第五章微生物修复
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第一节 微生物修复技术
微生物修复是指微生物将土壤、地下水和海洋中的有毒有 害物质“就地”降解成二氧化碳和水，转化为无毒、无害 物质的方法。实际上，大多数环境中都存在着天然微生物 降解净化有毒有害污染物质的过程，只是自然条件下的微 生物净化速度比较慢，因此能够被广泛应用到环境保护当 中。
微生物修复大多都是在人为的条件下进行的，通过提供氧 气，添加各类营养物质，接种经过驯化培养的高效菌株等 强化修复过程，迅速去除污染物质，这就是微生物修复的 基本原理。
（6）生物冲淋法
生物冲淋法（bioflooding) 是指通过注入井和注入沟将含 有营养物和氧的水补充到亚表层，促进污染物降解的过 程。生物冲淋法主要应用于各种石油烃类污染的修复中， 其具体工程主要包括两组水井，一组是注水井，它的作 用是将各类接种的微生物、水、营养物和电子受体等物 质注入土壤；另一组是抽水井，通过液体流动促进营养 物质的运输，保证充足的氧气。
通透性较差、污染物较易被降解的情况下可以采用这种 方法。
（4）生物注气法
生物注气法（biosparging)是指将加压后的空气压入地下水位以下
土层中，气流使化合物进入水分不饱和层并进行挥发和降解，同时 水分饱和层也得到氧气，有利于污染物降解的一种生物降解方法。 这种方法提供了充足的溶解氧，扩大了生物降解的面积，使水分饱 和层和不饱和层的土著微生物均能发挥作用。 生物注气法适于处理受挥发性有机物污染的地下水及上层土壤，在 常温下空气注入可溶解的氧质量浓度达到8~12mg/L，是最简单、 来自百度文库经济的形式。纯氧和臭氧注入可使溶解氧浓度达到40~50mg/L， 但成本很高，一般较少采用。
生物修复与化学、物理修复相比，具有下列优点：
（1）修复时间较短； （2）原位修复的方式可使污染物在原地被降解清除，可使 污染场所的干扰和破坏达到最小； （3）操作简便，对周围环境干扰较小； （4）设施简单，降解过程迅速，费用低，仅为物理化学修 复的一半以下； （5）可以在现场进行，操作者与污染物直接接触机会减 少，不会对人产生危害； （6）不会产生二次污染，永久性的消除污染物和长期的隐 患。因此，生物修复被认为是最有发展前景的技术。
原位生物修复包括以下几种方法:
（1）投菌法
（2）生物通风法 （3）地耕法 （4）生物注气法 （5）生物扩增法 （6）生物冲淋法
（1）投菌法
直接向受到污染的土壤或水域介入经过人为驯化和培养
的微生物以及商品化的适宜微生物菌剂，同时提供这些
微生物生长所需的营养，包括大量元素(氮、磷、硫、钙、 钾、镁、铁、锰等)和微量元素。
并且充入氧气，提高土壤的通透性，创造污染物被氧化 的条件，投加肥料、调节土壤湿度及酸碱度等，从而为
微生物的生存提供良好环境条件，并确保生物降解在不
同土壤层面上都能发生，使污染物能较好的清除的方法。 这种方法的优点是结合农业措施，操作简单，经济易行， 但污染物有可能从处理地被转移。一般在污染土层较浅、
生物修复技术也存在不足：
（1）条件苛刻，生物修复是一种科技含量较高的处
理方法，其处理方法必须符合污染场地的特殊条件. （2）有些污染物经微生物降解后其产物的毒性和移
动性均比原化合物有所增加.
一、微生物修复技术的分类
污染地区的微生物修复技术一般分为原位生物修复、
异位生物修复、原位–异位联合的生物修复技术。
（2）生物通风法
生物通气法（bioventing) 是一种强迫氧化的生物降解方法。是指向土壤
含水层以上的土层中通入空气或氧气，为好氧微生物提供最终电子受体， 促进污染物生物降解的技术。 生物通气法的具体措施是向地下水位以上的土层中打两口以上的通气井， 用鼓风机和抽真空机将空气强行排入土壤中，然后抽出，土壤中挥发性 的污染物也随之去除。在通入空气时，通过加入适量的氨气为土壤中的 降解菌提供氮素营养，可以促进微生物降解活力的提高。
生物冲淋法处理方法简单，费用相对较低，其不足之处 是处理时间较长，而且在微生物的修复过程中，污染物 可能会进一步扩散到较深层的土壤和地下水中。
2. 异位生物修复技术
异位生物修复是指被污染介质(土壤、水体)搬动或输送至 它处进行的生物修复过程。相对于原位生物修复而言，
更强调人为的控制和创造更适宜的生物降解环境。
养物的喷淋系统、土壤底部的防渗衬层、渗滤液收集系 统及供气系统等。在不泄漏的平台上，铺上石子与沙子， 将污染土壤以15~30cm的厚度平铺其上，并加入适当的 营养液和水，定期通入氧气并翻动土壤，以保证土壤中 微生物生长的合适条件。处理过程中流出的渗滤液，回 灌于该土层上，以便彻底清除污染物。
异位生物修复的工程措施和根本方法一般可以采用土著
微生物，也可以利用外加的降解微生物，这种处理方法
能更好的被控制、技术难度低，但成本较大。
异位修复技术涵盖广泛，应用较多的为以下几种方法
（1）预制床法
（2）堆肥法
（3）堆层处理
（4）厌氧反应器
（5）生物反应器
（1）预制床法
是一种用于土壤修复的特制生物床反应器，包括水及营
1. 原位生物修复技术
原位生物修复是指对受污染的介质不进行搬运或输
送，而在原位或易残留的部位进行的生物修复处理。 原位修复技术主要取决于被污染土壤的自身微生物 的自然降解能力、人为创造的降解条件、促进微生 物生长繁殖的条件，如提供N、P等营养物、氧气、 菌株等。为了加速降解进程有时也加入经驯化和培 养的微生物。
土壤的结构和类型直接影响着生物通气法的修复效率，不合适的土壤结
构会使氧气和营养元素在到达污染区域之前就被消耗。因此生物通气法 只适用于具有多孔结构的土壤污染修复。生物通风法设备费用低，运行
维护费用也低，是一种很好的生物修复方法。
（3）地耕法
地耕法 (land farming)就是通过翻耕土壤，在土壤中混匀
（5）生物扩增法
生物扩增法(bioaugmentation)是指通过改变微生物的营 养状态（N、P）等，提高土著或外源微生物的代谢能 力，进而使有机污染物的降解效率显著提高的一种降 解方法。对于一些不易降解的有机污染物，通常需要 引入具有高效分解和利用能力的特定微生物。构建遗 传工程菌可能是处理这类有机物的一种有效手段。
微生物修复是指微生物将土壤、地下水和海洋中的有毒有 害物质“就地”降解成二氧化碳和水，转化为无毒、无害 物质的方法。实际上，大多数环境中都存在着天然微生物 降解净化有毒有害污染物质的过程，只是自然条件下的微 生物净化速度比较慢，因此能够被广泛应用到环境保护当 中。
微生物修复大多都是在人为的条件下进行的，通过提供氧 气，添加各类营养物质，接种经过驯化培养的高效菌株等 强化修复过程，迅速去除污染物质，这就是微生物修复的 基本原理。
（6）生物冲淋法
生物冲淋法（bioflooding) 是指通过注入井和注入沟将含 有营养物和氧的水补充到亚表层，促进污染物降解的过 程。生物冲淋法主要应用于各种石油烃类污染的修复中， 其具体工程主要包括两组水井，一组是注水井，它的作 用是将各类接种的微生物、水、营养物和电子受体等物 质注入土壤；另一组是抽水井，通过液体流动促进营养 物质的运输，保证充足的氧气。
通透性较差、污染物较易被降解的情况下可以采用这种 方法。
（4）生物注气法
生物注气法（biosparging)是指将加压后的空气压入地下水位以下
土层中，气流使化合物进入水分不饱和层并进行挥发和降解，同时 水分饱和层也得到氧气，有利于污染物降解的一种生物降解方法。 这种方法提供了充足的溶解氧，扩大了生物降解的面积，使水分饱 和层和不饱和层的土著微生物均能发挥作用。 生物注气法适于处理受挥发性有机物污染的地下水及上层土壤，在 常温下空气注入可溶解的氧质量浓度达到8~12mg/L，是最简单、 来自百度文库经济的形式。纯氧和臭氧注入可使溶解氧浓度达到40~50mg/L， 但成本很高，一般较少采用。
生物修复与化学、物理修复相比，具有下列优点：
（1）修复时间较短； （2）原位修复的方式可使污染物在原地被降解清除，可使 污染场所的干扰和破坏达到最小； （3）操作简便，对周围环境干扰较小； （4）设施简单，降解过程迅速，费用低，仅为物理化学修 复的一半以下； （5）可以在现场进行，操作者与污染物直接接触机会减 少，不会对人产生危害； （6）不会产生二次污染，永久性的消除污染物和长期的隐 患。因此，生物修复被认为是最有发展前景的技术。
原位生物修复包括以下几种方法:
（1）投菌法
（2）生物通风法 （3）地耕法 （4）生物注气法 （5）生物扩增法 （6）生物冲淋法
（1）投菌法
直接向受到污染的土壤或水域介入经过人为驯化和培养
的微生物以及商品化的适宜微生物菌剂，同时提供这些
微生物生长所需的营养，包括大量元素(氮、磷、硫、钙、 钾、镁、铁、锰等)和微量元素。
并且充入氧气，提高土壤的通透性，创造污染物被氧化 的条件，投加肥料、调节土壤湿度及酸碱度等，从而为
微生物的生存提供良好环境条件，并确保生物降解在不
同土壤层面上都能发生，使污染物能较好的清除的方法。 这种方法的优点是结合农业措施，操作简单，经济易行， 但污染物有可能从处理地被转移。一般在污染土层较浅、
生物修复技术也存在不足：
（1）条件苛刻，生物修复是一种科技含量较高的处
理方法，其处理方法必须符合污染场地的特殊条件. （2）有些污染物经微生物降解后其产物的毒性和移
动性均比原化合物有所增加.
一、微生物修复技术的分类
污染地区的微生物修复技术一般分为原位生物修复、
异位生物修复、原位–异位联合的生物修复技术。
（2）生物通风法
生物通气法（bioventing) 是一种强迫氧化的生物降解方法。是指向土壤
含水层以上的土层中通入空气或氧气，为好氧微生物提供最终电子受体， 促进污染物生物降解的技术。 生物通气法的具体措施是向地下水位以上的土层中打两口以上的通气井， 用鼓风机和抽真空机将空气强行排入土壤中，然后抽出，土壤中挥发性 的污染物也随之去除。在通入空气时，通过加入适量的氨气为土壤中的 降解菌提供氮素营养，可以促进微生物降解活力的提高。
生物冲淋法处理方法简单，费用相对较低，其不足之处 是处理时间较长，而且在微生物的修复过程中，污染物 可能会进一步扩散到较深层的土壤和地下水中。
2. 异位生物修复技术
异位生物修复是指被污染介质(土壤、水体)搬动或输送至 它处进行的生物修复过程。相对于原位生物修复而言，
更强调人为的控制和创造更适宜的生物降解环境。
养物的喷淋系统、土壤底部的防渗衬层、渗滤液收集系 统及供气系统等。在不泄漏的平台上，铺上石子与沙子， 将污染土壤以15~30cm的厚度平铺其上，并加入适当的 营养液和水，定期通入氧气并翻动土壤，以保证土壤中 微生物生长的合适条件。处理过程中流出的渗滤液，回 灌于该土层上，以便彻底清除污染物。
异位生物修复的工程措施和根本方法一般可以采用土著
微生物，也可以利用外加的降解微生物，这种处理方法
能更好的被控制、技术难度低，但成本较大。
异位修复技术涵盖广泛，应用较多的为以下几种方法
（1）预制床法
（2）堆肥法
（3）堆层处理
（4）厌氧反应器
（5）生物反应器
（1）预制床法
是一种用于土壤修复的特制生物床反应器，包括水及营
1. 原位生物修复技术
原位生物修复是指对受污染的介质不进行搬运或输
送，而在原位或易残留的部位进行的生物修复处理。 原位修复技术主要取决于被污染土壤的自身微生物 的自然降解能力、人为创造的降解条件、促进微生 物生长繁殖的条件，如提供N、P等营养物、氧气、 菌株等。为了加速降解进程有时也加入经驯化和培 养的微生物。
土壤的结构和类型直接影响着生物通气法的修复效率，不合适的土壤结
构会使氧气和营养元素在到达污染区域之前就被消耗。因此生物通气法 只适用于具有多孔结构的土壤污染修复。生物通风法设备费用低，运行
维护费用也低，是一种很好的生物修复方法。
（3）地耕法
地耕法 (land farming)就是通过翻耕土壤，在土壤中混匀
（5）生物扩增法
生物扩增法(bioaugmentation)是指通过改变微生物的营 养状态（N、P）等，提高土著或外源微生物的代谢能 力，进而使有机污染物的降解效率显著提高的一种降 解方法。对于一些不易降解的有机污染物，通常需要 引入具有高效分解和利用能力的特定微生物。构建遗 传工程菌可能是处理这类有机物的一种有效手段。