复重金属的实例报道.原因是微生物不能降解重金属,只能通过代谢作用来改变一些重金属的化合价态,从而改变其与其它化合物的螯合态来修复污染.由于微生物的生物量小且难于收集,吸收在体内的重金属有可能经过代谢或死亡而又释放回环境中,因而微生物修复在处理重金属污染方面发展有限.考虑传统的微生物修复技术难以满足环境污染的治理要求,而新发展起来的微生物基因工程技术又往往由成本高而限制了重金属的治理工作.因而,寻求一种低投入,又可维持土壤肥力的新方法和替代方法是当务之急.经多年的模索,科学家们提出了一种既能实现上述目标又能产生良好生态效应并具经济开发价值的植物修复方法.植物修复与常规理化方法比,以其成本低,效率高,适于处理大面积污染等特点,与微生物相比植物具有生物量大且易于后处理等优势,因此,植物修复技术正在受到国际上的普遍关注.2.2 植物修复技术类型与机理目前已发现有400多种植物能超量累积某些特定的重金属,其中以超量累积镍的居多.按其作用机理,植物对重金属的修复有3种主要方式:植物稳定(Phytostabilization)、植物挥发(Phytov olatil2 ization)和植物抽提(Phytoextraction).2.2.1 植物稳定植物通过根系过滤、固定和钝化使重金属吸附于土壤表面,从而降低重金属在土壤中的生物有效态,达到减轻重金属污染的效果.植物的根际微环境在降解污染物中发挥重要作用.目前的研究重点放在植物根圈的理化环境如酸碱条件,氧化2还原电位,有机和无机配体以及腐植酸等和生物可利用性的研究以及影响这一过程的生物学、化学参数的改善,以及根际微生物和一些真菌在这一过程中所起的作用[12].植物稳定与植物钝化技术相结合将会显示出更大的应用潜力[22].2.2.2 植物挥发利用植物的吸取、积累、挥发作用而减少重金属在土壤中的富集,挥发出土壤表面和植物的过程.目前在这方面研究较多的是汞、铅、镉.Naka2 mura等(1999)[18]研究了在汞污染的Minamata海湾的沉积物中,在细菌的作用下,汞的挥发率提高到62.9～75.1%,该研究还表明,甲基汞从土壤中的去除率也有很大提高.目前,利用植物去除汞的研究目标是利用转基因植物降解生物毒性汞,即运用现代分子生物学手段将细菌体内汞的抗性基因转导到植物体内,可使该植物具有在通常能使生物中毒的汞浓度下正常生长的能力,并能从土壤中吸收汞并还原成挥的性的单质汞[11].Rugh等已成功地将细菌的Hg2+还原酶基因导入拟南芥植株,形成的转基因植株能耐汞并向环境中挥发汞[8].Bizily[2](2000)成功地将细菌体内的基因merA和merB转移到Arabidopsis thaliana植物体内,结果表明,转接有merB基因的Arabidopsis thaliana植株体内富集甲基汞的浓度是自然生长植株的10倍,而同时转接有merB和merA基因的植株体内富集甲基汞的能力是自然植株的50倍.所以,可以,看出细菌体内这两种基因在利用植物富集土壤中的汞并挥发到环境中从而使土壤得到净化的巨大作用.植物挥发为土壤及水体中汞的去除提供了潜在的可能[2,34].另一些植物可将环境中的硒转化为可挥发的气态形式,从而降低硒对土壤生态系统的毒性[8].另有研究表明,根际细菌不仅能增强植物对硒的吸收,而且还能提高硒的挥发率[3].植物挥发有其一定的局限性,污染物与气体形态挥发到大气环境中造成气体环境的二次污染问题不容忽视.2.2.3 植物抽提利用一些专性植物根系对特定污染物(有机物和重金属)的吸收特性,将污染物吸收并在植物地上部分积累,再通过收获地上部分而减少污染物.专性植物,一般指超累积植物,其中一些超累积植物能同时吸收积累多种重金属元素,重金属被植物吸收后,输送并储存在植物的地上部分,通过收获和移去植物体可达到去除重金属的目的.某些芥类植物可积累Ni、Zn、Cu和Pb等,目前研究较多的植物进行超累积实验的是十字花科遏蓝菜属植物(Thlaspi carulescens),可富集Zn、Pb、Cd 和Ni等金属元素.超累积植物的研究是目前欧美国家进行植物修复的研究热点[15].003辽宁大学学报 自然科学版 2003年 2.3 植物修复技术优势与传统的理化方法相比,植物修复具有其独特的优点:1)成本低;2)实现绿色净化,不易带来二次污染;3)通过对植物地上部分的集中收集处理还可达到回收环境中的某些贵重金属的目的;4)处理与利用相结合,土壤中的过量营养元素N、P等被植物吸收后,可促进植物生长,实现废物的资源化;5)比较适合大面积的污染治理,效果明显.3 生物修复技术的不足尽管生物修复技术已经取得很大的发展,但由于受到生物特性的限制,还存在着许多局限性[16,33]:1)微生物不能降解污染环境中所有的污染物,污染物的难生物降解性和不溶性都是影响生物修复的因素;2)当土壤中的污染物浓度过低,不足以满足微生物降解的底物要求时,就无法发挥其正常的降解功能;3)应用植物修复,植物的生物量小,无法满足大面积污染的植物修复要求.参考文献:[1] Barcelona M J,White DC,Macnaughton S J.M icrobial 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Rloes,which plants and microorganisms play in bioremediation,were analyzed.The achievements in bioremediation were als o elaborated in details.The advantage for bioremediation especially for the technique of phytoremediation was evaluated.The disadvantage for bioremediation were pointed out.K ey words: bioremediation;phytoremediation.(责任编辑 崔久满) 203辽宁大学学报 自然科学版 2003年 。