微生物在地下水层中作用综述
环境工程微生物知识点总结
环境工程微生物知识点总结环境工程微生物是研究微生物在环境中的分布、转化和有害物质降解等过程的科学，其知识点主要包括微生物在环境中的重要作用、微生物的分类与特征、微生物的生长与繁殖、微生物的代谢与降解、微生物在环境修复中的应用等。
下面对环境工程微生物的重点知识点进行总结。
1.微生物在环境中的重要作用：-微生物参与地球物质的循环，如有机物的分解和转化、氮循环、硫循环等。
-微生物参与地下水和土壤中的有害物质降解过程，如有机物、重金属等的生物降解。
-微生物参与污水处理和废物处理等环境工程中的应用，如厌氧消化、好氧污泥法等。
2.微生物的分类与特征：-微生物包括细菌、真菌、古菌、病毒等，其中细菌是环境中最广泛存在的微生物。
-微生物通过形态特征、生理特征、生态特征等多种方式进行分类，如细菌根据形态可分为球菌、杆菌、弯曲菌等。
-微生物还具有耐寒、耐干、耐酸碱等特点，适应不同的环境条件。
3.微生物的生长与繁殖：-微生物的生长过程可分为潜伏期、指数期、平稳期和衰老期等阶段，其中指数期是微生物数量急剧增加的阶段。
-微生物的繁殖方式包括二分裂、芽孢形成、孢子形成等，不同方式的繁殖适应不同的环境条件。
-微生物的生长速率受限于养分、温度、pH值等环境因素。
4.微生物的代谢与降解：-微生物的代谢方式包括有氧代谢和厌氧代谢两种，其中有氧代谢产生较多的能量，厌氧代谢则在缺氧条件下进行。
-微生物通过产酸、产碱等方式调节环境pH值，维持适宜的生长环境。
-微生物通过降解酶的产生，可分解有机废物、降解有害物质等。
5.微生物在环境修复中的应用：-微生物可通过生物吸附、生物转化、生物降解等方式修复环境污染。
-微生物通过喜气微生物、耐酸碱菌等的应用，可以修复酸性废水、碱性废水等特殊环境。
-条件良好的微生物栖息地，如湿地、土壤等能提供较好的微生物修复效果。
总之，环境工程微生物研究微生物在环境中的分布、转化和降解等过程，掌握微生物在环境中的重要作用、分类与特征、生长与繁殖、代谢与降解以及应用等知识点，对于实现环境保护和污染修复具有重要意义。
微生物与水污染治理
微生物与水污染治理一、引言随着工业和农业的快速发展，水污染问题日益严重。
微生物作为一种天然存在的生物资源，具有处理和治理水污染的巨大潜力。
本文将探讨微生物与水污染治理之间的关系，以及微生物技术在水污染治理中的应用。
二、微生物在水污染治理中的作用1、降解污染物：许多微生物具有分解有机污染物的功能，如细菌、真菌和原生动物等。
这些微生物能够将有机污染物分解为无害的物质，如二氧化碳和水，从而降低水体中的污染物浓度。
2、去除重金属：一些微生物能够通过吸附或转化作用去除水体中的重金属。
例如，某些细菌能够将汞等重金属离子转化为无毒或低毒的形态，降低其对环境和生物的毒性。
3、营养物质循环：微生物在自然界中扮演着重要的角色，参与营养物质的循环。
例如，硝化细菌能够将氨氮转化为硝酸盐，为水生植物提供营养；反硝化细菌则能够将硝酸盐转化为氮气，从水中去除氮元素。
三、微生物技术在治理水污染中的应用1、生物滤器：生物滤器是一种利用微生物降解有机污染物的装置。
通过在滤器中填充活性炭、火山岩等材料，为微生物提供附着生长的空间，从而实现对水体中污染物的降解。
2、生物膜反应器：生物膜反应器是一种以生物膜为催化剂的反应装置。
通过在反应器内填充生物膜，提高微生物的降解效率，从而降低水体中的污染物浓度。
3、污水生物修复技术：污水生物修复技术是一种利用微生物降解有机污染物的方法。
通过向污染水体中添加特定的微生物或促进微生物的生长，提高污染物的降解效率。
四、结论微生物作为一种天然存在的生物资源，具有巨大的潜力用于治理水污染。
通过利用微生物降解有机污染物、去除重金属和参与营养物质循环等特点，可以有效地解决水污染问题。
在实践中，微生物技术已被广泛应用于生物滤器、生物膜反应器和污水生物修复技术等领域，取得了良好的治理效果。
随着科学技术的不断进步，相信微生物在水污染治理领域的应用将越来越广泛，为保护水资源和环境质量做出更大的贡献。
化学与水污染治理随着工业和农业的快速发展，水污染问题日益严重。
地下水污染综述
地下水污染综述地下水是地球上非常重要的水资源之一，它广泛应用于农业、工业和居民生活等方面。
然而，由于人类活动和自然原因，地下水污染问题日益严重。
本文将对地下水污染的原因、影响以及治理措施进行综述。
地下水污染的原因多种多样，主要可以分为人为和自然因素。
人为因素包括工业废水排放、农业化学品使用、城市垃圾填埋场渗滤以及石油、化学品泄漏等。
自然因素主要包括地质条件、水文地质、地下水流动等。
这些因素加在一起导致了地下水的污染。
地下水污染对环境和人类健康造成了严重的影响。
首先，地下水中的有毒物质会随着地下水的流动被输送到不同的地点，使得更多的土地和水体受到污染。
其次，地下水是重要的生活水源，一旦被污染，将会给人们的生活带来巨大的危害。
例如，地下水中的污染物质可能会导致水源中毒，引发严重的健康问题。
因此，治理地下水污染是至关重要的。
治理地下水污染需要综合运用多种手段。
首先，应加强对工业和农业废水的监管，建立严格的废水处理制度，并加大处罚力度。
其次，可以采用地下水位下降方法，降低地下水中污染物的浓度，减少对地下水的污染。
此外，还可以采用生物修复技术，通过引入适应污染物的微生物来降解地下水中的污染物质。
同时，开展科学研究，探索新的地下水污染治理技术也是非常重要的。
除了治理地下水污染，预防地下水污染也是至关重要的。
首先，应加强对地下水的监测和预警工作，及时掌握地下水的污染情况，采取相应的措施。
其次，应提高公众的环保意识，通过教育宣传等途径，增强人们对环境保护的重视程度。
此外，应加强法规制度的建设，加大对地下水污染行为的惩罚力度，让违法者付出更大的代价。
总之，地下水污染是一个全球性的问题，对环境和人类健康造成了严重的影响。
为了保护地下水资源，我们需要采取行之有效的措施来治理和预防地下水污染。
只有这样，我们才能确保地下水的洁净，为人类的可持续发展做出贡献。
注：本文章共计446字。
地下水水质评价方法综述
地下水水质评价方法综述地下水是指自然界中位于地表与地下之间的地下水层，是地球上最主要的淡水资源之一。
地下水的水质评价方法主要分为两类：物理化学法和生物学法。
本文将对这两类方法进行综述，以探讨其优缺点和适用范围。
1.物理化学法物理化学法主要通过测定地下水中的多种物理和化学指标来评价其水质状况。
(1)理化指标地下水的理化指标包括水温、溶解氧、电导率、PH值、浊度、氨氮、硝酸盐和矿物质等。
其中，水温和溶解氧可反映周围环境的影响，电导率反映了水中溶解固体物质的含量，PH值反映了酸碱性，浊度反映了悬浮物的含量，氨氮和硝酸盐则是衡量水中有机和无机污染物的重要指标。
(2)毒性分析毒性分析是一种通过生物学试验来评价地下水中有毒物质的含量和对生物的影响程度的方法。
常用的生物学试验包括急性毒性试验、慢性毒性试验和生物标记物的测定。
急性毒性试验用于评估地下水对小型生物的急性毒性，慢性毒性试验用于评估地下水对长期暴露的生物的慢性毒性，生物标记物的测定则可通过检测生物体内的特定物质来判断地下水中的有毒物质的暴露程度。
2.生物学法生物学法主要通过评估地下水中生物多样性和生物群落结构来评价水质状况，包括指示生物法、鱼类评价法和微生物生物标记法等。
(1)指示生物法指示生物法是一种通过观察和记录生物多样性和丰度来评价水质状况的方法。
常用的指示生物包括底栖无脊椎动物、浮游动物和水生植物等。
通过对这些生物的种类、数量和组成进行分析，可以初步判断地下水的水质状况。
(2)鱼类评价法鱼类评价法是通过观察和分析地下水中鱼类的种类、数量和生活史来评价水质状况的方法。
鱼类对水质的敏感性和种群分布的特点使其成为评价地下水水质状况的重要指标。
(3)微生物生物标记法微生物生物标记法是通过评估地下水中微生物的群落结构和功能来评价水质状况的方法。
通过分析微生物的DNA或RNA 序列，可以确定地下水中的微生物种群组成和丰度，从而判断水质的好坏。
物理化学法和生物学法在地下水水质评价中各有优劣，适用的范围也不完全重叠。
地下水中CO_2的成因综述
第22卷 第2期 中 国 岩 溶 V o l.22 N o.2 2003年6月 CA R SOLO G I CA S I N I CA Jun.2003文章编号:1001-4810(2003)02-0118-06地下水中CO2的成因综述Ξ闫志为1,韦复才2(1.桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林541004;2.中国地质科学院岩溶地质研究所,广西桂林541004)摘 要:通过对前人成果的总结认为,不同地区由于水文地质条件不同,其地下水中CO2成因也大不相同。
地下水的CO2的成因主要有来源于大气溶解;土壤及水中有机物分解和生物呼吸;深部热源造成碳酸盐岩或矿物变质;直接由岩浆分泌;除碳酸外其它酸对碳酸盐矿物的溶解;热水中暂时硬度去除等类型。
至于具体到某一地区其地下水中CO2主要成因为何种,以及各种成因CO2在地下水中所占比例是多少,应结合具体情况并综合各种相关因素来分析确定。
关键词:地下水;二氧化碳(CO2);成因综述中图分类号:P641.3 文献标识码:A0 引 言地下水中CO2的来源问题是一个重要的学术问题,为此,前人对其曾进行了许多研究。
地下水中CO2含量的多少,不仅直接影响地下水的物理化学性质,在岩溶地区还从根本上影响到地下水溶蚀能力的强弱,进而影响着岩溶的发育和演化。
最近一个时期以来的全球性气候变暖、海平面上升与大气CO2含量的增大有着极其密切的关系。
而地下水中的CO2源汇又直接影响了大气CO2含量的动态变化,并构成全球碳循环中的一个很重要、很活跃的组成部分,而倍受人们关注。
关于地下水中CO2的成因文献已很多,但多局限于具体地区或具体水文地质条件下的分析研究,缺乏系统、全面的综合分析与论述。
本文在综合前人有关研究成果的基础上,概括出了地下水中CO2成因的8种主要类型,即:大气溶解于水产生的CO2;水和土壤中有机质在微生物作用下分解产生的CO2和生物的呼吸作用产生的CO2;深部热源造成碳酸盐岩或矿物变质分解产生的CO2;现代火山活动地区和深大断裂区直接来自岩浆分泌产生的CO2等。
微生物在地下水污染修复中的应用研究
微生物在地下水污染修复中的应用研究地下水污染是一种严重的环境问题，对人类的健康和生态系统的稳定性造成了严重威胁。
随着科学技术的不断进步，微生物修复成为一种有效的解决方法。
本文将重点探讨微生物在地下水污染修复中的应用研究。
1. 微生物修复的原理和机制微生物修复是利用微生物代谢能力进行有机物和无机物的降解和转化，从而减少或消除地下水中的污染物。
微生物修复的主要机制包括生物氧化、生物还原、酶解、菌根吸附等。
通过这些机制，微生物可以将有害物质转化为无害物质，达到地下水污染修复的目的。
2. 微生物修复的应用案例2.1. 石油污染修复石油是一种常见的地下水污染物，对水质和生态系统造成了巨大威胁。
通过引入适宜的微生物，可以降解石油中的有机物，从而减少对地下水的污染。
例如，利用厌氧细菌可以将石油中的芳香烃降解为较低毒性的产物，从而修复石油污染的地下水。
2.2. 重金属污染修复重金属是另一类常见的地下水污染物，对生态系统和人类健康带来严重风险。
微生物修复可以利用微生物的吸附能力将重金属物质从地下水中去除或转化为不易溶解的形式。
例如，某些细菌可以通过吸附重金属离子来修复地下水中的重金属污染。
3. 微生物修复技术的优势和挑战微生物修复技术相对于传统的物理化学方法具有一定的优势。
首先，微生物修复具有针对性和选择性，可以针对不同种类的污染物进行修复。
其次，微生物修复是一种环境友好型的修复方法，不会产生或产生较少的二次污染。
然而，微生物修复也存在一些挑战，如修复速度较慢、修复效果不稳定等问题，需要进一步加强研究和改进。
4. 微生物修复的未来发展趋势微生物修复技术在地下水污染修复领域有着广阔的应用前景。
随着基因工程和生物技术的不断发展，可以通过改造微生物菌株，提高其修复效果和速度。
此外，结合其他物理化学方法和微生物修复技术，形成多重修复体系，也是微生物修复的未来发展趋势之一。
总结：微生物在地下水污染修复中的应用研究是一项重要的科学研究工作。
地下水的地质作用与微生物的相关知识点
地下水的地质作用与微生物的相关知识点一、地下水的地质作用概述地下水是地球上重要的水资源之一，它在自然环境和人类生活中扮演着重要角色。
地下水的地质作用主要包括地下水的形成、运动、储存和变化等过程，这些过程受到地质构造、地貌形态、气候条件和人类活动等多种因素的影响。
二、地下水的形成地下水主要形成于大气降水和地表径流的下渗作用。
在雨水或雪水下渗过程中，水会溶解并携带大量的溶解物质，如二氧化碳、矿物质和有机物等。
这些物质在地下水中积累并随着水的流动而迁移，形成了地下水的化学和生物特性。
三、地下水的运动地下水的运动受到地下岩层和土壤的物理性质、地形地貌以及气候条件等多种因素的影响。
在运动过程中，地下水的水质和水量会发生改变，这主要与水中的物质发生溶解、沉淀、过滤和生物作用等有关。
四、地下水的储存和变化地下水被储存在地下岩层和土壤的空隙中，其储存量和流动性能取决于空隙的大小和连通性。
地下水的水位和水量会随着气候条件、地下水流动速度以及人类活动等因素的变化而发生改变。
五、地下水与微生物的关系地下水中存在着大量的微生物，这些微生物在地下水的化学和生物特性形成过程中起着重要作用。
微生物可以影响地下水的溶解和沉淀过程，改变水中有机物的分解和营养物质的循环。
此外，一些微生物还可以利用地下水中的有机物进行代谢活动，产生能量并影响地下水的化学性质。
六、微生物对地下水质量的影响微生物在地下水中的活动可以影响水的质量。
一些微生物可以降解有机物并产生酸性物质，降低地下水的pH值并导致水质恶化。
此外，微生物还可以在地下水中繁殖并形成生物膜，影响水的流动性和溶解性。
一些致病微生物也可能存在于地下水中并对人类和生态系统构成威胁。
因此，对地下水进行微生物检测和评估是非常重要的。
七、总结地下水是地球上宝贵的资源之一，它在地表水和大气水循环中起着关键作用。
地下水的地质作用和微生物活动对水的形成、运动、储存和质量产生重要影响。
了解这些影响因素有助于我们更好地保护和管理地下水资源，确保其可持续利用并为人类服务。
微生物在环境保护中的作用
微生物在环境保护中的作用现代社会对于环境问题的重视程度越来越高，大量的科技研究和环境保护项目开始涌现，然而，在这一背景下，微生物对于环境的保护作用却很少被提及。
实际上，微生物在环境保护中扮演着极为重要的角色，通过它们的作用可以解决许多环境问题和减轻环境污染。
本文将会介绍微生物在环境保护中的作用和意义。
1. 微生物的降解作用微生物在环境中的最重要的作用就是降解污染物。
在地球上的生物大部分都是无机物或者氧化的有机物，微生物能够利用不同种类的物质，包括矿物质、无机化合物、有机物甚至是有害物质并将其降解，从而保持了生态的平衡。
其中主要分为四种降解类型:生物降解、细菌降解、代谢降解和酶降解。
由于其良好的适应能力，微生物可以应对各种生态环境、包括酸性和碱性土壤、高温和低温环境等等，这使得它对于环境的保护更显得重要。
例如，土壤中的细菌自然降解了大量的有机物，并截留二氧化碳;水体中的微生物则经常被用来降解污染物和有害化学品事故;在生物反应器中的微生物能够处理和降解各类有害化合物和氨。
可以说，微生物的降解作用在很大程度上解决了一些严重的环境问题，并且还为人类提供了一个可持续利用有机物的方案和技术。
2. 微生物的氮循环氮循环是一个生物地球化学循环，并且与维持地球环境平衡有着密切的联系，其中微生物则是其中的关键性玩家。
氮的形式常见于空气、泥土和海洋中，还蕴含在有机化合物中。
微生物利用不同的代谢途径将氮转化为不同的产物，并将它们转回环境池。
这些降解过程包括产生尿素、氨、硝酸盐和铵等物质，以及通过反硝化作用将氧化性氮还原为氮气。
氮的循环主要包括氮固定和氮解作用：氮固定把大气中的氮态氮转化为生物可利用的无机氮，氮解把有机氮转化为无机氮，从而促使氮进入了食物链。
微生物的活动能够将氮化合物转化为生物可利用的形式。
氮区别于其他元素的一个重要特点就是可以通过微生物的活动来循环使用，这种使用形式叫做氮循环。
3. 微生物的同位素标记微生物的同位素标记技术已经在环境保护领域得到了极大的应用。
微生物在地下水资源管理中的应用
微生物在地下水资源管理中的应用地下水资源管理是指通过科学手段对地下水进行有效的保护、开发和利用的过程。
地下水作为重要的水资源之一，在人类生产生活中扮演着重要的角色。
而微生物作为地下水生态系统中重要的组成部分，其应用在地下水资源管理中起到了积极的促进作用。
本文将从微生物治理污染、地下水监测与评价、地下水生态修复和地下水资源利用等方面来探讨微生物在地下水资源管理中的应用。
一、微生物治理污染地下水污染是当前地下水资源面临的主要问题之一。
而微生物在地下水污染治理中具有天然的优势。
例如，通过微生物降解有机污染物，可以将有机污染物分解为无害的物质，从而达到净化地下水的目的。
此外，微生物也可以通过吸附、转化等作用来去除地下水中的重金属等无机污染物。
因此，在地下水污染治理中，通过利用微生物的自净能力来达到治理目标，是一种可行且有效的方法。
二、地下水监测与评价微生物在地下水监测与评价中起到了重要的作用。
传统的地下水监测往往需要大量的实地取样和分析，过程繁琐且时间成本较高。
而基于微生物的检测方法可以通过分析地下水样品中微生物的群落结构和功能特征，来判断地下水的健康状态和质量。
这种方法不仅可靠性高，而且更加经济、快速和高效。
微生物监测与评价技术的应用使地下水监测更加便捷和精准。
三、地下水生态修复地下水生态修复是指通过调整和优化地下水生态系统中的生物、非生物要素，恢复受损地下水生态系统的功能。
微生物在地下水生态修复中起到了重要的角色。
比如，采用微生物修复技术可以通过增加特定微生物群落来促进地下水中有害物质的降解和去除。
此外，微生物也可以在地下水生态系统中形成复杂的食物链与生物交互关系，对维持地下水生态系统的稳定性和健康发挥重要作用。
四、地下水资源利用微生物在地下水资源利用中也发挥着重要的作用。
比如，利用微生物技术可以实现地下水资源的高效利用和再生利用。
例如，通过微生物处理技术可以将地下水中的有机污染物降解为可再利用的水资源。
微生物在地下水净化中的应用研究
微生物在地下水净化中的应用研究随着人类社会的发展，水资源的质量越来越受到人们的关注。
地下水是一种重要的水源，被广泛用于农业、工业和生活等领域。
但是，由于人类活动和工业化进程等因素的影响，地下水污染现象越来越严重，严重威胁人类生存环境和健康。
因此，如何有效地净化地下水成为研究的重要方向。
微生物在地下水净化中起着重要作用，成为研究的热点方向。
一、微生物在地下水中的应用地下水是非常复杂的生态系统，其中含有多种微生物，包括细菌、真菌、放线菌等。
这些微生物能够分解或转化有机物和无机物，从而使地下水中的营养物质得以利用和循环。
在地下水净化中，微生物的应用是最直接的方法。
1. 微生物处理工程微生物处理工程采用生物反应器等器材来进行地下水的净化。
通过控制微生物群落的生长和代谢过程，有效地去除地下水中的污染物，使地下水质量得到改善。
对于有机物的处理，微生物的代谢过程可以实现有机物和能量的转化。
对于无机物的处理，微生物可以将其转化为可利用的形式。
微生物还可以实现氮减排和磷减排等作用。
2. 生物地球化学循环生物地球化学循环是微生物应用于地下水净化的一种重要形式。
通过微生物的代谢、分解和转化作用，将污染物质转化为有用的物质，实现循环利用。
例如，微生物通过硝化和脱氮作用，将有机氮和无机氮转化为氮气，实现了氮循环。
二、微生物在地下水净化中的优势微生物在地下水净化中有着很多优势，主要表现在以下几个方面:1. 高效微生物代谢能力强，可以将有机物、无机物和氮气等一系列物质快速分解，非常高效。
据统计，微生物处理污水的速度比物理方法和化学方法要快得多。
2. 自我修复能力强微生物有很强的自我修复能力，当受到污染后，微生物会进行生长和分裂，进而扩大数量，修复能力大大增强，可以修复一定范围的污染。
3. 不会产生二次污染微生物在进行地下水净化时，除了生长和代谢过程外，不会产生其他的物质。
因此，微生物处理方法不会产生二次污染。
4. 可持续性微生物可以通过增殖和代谢过程自行维持群落的数量和质量，使得微生物处理工程比较稳定可持续。
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美国南卡罗莱纳州Black Creek含水层是区域地下水化学类型变化受电子供体限制的很好例子。McMahon等(McMahon 1991a1991b，Chapelle 1990)对该系统进行详细研究后，描述了微生物作用对含水层地下水化学组成的影响。该水文地质单元，水流从补给区向下游150 km到排泄区，溶解性无机碳浓度从不到1 mM/L 增加到超过12 mM/L。由微生物代谢作用产生的溶解性无机碳促进了含水层中碳酸盐的溶解，根据公式：CaCO3 (碳酸盐)+CO2 (微生物)→Ca2+ +2HCO-3计算得出，大约一半的溶解性无机碳来自微生物代谢作用(约6 mM)，有研究表明该地区地下水补给大约需要用15万a，由此推出，微生物代谢作用产生溶解性无机碳的速率约为10-4 mM/L•a。因此，尽管沿地下水流溶解性无机碳浓度增加很大，但微生物代谢速度很低(Chapelle 1990)。其主要原因是，含水层中可代谢的有机碳含量低。McMahon(1992)研究认为，Black Creek含水层中有机碳含量只占沉积物干重的0.1±1.0%。由于低速率的微生物代谢作用，系统中可用电子受体的量(O2､Fe3+､硫酸盐和CO2)相对有机碳来说是丰富的。
有实验表明，二氧化碳和有机酸的产物能增加矿物的溶解，引起次生孔隙性和渗透性的发展。而碳酸盐､铁和硫酸盐微生物产物能引起方解石或黄铁矿的沉淀，降低地下水系统的原生孔隙性和渗透性。也就是说，微生物既能破坏(Lundergard 1986)也能提高(Hiebert 199 McMahon 1995)含水层沉积物孔隙性。
2 微生物作用改变地下水化学组成
早在1900年人们就发现未受污染时含有高浓度硫酸盐的地下水，受石油污染后却常常缺少溶解性硫酸盐。1917年Rogers首次提出这是硫酸盐还原菌新陈代谢的作用所致。这个假设在从受石油污染的水中分离出硫酸盐还原菌时得到证实。在以后的几十年里，很多学者对地下水化学组成的微生物影响作用进行研究后认为，微生物对地下水化学组成具有重要影响作用(Chapelle 2000)。如，钟佐燊(2001)研究认为，在石油烃污染的地下含水层中，如果发生了生物降解反应，则其水文地球化学标志是：水中溶解氧很微，NO-3 和SO2- 4明显降低，Fe2+ 和HCO-3升高，出现HS-或H2S 和CH4。
微生物在地下水层中作用综述
闫立刚
（中北大学化工与环境学院生命科学系 山西太原 030051）
摘要：本文综述了地下含水层系统中微生物的作用。引用研究实例论述了微生物作用不但可以改变地下水化学组分，而且还可以改变含水层的水力性质。微生物作用对地下水系统的影响程度主要受微生物代谢速度､水文地质条件､含水层岩性等多种因素控制。地下水系统中电子供体与电子受体间的丰度关系是影响微生物代谢速度的主要因素。在未污染的含水层中，电子供体的可用性限制了微生物的新陈代谢，而在人类活动污染的含水层中，微生物的新陈代谢受电子受体的可用性的限制。利用微生物作用可以降解地下水系统中氯代化溶剂､烃类､硝酸盐、有毒金属等多种化学污染物。并对今后的发展方向进行了探讨。
地下水系统是一个复杂综合体，包括了地下水流经的介质，地下水中各种物理化学成分和地表的天然通道等。加之人类对地下水的开发利用活动已经并将继续改变地下水环境，如地下水的污染､过量的开采以及其它流体矿产的开发等都对地下水系统的天然环境产生影响。环境因素的变化相应地也影响了地下水中生物的生存条件，导致微生物的形态､生理､遗传特性的改变，促使各类微生物不断演替。地下水系统中各种环境因素又是制约微生物生长､繁殖的重要因素。
饮用水中过量的硝酸盐能够引起婴幼狼高铁血红蛋白血症，我国许多地区浅层地下水已普遍受到硝酸盐不同程度的污染。张胜(2005)对地下水硝酸盐污染的微生物修复技术进行了研究。通过两年多的室内和野外原位的大量试验研究，优选出反硝化菌液和增强地下水中微生物反硝化作用的营养碳源乙醇､乙酸钠，利用乙酸钠作为营养碳源在野外试验井进行原位微生物脱氮试验，对地下水中NO-3的去除率可达98%。研究结果得出，利用优选反硝化菌液和乙酸钠营养碳源对地下水硝酸盐污染修复效果好，在大面积土体和地下水污染原位修复技术实施是可行的､有效的，它不仅可以在原位有效地修复土壤､包气带的硝态氮污染，而且还可以增加土壤的肥力及氮肥的利用率，无负面作用，对修复污染､保护地下水资源和农作物增产都具有重要意义。
关键词：微生物作用 地球化学 水力性质 生物修复
1 引 言
地下水系统具备了微生物生长发育所需的营养､水分､酸碱度､渗透压和温度等条件，为微生物提供了良好的生存场所。微生物(主要指各种细菌菌群，如异养菌､自养菌､好氧菌､厌氧菌等)成为地下水生态系统中主要生命组分，是地下水演化过程的重要影响因子，在地下水系统的能量转换､物质循环､营养输送､信息贮存以及元素形态的转化､聚集和迁移中微生物都起着极其重要的媒介作用。地下水化学性质的演变中微生物的控制和改造是其主要因素之一。
地下水系统中电子供体与电子受体间的丰度关系是影响微生物代谢速度的主要因素。在未污染的含水层中，电子供体的可用性限制了微生物的新陈代谢，溶解性无机碳沿着含水层流动路径慢慢聚积，可用的电子受体依照溶解氧>硝酸盐>三价铁>硫酸盐>二氧化碳(甲烷生成)的次序不断被消耗。在人类活动污染的含水层中，常存在过剩的可用有机碳，电子受体的可用性限制微生物的新陈代谢。
多环芳烃具有毒性，对人类健康造成的危害大，尤其是高分子多环芳烃的致突变与致癌特性。多环芳烃生物降解研究日益受到了人们的重视。近年来人们对微生物降解多环芳烃的作用､机理进行了广泛的研究，研究结果表明，对可降解多环芳烃的微生物有红球菌属( Rhodococ2cus)､假单胞菌属( Pseudomonas )､分枝杆菌( My2cobacterium)､芽孢杆菌属( Bacill us )､黄杆菌属( Flavobacterium)､气单胞菌属( Aeromonas )､拜叶林克氏菌属( Beijernckia )､棒状杆菌属( Corynebacterium)､蓝细菌( Cyanobacteria)､微球菌属( Micrococcus )､诺卡氏菌属( Nocardia) 和弧菌属( V Ibrio)等(温洪宇 2005)。利用微生物去除地下水中的多环芳烃不会造成二次污染，费用低，易操作，是去除多环芳烃的最佳方法。
地下水微生物学是地下水科学与微生物学紧密结合而形成的一门新兴学科，它将地下水视为一个有生命的系统加以研究，主要研究与认知微生物生命过程与地下水化学密，也就是探索微生物直接参与地下水化学形成演化过程的微生物地球化学作用，是地下水科学研究的前沿领域。
4 污染修复中的微生物作用
现代社会产生了大量的化学产品，许多有毒有害的物质被人类有意或无意地投放到地下水系统中，地下水受到严重污染，地下水质量日益恶化。近年来，生物降解技术以其可在污染现场进行修复､可在难以处理的地方进行修复､在生物修复时不影响场地内正常生产､对污染地的干扰或破坏小､处理后的产物无二次污染､降解过程快､费用低等诸多优点受到世界各国环境科学界的广泛关注，激发了人们对污染修复中微生物作用的研究兴趣。
3 微生物作用改变含水层水力性质
微生物作用除影响地下水化学组分以外，也影响地下水系统的物理性质。地质学家很早就知道在非孔隙岩中，次生孔隙能提高含水层的水力性质，还可以积聚石油。人们通过大量的同位素和质量平衡研究得出，有机物的去碳酸基和其它无机作用不能解释许多系统中的次生孔隙现象(Lundergard 1986)。由于大多数含水层系统中存在大量具有活性的不同微生物种群，微生物代谢作用引起人们的关注，大量研究表明微生物作用能引起硅酸盐和碳酸盐岩中次生孔隙产生(Bennett 1987，Chapelle 1988)。地下水中硫酸盐在有脱硫细菌参与和有机质存在的条件下发生还原反应而产生H2S(Na2SO4+2H2O+2C→2NaHCO3+H2S)，这个反应有溶解硫酸盐的作用，反应产生的H2S 溶于水中也具有溶解碳酸盐等矿物的能力(李义军 2002)。
对污染地下水进行原位生物修复时，好氧微生物通过将有机化合物氧化成二氧化碳而获取能量，其中氧为电子受体，当地下存在氧时，好氧微生物可将有机污染物氧化成二氧化碳，从而使污染地下水净化。厌氧微生物也能将有机化合物氧化成二氧化碳，但其作用过程中的电子受体不是氧，而是以硝酸盐､硫酸盐或Fe3+等氧化物作为电子受体。由于许多受污染的地下水环境中缺乏氧，好氧微生物在代谢过程中很快将氧耗尽，此时，好氧微生物将无法对污染物进一步降解。厌氧微生物不同的代谢能力，在污染地下水修复方面显示了巨大的潜力。最新研究表明，厌氧微生物可有效降解地下水中烃类､氯化溶剂､硝酸盐以及铀､铬､锝､钴､硒有毒金属和准金属等污染物。
在1973年，人们首次发现了浅层地下水中的土著微生物对石油的降解能力，不久，生物降解被用于提高汽油污染的含水层的净化。自那以后，人们开始使用生物降解地下水系统中各种常见化学污染物，包括氯代化溶剂。
地下水中石油烃的污染主要来自汽油及其它石油产品的地下储罐的渗漏。其主要污染组分为苯､甲苯､乙苯和二甲苯。生物降解石油烃的实质是在微生物参于下的氧化还原反应。该反应中电子供体烃给出电子，好氧菌仅利用氧作为电子受体，而厌氧菌则可利用NO-3､Fe3+､SO2-4和CO2 作为电子受体。美国密执按州使用原位生物修复技术，成功修复了由于地下储油罐漏油受到严重污染的包气带及含水层。其方法是：在污染区，首先注入未污染地下水42 d，第43 d开始注入含NO-3的地下水，到第112 d基本清除了污染物。结果表明： 地下水中，苯从0.76 mg/L降至小于0.001 mg/L ，甲苯从4.5 mg/L 降至小于0.001 mg/L；包气带土壤中，苯从0.84 mg/kg降至0.017 mg/kg ，甲苯从33 mg/kg 降至0.103 6 mg/kg(钟佐燊 2001)。