浙江大学《污染环境的物理修复》微生物修复-原位与异位
浙江大学环境与资源学院环境科学与工程研究生老师情况介绍
浙江大学环境与资源学院环境科学与工程研究生老师情况介绍陈红污染环境生物修复、废弃物资源化技术副教授硕导陈宝梁土壤污染控制与修复、环境界面化学与生物有效性、环境友好吸附材料设计及应用教授博导陈新才环境微生物、环境污染模拟与控制、污染土壤修复与农产品安全副教授硕导陈雪明水与废水处理教授博导陈英旭环境污染模拟与控制、环境生物技术与生态工程、面源污染控制技术教授博导程丽华环境生物工程/膜分离副研究员硕导邓劲松副教授方萍1.植物营养生理及分子生物学 2.有机废弃物的微生物处置与资源化利用教授博导冯英植物营养生理及分子生物学副教授硕导冯亚非高级工程师傅柳松环境生态学、环境影响评价副教授硕导顾敏助理实验师官宝红环境工程、污染控制技术副教授硕导何若环境微生物学、废物生物处理与资源化技术副教授硕导何积秀农业资源利用助理实验师何艳土壤化学与环境、土壤生物与生物化学、污染环境控制与修复副教授硕导何云峰环境污染模拟与控制副教授硕导何振立土壤化学与环境、土壤生物与生物化学教授博导胡宏生物学：厌氧生物工程、水生态处理工程高级工程师胡宝兰新型生物脱氮技术、土壤厌氧氨氧化及其土壤生物氮循环关键环节研究、天然水体生态系统中氮循环关键环节研究副教授硕导胡勤海废弃物资源化利用与处理、环境污染治理技术、环境规划与评价副教授硕导黄敬峰环境资源遥感, 环境资源信息系统, 遥感与信息技术应用基础研究员博导黄益丽微生物对环境污染物的降解吸附作用、微生物分子生态学、群体感应和生物膜形成副研究员硕导纪伟昌环境科学与工程：污染控制工程、生态工程实验师金崇伟植物营养生理与分子生物学、植物营养环境生态学副教授硕导金一中环境工程、污染控制技术副教授硕导雷乐成水污染控制与治理教授博导李伟环境工程、大气污染控制及环境生物技术教授博导李廷强土壤污染控制与修复、植物逆境营养生理副教授硕导梁建设研究员梁新强流域生源要素控制工程与水质安全副教授硕导廖敏土壤化学与环境副教授硕导林道辉环境化学,环境规划与管理教授博导林琦环境污染模拟与控制副教授硕导林咸永植物营养逆境生理与分子生物学、养分管理与生态环境安全、植物营养与食品质量安全、蔬菜营养生理与施肥教授博导刘际松环境科学副教授刘璟生态毒理与环境健康副研究员硕士生导师，博士生副导师刘维屏主要从事环境污染控制化学，环境污染与健康方面的研究。
土壤异位淋洗修复技术综述
土壤异位淋洗修复技术综述摘要：土壤污染严重危害生态环境与人体健康。
异位淋洗作为一种直接去除污染源的修复技术，可直接、快速地去除土壤中的污染物，降低污染物浓度水平，最终达到修复目标。
本文从技术原理、系统构成、药剂选择等方面对异位淋洗修复技术进行介绍，同时对实际应用中可能存在的问题进行总结。
关键词：异位土壤淋洗污染场地土壤修复近年来，随着工业生产的不断发展，随之而来的环境问题也日益严重。
工厂废水废弃物排放、过度使用农药等导致土壤受到不同程度的污染。
按照技术原理划分，土壤修复方法主要包括物理法、化学法、生物法以及联合修复法，土壤异位淋洗技术作为物理化学法中的一种已被较多地应用于土壤修复工程中[1]。
土壤淋洗技术是采用物理分离或增效洗脱等手段，通过添加水或合适的淋洗剂，将污染物从土壤相转移到液相的技术。
相较于风险管控技术而言，土壤淋洗技术可以去除污染物的总量，修复更直接，更快速。
土壤淋洗技术可用于处理重金属、半挥发性有机物、难挥发性有机物，具有广泛的适用性[2]。
土壤异位淋洗系统构成土壤异位淋洗系统主要包括预处理单元、物理分离单元、淋洗单元、废水处理单元等，如处理挥发性有机物还需配备挥发气体控制单元。
异位淋洗的一般施工工艺如下：（1）污染土壤挖掘后，首先进行预处理，通过调节含水率及筛分破碎工艺，剔除大块杂物；（2）预处理后的土壤进入物理分离单元，通过湿法筛分或其他筛分工艺，分离出土壤中的粗颗粒和砂砾组分，经脱水后得到清洁物料；（3）分离出的细粒经淋洗单元处理后进入污泥脱水系统，泥饼根据污染性质选择最终处置技术；（4）淋洗废水经物理、化学或生物方法去除污染物后，回用或达标排放；（5）若土壤中含有挥发性污染物，应对淋洗设备设置气体收集与处理装置；关键工艺参数影响土壤淋洗修复效果的主要工艺参数包括土壤细粒含量、水土比、淋洗时间及淋洗次数等[3]。
土壤细粒含量：土壤中的细粒是指粒径小于63-75μm的粘粒或粉粒。
有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术
有机污染场地土壤化学氧化耦合微生物修复技术
陈斌;徐江;周文军;赵甲亭;朱利中
【期刊名称】《中国环境科学》
【年(卷),期】2024(44)6
【摘要】化学氧化耦合微生物修复是通过适度氧化预处理降解转化污染土壤中的高浓度、难降解有机污染物,并增强其生物可利用性,再利用微生物降解有机污染物的技术,在有机污染场地土壤修复中具有良好的应用潜力.本文评述了化学氧化耦合微生物修复技术的研究进展,重点介绍了土壤氧化还原电位精准预测、土著微生物优化或工程菌强化方法,阐述了基于机器学习的土壤污染修复调控策略,以期提升化学氧化耦合微生物修复效率,为有机污染场地土壤绿色、经济、安全、高效修复的工程应用提供参考.
【总页数】9页(P3280-3288)
【作者】陈斌;徐江;周文军;赵甲亭;朱利中
【作者单位】浙江大学环境与资源学院;浙江农林大学;浙江省有机污染过程与控制重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X53
【相关文献】
1.多相抽提和原位化学氧化联合修复技术应用——某有机复合污染场地地下水修复工程案例
2.化学氧化与微生物法修复电子废物拆解场地有机污染土壤
3.水泥窑协
同处置、异位化学氧化及抽出-处理技术联合应用——修复某重金属及有机物复合污染场地工程案例4.深层搅拌技术在有机物污染场地原位化学氧化修复中的应用5.环境技术验证在污染土壤修复领域的应用——以原位热脱附-水平井-化学氧化耦合修复技术为例
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土壤修复技术分述-原位及异位修复
土壤修复技术分述——原位及异位修复修复原理：污染土壤修复的重点在于降低土壤中污染物的含量，固定土壤污染物。
将土壤污染物转化为毒性较低或无毒的物质，或阻断土壤污染在生态系统中的转移途径，从而减小土壤污染物对环境、人体或其他生物体的危害。
我国土壤修复技术“发展史”我国经历了从简单的挖走发展为填埋、化学治理，到现在的生物治理，用植物吸收有毒重金属、用微生物降解土壤中的农药、石油及其他有机污染物：基本上和国际同步。
简单挖除但在技术研究的广泛性和深度方面与发达国家还有一定的差距，特别在工程修复方面的差距还比较大。
污染土壤修复技术可以分为原位修复和异位修复两种。
原位修复：可以深层次污染的土壤进行修复。
特点：经济有效，对污染物就地处置，使之得以降解和减毒，不需要建设昂贵的地面环境工程基础设施和远程运输，操作维护起来比较简单。
异位修复技术：环境风险较低，系统处理的预测性高于原位修复。
实例对比介绍原位修复越来越显示出旺盛的生命力。
在美国超基金支持的修复计划中，原位修复技术所占的比例呈现上升的趋势(图1)，其平均百分比从1985～1988年的28%上升到1995～1999年的51%。
原因与环境工程技术人员和当地政府对这些新兴技术信赖度的提高关系密切。
较大面积的污染土壤，异位修复必须大量挖掘土壤并进行处理，工程造价太高，此时更适合采用原位土壤修复技术。
美国超基金修复计划17年中所选择的各种原位和异位土壤修复技术的总览如下图所示。
土壤原位蒸气浸提、原位固化/稳定化技术和原位生物修复是最常用到的原位土壤修复技术，应用频数较高的异位土壤修复技术是异位固化稳定化技术、异位热解吸技术以及异位生物修复技术。
土壤异位修复土壤修复技术特性对照表美国超基金源头控制技术中原位修复工程各年变化污染土壤修复新方法的研究与现有技术的改进，需要诸如生物学、植物学、化学、物理、土壤学和地质学等基础学科的知识，并融会贯通。
由此，也促进了这些学科的进一步交叉，有利于新的学科生长点的形成，从而在一定程度上能够推进我国环境科学与工程技术研究进入到一个新的水平和新的发展阶段。
污染沉积物原位和异位修复方法概述
污染沉积物原位和异位修复方法概述沉积物是指在水体、土壤等自然介质中沉淀、富集、固定和保存的各种物质。
其中，由于人类活动带来的污染物对沉积物的污染现象十分普遍，如重金属、有机物、农药、工业废物等，对环境和生物造成了巨大的影响。
本文将介绍污染沉积物的原位和异位修复方法。
1. 原位修复方法原位修复方法是将修复措施直接在污染现场进行，不改变沉积物的位置及特性。
原位修复方法的主要目标是降低沉积物中污染物的浓度，为生态环境恢复提供净化基础条件。
原位修复方法包括生物修复、化学修复和物理修复三种。
1.1 生物修复生物修复是利用微生物等生物体对污染物进行降解和转化的技术，其优点是具有安全、经济、环境友好和没有副作用等特点。
生物修复技术包括微生物降解技术、植物吸收技术、土壤生物修复技术等几种。
1.1.1 微生物降解技术微生物降解技术是利用微生物的代谢作用，将污染物分解为无毒物质的技术。
常用的微生物降解技术有泥炭土填充法、生物堆肥法、微生物培养法等。
植物吸收技术是通过植物的吸收和积累作用，将污染物从土壤和水中去除的技术，常用的植物吸收技术有污染悬浮物累积植物技术、人工湿地技术等。
土壤生物修复技术依靠土壤微生物、植物、昆虫等生物的共同作用，将有机污染物分解为无毒化合物的修复技术。
常用的土壤生物修复技术有面源污染修复技术、南京加速氧化沟技术等。
化学修复是指通过添加一些化学物质对污染物进行氧化还原、化学反应等扩散作用，来还原和去除污染物的技术。
化学修复技术包括还原法、氧化法、络合物去除法等几种。
1.2.1 还原法还原法是指通过还原剂加速还原污染物为无毒或减少毒性的技术。
常用的还原法有铁还原法、硫代硫酸盐还原法等。
氧化法是指通过氧化剂加速氧化或者分解有毒化合物为无毒物质的技术。
常用的氧化法有电化学氧化法、促进过氧化物降解法等。
1.2.3络合物去除法络合物去除法是指通过添加一定络合剂以提高污染物的可溶解性，使其被分解为无毒物质的技术。
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。
微生物修复技术
2生物刺激技术
生物刺激即向污染的土壤中添加微生物生长所 需的氮、磷等营养元素以及电子受体，刺激土 著微生物的生长来增加土壤中微生物的数量和 活性。
Reddy K R,Cutright T J对铬污染土壤的微生 物修复进行的研究表明，限制铬污染场地修 复进程的一个共同因素是污染场地通常缺乏 足够的营养以供引进的外来微生物或土著微 生物生长，以至这些微生物自身具备的还原 Cr6+的潜力得不到充分发挥;为使其潜力得到 充分发挥,需向其生活的环境中投加营养物质 来刺激铬还原菌的新陈代谢和繁殖,促进铬污 染土壤的修复。
3 生物强化技术
生物强化技术即向重金属污染土壤中加入一种 高效修复菌株或由几种菌株组成的高效微生物 组群来增强土壤修复能力的技术.所加入的高 效菌株可通过筛选培育或通过基因工程构建, 也可以通过微生物表面展示技术表达重金属高 效结合肽,从而得到高效菌株。
现存的问题
(1)修复效率低，不能修复重污染土壤。 (2)加入到修复现场中的微生物会与土著菌株 竞争，可能因其竞争不过土著微生物，而导致 目标微生物数量减少或其代谢活性丧失。 (3)重金属污染土壤原位微生物修复技术大多 还处于研究阶段和田间试验与示范阶段，还存 在大规模实际应用的问题。 (4)微生物个体微小，难以从土壤中分离；重 金属回收困难。
重金属污染土壤的微生物修复原理主要包 括生物富集(如生物积累、生物吸着)和生 物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲 基化以及重金属的溶解和有机络合配位降 解)。
研究表明,许多微生物,包括细菌、真菌和藻 类可以生物积累和生物吸着环境中的多种重 金属。一些微生物,如动胶菌、蓝细菌、硫 酸盐还原菌以及某些藻类,能够产生胞外聚 合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基 团,与重金属离子形成络合物。
解析受污染土壤的微生物环保修复技术
ECOLOGY区域治理解析受污染土壤的微生物环保修复技术温州市环境发展有限公司 虞玮玮摘要：中国特色社会主义市场经济的高速发展，给人民群众带来了更加优越的生活条件。
但回顾过去几十年间经济发展的历程可以发现，快速的经济发展也从某种程度上造成了环境的污染问题，特别是对土壤造成了严重的污染。
为了尽快修复受污染的土壤，必须要对投菌法、生物通风法、生物培养法等原位微生物修复技术进行研究，并分析堆制法、预制床法、生物反应器法等异位修复技术的关键点，解决土壤污染问题，促进我国经济的可持续发展。
关键词：受污染土壤；微生物；修复技术中图分类号：S154.39 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）27-0180-0001可持续发展战略的提出，改变了中国长期以来经济建设存在的弊端，改变了以牺牲环境为代价发展经济的错误思想，有助于推动中国经济社会在新时期取得新成果。
而利用微生物修复受污染土壤的技术也随着可持续发展战略的提出而广受关注，经过一系列的研究和分析后，微生物环保修复技术已经逐渐完善，并在实际应用中取得了一定的效果。
在这种情况下，对受污染土壤的微生物环保修复技术进行进一步研究，显然具有突出的现实价值。
一、原位微生物修复技术（一）投菌法顾名思义，投菌法指的是将降解菌投入到土壤当中，并利用供养措施将养分输送到土壤当中，确保微生物能够快速生长代谢，进而达到降解土壤当中污染物的目的。
在投放菌种之前，需要对土壤中的原有微生物进行检验，确保投放的菌种不会与原有微生物冲突，保证投放的微生物能够顺利生长，保障处理修复效果。
（二）生物通风法生物通风法也是一种行之有效的环保修复技术，可在待处理区域建两口深井，而后利用鼓风机提升土壤内部通风量，再辅以营养物质和氧气等，保证降解菌能够快速生长。
这种技术具有应用效果极佳、适用性高、成本低廉等一系列优势，但同时也具有处理时间长等一系列劣势，因此需要结合土壤实际污染情况及修复需求进行选用。
农药污染
物氧化的电子受体, 以满足污染环境中已经存在的降解菌的需要, 提高 土著微生物的代谢活性, 将污染物彻底地矿化为CO2 和H2O。
• 3.生物通气法: 是一种强迫氧化的生物降解方法。在污染的土壤上
打至少两口井, 安装鼓风机和抽真空机, 将空气强排入土壤中, 然后抽 出, 土壤中挥发性的有毒有机物也随之去除。在通入空气时,加入适量 的氨气, 可以为土壤中的降解菌提供氮素营养, 促进微生物降解活力的通大学·地学院
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农药的分类
•化学结构：有机磷类、有机氯类、有机汞类、有机砷类、基 甲酸脂类等 •防治对象：杀虫剂、杀菌剂、杀螨剂、杀鼠剂、除草剂、特 异剂和植物生长调节剂 •原料来源：矿物农药、植物性农药、有机农药、微生物农药 •作用方式：触杀、胃毒、熏蒸和内吸四种作用方式 •加工剂型：粉剂、可湿性粉剂、可溶性粉剂、乳剂、乳油、 浓乳剂、乳膏、糊剂、胶体剂、熏烟剂等
农药污染
2020/7/20
西南交通大学 地学院 环境工程 潘杰&陈佼
西南交通大学·地学院
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农药(Pesticide)
在农业生产中，为保障、促进植物和农作物的生长所施 用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物（或杂草）的一类药物的统 称，主要包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、灭鼠剂、以及调节 植物生长的化学药品和生物药品等，其中用量最大的是前三 种类型农药。
3.对土壤的污染
主要来自：①直接的施用；②通过浸种、拌种等施药方式进入土壤；③漂浮在大气中的农药 随降雨和降尘落到地面进入土壤。
4.对人体健康的危害
长期食用被农药污染的食品能造成人体某些农药的积贮而对人体健康产生危害。目前认为有 以下几个方面：①对神经的影响；②致癌作用；③对肝脏的影响；④诱发突变；⑤慢性中毒。 此外，农药还能对水生生物、飞禽、动物和植物等造成污染和危害。
地下水硝酸盐污染及修复技术讲解
地下水硝酸盐污染及修复技术摘要：地下水硝酸盐污染是全球所面临的一个日益严重的问题，对于地下水硝酸盐污染的治理及修复方法也成为近些年学者研究的对象。
本文就地下水硝酸盐污染的现状、来源、危害等提出几种修复方法，并针对生物修复技术做了详细的介绍，最后对于地下水硝酸盐污染做了小结及展望。
关键词：地下水污染硝酸盐生物修复技术引言水是人类生命的源泉，随着经济的发展和人类活动的加剧，使得水环境的污染越来越严重，地下水作为水资源的一部分也受到了很大的污染。
地下水由于工业、农业、生活、医疗等废水的大量排放，已导致不同地区出现了不同程度的地下水污染。
影响地下水水质的污染物有很多种，最普遍的无机污染物就是硝酸盐。
硝酸盐最为地下水比较常见的污染物，使其的研究有着重要的意义。
1. 地下水污染现状及分布就全国范围而言，我国地下水质量总体较好。
根据国家地下水质量标准，我国63%地区的地下水可直接饮用，17%经适当处理后可供饮用，12%不宜饮用，剩余8%为天然的咸水和盐水。
在全国第二轮水资源调查评价的197万平方公里的平原区中，选取了pH 值、矿化度、总硬度、氨氮、挥发酚、高锰酸盐指数、硫酸盐、氯化物、氟化物、硝酸盐、亚硝酸盐、铁、锰、砷、铬、镉、大肠杆菌等17 项指标。
评价结果表明，浅层地下水I类和U类水质分布面积仅为 4.98%,川类面积为35.53%,W、V类面积高达59.49%。
太湖、辽河、海河、淮河等流域地下水污染最为严重, 其面积的91.49%、84.55%、76.40%和67.78%地区的地下水超标。
据《中国地质环境公报》（2007）,全国地下水水质呈下降态势的地区主要分布在华北、东北和西北地区, 水质呈好转态势的地区零星分布。
[1]东北地区重工业和油田开发区地下水污染严重。
不同地区有着不同的特点：松嫩平原污染物以亚硝酸盐氮、氨氮、石油类为主；辽河平原污染物则以硝酸盐氮、氨氮、挥发酚类、石油类为主。
华北地区因人类经济活动频繁，从城市到乡村的地下水污染比较严重。
污染沉积物原位和异位修复方法概述
污染沉积物原位和异位修复方法概述随着工业化和城市化的不断发展，环境污染已成为一个严重的问题。
污染沉积物是环境污染的重要来源之一，对土壤、地下水和生态系统产生严重影响。
污染沉积物的修复成为环境保护和可持续发展的重要任务。
污染沉积物的修复方法可以分为原位修复和异位修复两种。
原位修复是指在不移除或转移沉积物的情况下，在其原位进行修复；而异位修复是指将沉积物移出原位进行修复处理。
本文将对这两种修复方法进行概述，分析其优缺点，并讨论其在实际应用中的适用性。
一、原位修复方法1.生物修复生物修复是利用植物和微生物等生物体来修复污染沉积物的方法。
植物修复技术是指通过植物的根系吸收和转化有害物质，对污染沉积物进行修复。
而微生物修复是指利用微生物来降解有机污染物或转化无机污染物，从而修复污染沉积物。
这两种方法都具有成本低、对土壤结构破坏小的优点，但需要较长的修复时间。
2.电动修复电动修复是利用电场作用于污染沉积物中的有害物质，促使其迁移或转化，从而达到修复的目的。
其原理是利用电场作用促进有害物质的迁移和转化，可以快速有效地修复污染沉积物，但需要的投入较大，且操作较为复杂。
3.氧化还原修复氧化还原修复是利用氧化剂或还原剂对污染沉积物进行处理，促使有害物质的氧化或还原反应，从而实现修复的目的。
常用的氧化剂包括过氧化氢、臭氧等，还原剂包括亚铁离子、硫化钠等。
这种方法操作简单，效果稳定，但对环境条件要求较高。
二、异位修复方法1.挖掘和填埋挖掘和填埋是将污染沉积物挖掘出来，然后转移到其他地点进行填埋或覆盖的方法。
这种方法操作简单，效果明显，但需要大量的土地资源和高昂的处理成本，且可能会带来二次污染问题。
2.固化封装固化封装是将污染沉积物与固化剂混合并形成坚固的固体体，通过封装的方式稳定有害物质，防止其对环境造成二次污染。
这种方法施工方便，成本较低，但可能会影响土壤透气性和水分的渗透，导致土壤恢复困难。
3.热处理热处理是利用高温将污染沉积物中的有害物质蒸发或分解，从而达到修复的目的。
微生物技术 文献综述
微生物修复石油污染的研究概况湖州师范学院生命科学蒋立勋摘要：对于现如今石油的大量的开采，石油泄漏的状况发生的几率持续升高，近期的几个的漏油事故，对于它们的后续处理非常关键，特别是如何恢复原先的生态环境，利用微生物进行处理不失为一种环保的方式。
文章较全面地介绍了环境中降解石油的微生物、石油污染土壤的微生物修复技术以及影响石油污染土壤微生物修复的因素。
关键词：石油污染，微生物修复石油是不可再生资源，也是人类宝贵的能源和重要的化工原料，目前国际油品市场原油价格的持续上涨，将直接影响着我国经济的可持续发展［1］。
但同时，我国每年还有大量的原油及其加工品流入环境，这不但浪费了宝贵的资源，而且对生态环境造成了污染［2］。
石油物质进入土壤后，会引起土壤理化特性发生变化，能够改变土壤有机质的组成和结构，对作物生长发育也有不利的影响［3］。
同时石油通过生长于该土壤中的植物及其产品，以食物链方式直接影响到人类的身体健康［4］。
在最初的石油污染治理工艺中，物理和化学方式处理是最主要的技术，且已研究得比较成熟。
自20 世纪70 年代以来，随着生物修复技术的发展，微生物处理技术在石油污染治理方面逐渐成为核心技术［5］。
为了全面了解石油污染土壤微生物修复研究现状，从而指导现阶段的研究工作。
笔者针对近几年国内外的应用微生物修复技术治理石油污染土壤的最新研究成果与应用状况进行了初步归纳，并对未来的发展进行了展望。
1 环境中降解石油的微生物动物、植物、微生物都具有降解污染物的能力，但微生物在污染物降解中的作用最大；这是由于微生物具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异的特点所决定的。
微生物的降解酶体系具有氧化还原、脱羧、脱氨、水解、脱水等各种化学作用能力，所以对能量的利用比高等生物体更加有效；微生物高速度的繁殖特性和遗传变异性使它的酶体系能够以最快的速度适应外界环境的变化，从而显示出其在环境治理上的高效性和多样性。
浙江大学《污染环境的物理修复》植物修复(1)
Fig. 2. The path of a transition metal from the soil to the sites of use and storage in the leaf. These include attempts (a)to enhance mobilization by secretion of organic acids, (b)to increasee uptake by overexpression or deregulation of transporters, (c)to stimulate uptake into the root and translocation via the xylem by overproduction of intracellular chelators, or (d)to increase the strength of metal sinks in the leaves by overexpression of storage and detoxification mechanisms.
植物过滤
• 根系过滤：主要是利用水生植物、半水生植物和陆生 植物根系吸收能力和巨大的表面积去除大面积水体中 低浓度的金属元素。
• 种苗过滤：研究表明幼小植物的种苗根系对水体中重 金属的去除作用更强，种苗过滤是第二代植物修复技 术的代表之一。
植物提取
• 植物提取是利用能耐受并能过量积累金属的植物吸收环境中的 金属，将它们输送并贮存在植物地上部分。
Processes show distinct molecular characteristics in hyperaccumulator plants are represented by arrows of varying size. A thicker arrow indicates a process displaying higher activity in metallophytes as compared to non-metallophytes. A thinner arrow indicates a process displaying reduced activity in metallophytes. This applies to sequestration of metals in root tissue.
微生物生态学-10-1污染环境的微生物修复技术
海洋表面的石油经扩散、挥发、乳化、沉淀后， 部分可能受紫外线作用而发生光分解，但速度很慢。 石油降解微生物广泛分布于自然界。微生物可在 1～2周内形成细菌群落，2～3月内石油被分解消失。 石油降解微生物目前已知有100余属，200多种，分属 于细菌、放线菌、霉菌、酵母和藻类。
石油降解微生物 –细菌：假单胞菌属(G-)、黄杆菌属、棒杆菌属、 无色杆菌属、不动杆菌属、小球菌属、弧菌属、 蓝细菌等 –放线菌：洛卡氏菌属和分支杆菌属，但对烃类降 解不彻底，有中间产物积累。 –真菌：有枝孢霉、曲霉、青霉等属的菌株；酵母 有假丝酵母属（Candida），红酵母属、球拟酵 母属中的菌。
Alcanivorax borkumensis, 海洋石油消 除。
Dehalococcoides ethenogenes, 清除 有机溶剂造成的 污染；
Caulobacter crescentus, 应用 于低营养水环境 的生物修复；
Geobacter sulfurreducens, 帮助转化铀和其 它一些放射性金 属物质
是指利用处理系统中的微生物的代谢活动来减 少污染现场污染物的浓度，或者使环境中的污染物 的危害减少到最低程度。 这种技术的最大特点是可以对大面积的污染环 境进行治理，目前所处理的对象主要有石油、废水 及农药污染。
微生物修复的产业化水平
国外尤其是美国许多生物修复公司，针对土壤污染 物种类，研制了相应的微生物制剂、营养添加剂和配套 的工艺措施，开展了土壤中化学农药、石油烃、重金属 等污染的微生物治理。 美国BCI公司（Bioremediation Consulting Inc.） 美国WIK Associates Inc美国工程服务生物修复 公司（Engineering Services and Bioremediation Company）。
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升梯度注入井和 降梯度回收井线
抽出井 注入井
交错注入井-回 收井系列和降梯 度回收井组合
第三节 阻塞控制
• 运行中可能的问题是含水层和注入井的阻塞 。
• 主要的阻塞原因与悬浮固体、生物生长和含 水层化学有关。
一、悬浮固体阻塞
• 注入水通常是来自回收系统，容易造成悬浮固体阻塞。 悬浮固体来源是回收井的粘土、絮凝物或生物生长物。
一、土地耕作
• 土地耕作是在上层土壤进行的生物修复过程，原位 或易位生物修复都可以。通过耕翻，促进微生物对 有害化合物的降解。一般只适用于上层30cm土壤。
• 设备：农用机械。
土地耕作的设计和运行：
• 土壤耕作床通常用砂子或土壤作为底层，底层可以保护粘土 层防止机械损伤。
• 污染土壤挖出后，必要时过筛，放在砂床上；
典型原位生物修复系统：
第一节水力学控制
原位生物修复设计的第一个阶段是选择隔离 和控制污染带的技术。
水力学控制对移动或阻止地下水流、提高或 降低水位以及控制污染羽流动都是必需的。
隔离污染羽的常用方法是进行水文干预。流 体力学隔离系统的费用一般比物理遏制结构 要低，系统更灵活。
水文控制系统一般为中间抽水，四周注水。
堆制系统构成
生物堆
土壤堆体
抽气系统
营养水分调 配系统
渗滤液收集 处理系统
在线监测系 统
主要设备
抽气风机、控制系统、活性炭吸附罐、营养水分添加泵、土 壤气监测探头、氧气、二氧化碳、水分、温度在线监测仪器
生物堆制关键技术参数
技术参数
内容
污染物生物可降解性
对于易生物降解有机物（如石油烃、低分子烷烃等）效果 较好；对于POPs等难降解有机处理效果有限
• 影响重力注入的因素：气候、降水量、土壤渗透性 和有机负荷。
• 重力供给系统可行性评价：最重要的方面是有机负 荷，有机负荷太高不适合。
• 电子受体和营养盐的供应速率：根据土壤渗漏速率 、水力传导性、吸附速率以及衰减速率来确定的。
设计重力供给系统必须考虑的内容：
•
电子受体和营养盐的供应速率；
•
污染的地点与深度；
• 加入的营养盐一般是化肥，直接施用干粉或配成水溶液后施 用。使用微生物接种可以缩短驯化期，提高反应速率。
• 施用所有的添加剂以后，耕、耙污染土壤。
• 监测土壤污染物随时间的消失过程，以及渗透液样品随水的 损失量。
二、 堆制处理
• 堆制处理分为两个阶段：第一阶段高速降解，微生物活动强烈 ，耗氧和降解速率很高，可通过强制通风或频繁混合供氧，需 注意高温和气味产生。第二阶段低速降解，可通过自然对流供 氧。微生物活动减少、温度不高、气味不重。
• 生物修复还用硝酸盐为电子受体。如用硝酸盐作 为电子受体，注入乙酸盐作为主要基质可促进氯 代烃的共代谢。
第六节 生物通风
生物通风法由土壤气相抽提法（SVE）发展而 来，通过向土壤中供给空气或氧气，依靠微生物的 好氧活动，促进污染物降解；同时利用土壤中的压 力梯度促使挥发性有机物及降解产物流向抽气井， 被抽提去除。
三、化学阻塞
• 化学反应有氧化、还原、沉淀和离子交换。对大 多数含水层，离子交换对阻塞没有显著影响。最 主要问题是氧化还原电位和营养盐加入的变化。
• 氧化还原电位变化 含氧水注入后还原条件变为氧化条件，氧化反应包 括铁、硫化物和氨等的氧化。很多地下水含铁氧 化形成沉淀。Fe2+被氧化为Fe3+，形成 Fe(OH)3。
污染物初始浓度
土壤通气性
土壤营养物质比例 微生物含量 土壤含水率
土壤温度和pH 堆体内氧气含量 土壤中重金属含量
土壤污染物初始浓度过高时影响微生物生长和处理效果， 需要采用清洁土或低浓度污染土对其进行稀释。
• 供氧方式：井孔通气，含氧水注入，H2O2注入， 通 气，注气。污染物位置和需氧速率，决定了使 用什 么样的供氧方式。
1、井孔通气 ：可通过多孔气泡装置将空气扩散到井孔中 ，具有结构简单、价格低廉的优点。注气装置可使用金 刚砂扩散器、多孔石、碳化硅扩散器等。
2、含氧水的注入：用泵将饱和含氧水打入含水层。为了防 止生物阻塞，将注气器提出清洗和用H2O2处理。供氧速 率低是其主要缺点。
关键技术参数或指标
影响因 素
土壤理 化性质 因素
污染物 特性因
素
微生物 因素
技术指标
技术参数
土壤的气体渗透率
土壤的渗透率一般应该大于 0.1 达西。
土壤含水率
一般认为含水率达到15-20％时，生物修复的效果最好。
土壤温度
大多数生物修复是在中温条件（20-40℃）下进行的，最 大不超过40℃。
土壤的pH
最理想的情况是污染带完全隔离，未控制的地下水可以进 入污染羽流，但是污染地下水不会从修复区流出。
第二节亚表层供给系统
• 供给系统要以最有效的方式向污染带供给生物修复 控制剂，并使其在微生物活动区域均匀分布；同时 保证损失最小、阻塞最小。
• 注入系统有重力法和强制法两种。
一、重力注入
• 重力供给系统适于浅层废物沉积、高渗透性场所和 局部的污染。
• 主要优势菌为锈色嘉利翁氏菌(Gallionella ferruginea)和纤发菌属(Leptothrix)。
• 使亚铁氧化，铁离子形成铁氧化物水铁矿 (Fe5HO8·4H2O)其溶解性很低(Ksp=10-40) ：
4Fe2＋+O2+4H＋——4Fe3＋+2H2O 5Fe3++12H2O ——Fe5HO8·4H2O+15H＋
（2）堆龄控制
• 虽然新堆生物量高，但陈堆中污染物降解速率要高一倍。原 因是新堆中的有机质妨碍了污染物的降解。同样，较高的天 然有机质也会阻碍污染物的降解。
（3）水分、pH值、物料平衡和生物需氧控制
• 应选择确保靶标化合物降解的参数，可以不以温度为基础。 堆制混合物的最佳组分（有机能源和疏松剂）根据可处理性 研究确定。即在实验室内根据耗氧速率确定最佳的混合比例 。
•
第四节 原位氧源
在选择氧供应系统时，应按下列标准评判： • 污染负荷的需氧量； • 自然有机沉积的需氧量； • 设计降解速度； • 每种方法供应的氧转移速率； • 氧源传输利用的难易； • 氧源的费用。
• 原位氧源可以通过强制手段将分子氧加入系统，或 通过化学反应加入系统(如用过氧化氢)。
• 与降解速率有关的最终需氧量决定了供氧速率。供 氧应和需氧平衡，才能使生物修复的清除时间达到 最佳。太低的供氧速率会使修复时间延长，太高的 供氧速率又会增加修复成本。
搅动床式反应器使用搅拌螺旋加料器
堆制过程控制
（1）堆温控制
• 堆温会影响三方面：第一，达到一定的温度会将病原体杀死 ；第二，温度超过60℃会产生明显的气味，注意操作控制气 味；第三温度超过60 ℃会使生物降解速率明显下降。
• 生物系统都有温度上限，超过温度上限生物生长急剧下降。 温度上升造成微生物多样性下降，也造成降解速率下降。因 为有害化合物的降解更需要混合的同生菌。
异位微生物修复
• 异位微生物修复是指将被污染介质(土壤、水体)搬 动和输送到它处进行微生物修复，强调人为调控和 创造更加优化的降解环境。
• 一般受污染土壤较浅，而且易于挖掘，或污染场地 化学特性阻碍原位生物修复就采用异位微生物修复 。
• 异位微生物修复技术：预制床法（土地耕作）、堆 制处理、生物反应器（泥浆相处理）
• 堆制系统的疏松剂：有木片、树皮块、锯末、树叶、秸秆、橡 胶轮胎块等，增加介质孔隙度，降低水分，大多可充当额外的 碳源和能源。疏松剂筛分回收常用振动床、旋转筛或筛网。
• 现代堆制处理系统通常分为三种：条形堆系统；静态堆系统； 反应器系统。
（1）条形堆系统
• 污染土壤与疏松剂混合后，用机械摊成条。最大尺寸一般为 1.2-1.5 m高、3.0- 3.5 m宽。每天倒翻混合以保持好氧状态。
• 回收水化学处理或生物处理时，生物生长、生物絮凝或 化学絮凝会产生悬浮固体。含水层中pH和氧化还原电 位的改变会产生氢氧化铝或铁沉淀而产生阻塞。
• 注水中悬浮固体浓度应低于2.0mg/L。浊度可用作为控 制指标，应低于1浊度单位(NTU)。推荐使用过滤器处 理回收水。
二、生物阻塞
1、注入井的滤网
大多数微生物生存的pH 范围为5-9
营养物的含量 土壤氧气/电子受体
一般认为，利用微生物进行修复时，土壤中C:N:P的比 例应维持在100:5-10:1
除了用空气提供氧气外，还可采用H2O2、Fe3+、NO3-或 纯氧作为电子受体
污染物的可生物降解性
生物降解性与污染物的分子结构有关，通常结构越简单， 分子量越小的组分越容易被降解。
• 原位生物修复运行时加入氧和营养盐后会刺激井 滤网上和周围含水层中生物生长使微生物易阻塞 注入井。
• 使用脉冲注入法可减少注入井阻塞。电子受体和 营养盐分别以一定的间隔分别注入。分开注入生 物修复剂可消除注入点的最佳生长条件所以不利 于生物生长。
2、铁细菌
• 铁细菌生长也引起生物阻塞。水中铁含量很低的 情况下就可以使生物膜反应器阻塞。
• 营养盐
• 磷酸盐是引起含水层阻塞的重要化学因素。正磷酸 盐浓度只要不超过10mg/L就会使沉淀达到最小，但 是由于亚表层磷酸盐转移困难，这一浓度对生物修 复来说可能很不够。
• 磷酸盐不能注入到石灰性土壤，否则会被吸附沉淀 。
• 可以用其他磷酸盐进行生物修复，如三聚磷酸钠、 焦磷酸盐(P2O74-)和三偏磷酸盐(P3O93-)。
•
维持的渗入速率；
•
场地的水力传导性(垂直与水平)；
•
污染带的构造-空间尺度、沉积厚度；
•
地下水深度；
•
亚表层的孔隙度和一致性；