植物-微生物联合修复技术
重金属污染土壤的植物微生物联合修复
重金属污染土壤的植物微生物联合修复作者：杨晓琼来源：《山西农经》 2017年第5期土壤重金属污染（Heavy metal pollution of thesoil）是指由于人类活动，致使微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，并由其或其化合物造成的污染。
本文主要介绍了微生物———植物联合修复重金属污染土壤的技术。
1 植物修复、微生物修复以及植物———微生物联合修复技术植物修复是指直接利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害的过程。
具有成本低、原位修复不破坏生态环境、符合可持续发展治理污染的模式等优点，引起人们关注。
土壤微生物修复是指利用自然存在的土著微生物或人工驯化的功能微生物，在适宜环境条件下，通过自身代谢降低土壤中有害污染物或将其降解成无害物质的生物修复技术。
因其具有高效、低成本、不产生二次污染等优势，受到人们关注，已成为治理土壤污染修复的重要组成部分。
但是单纯植物修复及单纯微生物修复又有一定限制，如：目前发现的能用于植物修复的具有超富集能力的植物种类少，其生物量较小积累重金属量有限，积累速率有限等；微生物修复中大多数自然存在的微生物的重金属还原能力有限，微生物对生存环境有一定要求，且大多数微生物只能通过将强毒性的重金属元素转化为弱毒性的重金属元素来降低重金属污染程度，并非完全去除土壤中重金属。
而植物———微生物联合修复技术能在很大程度上弥补单纯植物和单纯微生物修复重金属污染的缺憾。
植物———微生物联合修复技术是利用土壤———植物———微生物复合体系，植物修复技术和微生物修复技术联合使用相互促进，共同降低土壤污染物、缓解环境污染的一种新兴生物修复技术。
2 植物———微生物修复技术的研究罗巧玉等介绍了丛枝菌根（Arbuscular Mycorrhizae,AM）真菌与宿主植物互惠共生体在重金属污染土壤生物修复作用中的最新研究进展，如能增强植物对Zn、Pb、Cu、As 和Cd 等重金属的胁迫耐受及吸收量。
微生物强化植物修复重金属污染土壤
微生物强化植物修复重金属污染土壤随着工业化和农业现代化的快速发展，重金属污染土壤的问题逐渐凸显。
重金属污染不仅对土壤生态环境造成严重破坏，还会通过食物链危害人体健康。
为了有效治理重金属污染土壤，微生物强化植物修复技术逐渐受到广泛。
本文将探讨微生物强化植物修复重金属污染土壤的可行性和效果。
重金属污染土壤是指含有重金属离子如铅、汞、镉等超过国家标准的土壤。
这些重金属离子不易分解，会在土壤中不断积累，影响土壤生态环境，并通过食物链传递，危害人体健康。
传统的重金属污染土壤治理方法包括物理、化学和生物方法。
然而，这些方法往往存在治理成本高、操作难度大等问题，因此需要寻找更加高效、环保的治理方案。
微生物强化植物修复技术是一种结合微生物和植物共同作用治理重金属污染土壤的方法。
该技术通过在土壤中添加特定微生物，促进植物对重金属的吸收和降解，从而实现重金属污染土壤的治理。
与传统的治理方法相比，微生物强化植物修复技术具有环保、高效、操作简单等优点。
国内外学者在微生物强化植物修复领域已取得了一系列前期研究成果。
例如，某些特定微生物可以促进植物对重金属的吸收，提高植物的富集能力；同时，微生物还可以通过产生有机酸等物质，提高土壤中重金属的生物有效性。
然而，该领域仍存在亟需解决的难点，如微生物与植物的协同作用机制尚不明确，微生物和植物的筛选与优化还有待加强等。
虽然微生物强化植物修复技术具有许多优点，但是与其他治理方法相比，仍存在一定的不足。
该技术的工艺流程相对复杂，需要经过微生物的筛选、培养和优化等环节，治理周期较长；采用该技术需要投入一定的成本，包括微生物培养、植物种植和维护等费用，可能会增加治理成本。
为了克服现有方法的不足，本文将研究一种新型的微生物强化植物修复技术，旨在提高该技术的可行性和效果。
具体来说，本文将采用以下研究思路和方法：筛选和优化微生物：通过实验筛选出对重金属具有较强活性的微生物种类，并对其生长条件进行优化，提高微生物的存活率和活性。
生态修复技术的最新进展有哪些
生态修复技术的最新进展有哪些生态修复是指对受损的生态系统进行恢复和重建，使其重新具备自我维持和发展的能力。
随着人类活动对生态环境的影响日益加剧，生态修复技术的发展变得越来越重要。
近年来，生态修复技术在不断创新和改进，取得了许多令人瞩目的进展。
一、植物修复技术的新突破植物修复是利用植物的吸收、转化和固定作用来清除环境中的污染物。
在过去，常见的植物修复主要集中在重金属污染土壤的治理上。
如今，这一技术有了更广泛的应用和更深层次的发展。
1、超积累植物的选育科学家们通过基因工程和杂交育种等手段，培育出了具有更强污染物吸收能力的超积累植物品种。
这些新品种能够更高效地吸收土壤中的重金属、有机物等污染物，大大提高了植物修复的效率。
2、植物与微生物的协同作用研究发现，某些植物根系周围的微生物能够促进植物对污染物的吸收和转化。
通过引入特定的微生物群落，与植物形成共生关系，可以显著增强植物修复的效果。
例如，一些根瘤菌能够帮助植物固定氮元素，提高植物的生长速度和抗逆性，从而更好地进行污染物的吸收和代谢。
3、水生植物修复技术在水体生态修复方面，水生植物的作用愈发受到重视。
一些浮水植物、沉水植物如睡莲、狐尾藻等，不仅能够吸收水中的营养物质和污染物，还能为水生生物提供栖息地，改善水体生态系统的结构和功能。
二、微生物修复技术的创新微生物在生态系统的物质循环和能量流动中起着关键作用，其在生态修复中的应用也不断推陈出新。
1、基因编辑微生物利用基因编辑技术，对一些具有降解污染物能力的微生物进行基因改造，使其能够更快速、更有效地分解特定的污染物。
例如，通过基因编辑使某些细菌能够高效降解石油等有机污染物。
2、微生物群落的优化配置不再仅仅依赖单一的微生物种类进行修复，而是注重构建多样化、功能互补的微生物群落。
这样的群落能够适应复杂的污染环境，共同完成污染物的降解和转化。
3、微生物与植物联合修复将微生物修复与植物修复相结合，形成协同作用。
微生物可以帮助植物更好地吸收养分和应对污染物胁迫，植物则为微生物提供生存场所和营养物质，提高了整体的修复效果。
土壤有机污染植物修复的机理与影响因素
土壤有机污染植物修复的机理与影响因素一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展，土壤有机污染问题日益严重，对生态环境和人类健康造成了严重威胁。
植物修复作为一种绿色、环保的修复技术，近年来受到了广泛关注。
本文旨在深入探讨土壤有机污染植物修复的机理与影响因素，以期为实际应用提供理论支持和技术指导。
本文将概述土壤有机污染的现状与危害，阐述植物修复技术在解决这一问题上的重要性和紧迫性。
随后，将详细介绍植物修复的基本原理，包括植物对有机污染物的吸收、转化和降解等过程，以及植物与微生物、土壤环境之间的相互作用。
在此基础上，本文将重点分析影响植物修复效果的关键因素，如植物种类、污染物性质、土壤条件等，并探讨如何通过优化这些因素提高植物修复效率。
本文还将关注植物修复技术的实际应用情况，包括国内外的研究进展、成功案例以及存在的问题和挑战。
通过对这些内容的梳理和评价，旨在为植物修复技术的进一步发展和优化提供有益参考。
本文将展望植物修复技术在未来土壤有机污染治理领域的应用前景，并提出相应的建议和对策，以期为我国土壤环境保护和生态文明建设贡献力量。
二、土壤有机污染的来源与危害土壤有机污染主要来源于人类活动，包括农业活动、工业排放、城市生活垃圾以及交通运输等。
农业活动中，过量使用化肥、农药和畜禽养殖产生的废弃物是土壤有机污染的主要来源之一。
工业排放中，含有大量有机污染物的废水、废气若未经处理或处理不当直接排入环境，会对土壤造成严重污染。
城市生活垃圾的不合理处理，如直接填埋，也会导致土壤有机污染。
交通运输产生的油污、泄漏的燃油等也会对土壤造成污染。
土壤有机污染的危害是多方面的。
有机污染物可能破坏土壤结构，影响土壤通气、透水性能，降低土壤肥力。
有机污染物可能通过食物链进入生物体，对人类和其他生物的健康构成威胁。
例如，某些有机污染物具有致癌、致畸、致突变等作用。
有机污染还可能影响土壤微生物的活性，破坏土壤生态平衡。
因此，土壤有机污染问题亟待解决，而植物修复作为一种绿色、环保的修复技术，在土壤有机污染治理中具有重要的应用前景。
生物修复技术
微生物修复技术
原理
利用微生物的生命活动，将污染 物转化为无害或低毒性的物质，
从而达到修复环境的目的。
厌氧生物修复
利用厌氧微生物将有机物转化 为甲烷和二氧化碳。
好氧生物修复
通过好氧微生物的代谢作用， 将有机物氧化分解为二氧化碳 和水。
生物强化技术
通过添加具有特定功能的微生 物，提高污染物的降解效率。
微生物-动物联合修复
利用微生物的降解作用和动物的生理 功能，共同促进污染物的转化和去除。
植物-动物联合修复
结合植物的吸收转化能力和动物的生 理功能，协同去除污染物。
03 生物修复技术的实践案例
土壤污染的生物修复案例
案例一
某农药厂附近的土壤污染，采用植物 修复技术，种植对农药有较强吸收能 力的植物，通过植物的吸收和转化去 除土壤中的农药残留。
植物修复技术
原理
利用植物的吸收、转化和降解能力，将污染 物从环境中去除或降低其浓度。
植物提取
利用植物吸收污染物的能力，将其从土壤或 地下水中提取出来。
植物稳定化
通过植物的生长和代谢，降低污染物的移动 性和生物可利用性。
植物挥发
利用植物将有机污染物转化为气体并释放到 大气中。
动物修复技术
原理
利用动物的生理功能和行为习性，促进污染 物的分解和转化。
大气治理等。
A
B
C
D
国际合作加强
面对全球性的环境问题，各国将加强在生 物修复技术领域的合作，共同应对挑战。
政策支持
随着环保政策的加强，政府将加大对生物 修复技术的支持力度，推动技术的研发和 应用。
生物修复技术的未来研究方向
新型生物种群的开发
寻找和开发能够高效降解污染物的新型生物种群，提高修复效率。
植物-微生物联合修复
有机污染修复
针对石油、农药、多环芳烃等有机污染物，选择具有较强 降解能力的植物和微生物进行联合修复。
放射性核素污染修复
针对放射性核素如铀、铯等引起的土壤污染，利用对特定 核素具有超积累能力的植物进行联合修复。
生物修复工程实施
在具体的生物修复工程项目中，根据污染物的种类、浓度 、土壤条件等因素，选择合适的植物和微生物组合，制定 科学合理的修复方案并进行实施。
03
结合现代生物技术、纳米技术等手段，创新联合修复技术与方法，推 动修复领域的技术进步。
04
加强植物-微生物联合修复在实际环境中的应用研究，不断完善修复 工程的实施和管理，为解决环境污染问题提供有效的技术手段。
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原理
植物和微生物通过共生关系，利用植 物的吸收和转化能力以及微生物的降 解和转化能力，实现对污染物的高效 去除。
历史与发展
历史
植物-微生物联合修复技术起源于20世纪70年代，随着环境问题的日益严重， 该技术逐渐受到重视并得到发展。
发展
近年来，随着生物技术的进步和研究的深入，植物-微生物联合修复技术在理论 和实践方面都取得了重要突破，成为一种具有广泛应用前景的环境修复技术。
植物-微生物联合修复
汇报人： 202X-12-23
目录
• 植物-微生物联合修复概述 • 植物-微生物联合修复技术 • 植物-微生物联合修复的实践案例 • 植物-微生物联合修复的未来展望 • 结论
01
植物-微生物联合修复概 述
定义与原理
定义
植物-微生物联合修复是一种利用植 物和微生物共同作用，对污染环境进 行修复和净化的技术。
物理和化学强化
结合物理和化学强化技术，如电化学、光化学等，提高植物微生物联合修复的效率和稳定性。
植物—微生物联合修复-精选文档
植物生长时，通过根系提供了微生物旺 盛的生活场所;反过来，微生物的旺盛生长， 增强了对污染物的降解，促使植物有更加 优越的生长空间，这样的植物－微生物联 合体系就促进了污染物的快速降解、矿化。
1.2高效植株的筛选及应用
• 有强大的须根系，最大可能地提供微生物 活动的根表面面积; • 能够适应多种有机污染物，生长旺盛，有 较大的生物量; • 根系要深，能够穿透较深的土层
植物增强根际区的矿化作用
植物修复有机污染物除了取决于植物本身的 吸收能力外，植物根际微生物对有机污染物的降 解也起了重要的作用。植物根际区的菌根真菌与 植物形成共生作用，有其独特的酶途径，用以降 解不能被细菌单独转化的有机物。 植物根际区分泌物刺激了细菌的转化作用， 在根际区形成了有机碳，这些有机碳的增加可阻 止有机化合物向地下水转移，也可增加微生物对 污染物的矿化作用。
2.3土壤中PAHs分环含量和降解率
原土壤中 环数 2环 3环 4环 5环 6环
占本底值 PAHs总量
0%
5.2% 54.9% 30.0% 9.7%
ห้องสมุดไป่ตู้
种植紫花苜蓿90天后，不同处理土壤中PAHs的分环含 量。同一环数不同处理土壤PAHs含量为： CK＞AM＞DB＞DB+AM
1.3 植物—微生物联合修复技术的主要机制
植物加强微生物修复有机污染物土壤主 要包括3种机制： • 植物直接吸收有机污染物并在植物组织中 累积或代谢 • 植物释放的各种分泌物或酶类促进了有机 污染物的生物降解 • 植物增强根际区的微生物的矿化作用
植物对有机污染物的直接吸收
植物根对有机污染物的吸收与有机物的相对 亲脂性有关。 植物可从土壤中直接吸收有机物，然后将无 毒的代谢中间体贮存在植物组织中，这是植物去 除环境中亲水性中等的有机污染物的一个重要机 制。
石油污染土壤植物一微生物联合修复技术研究进展
际土壤中。Ｒ ｙ ａ 发现植物根区壤有机碳含量 ， 可有效阻止土壤 中有机化合物 向地下水 中转
移 ，进而提高了微 生物对污染物 的矿化作用 。陈小兵等 研究了植物内
动物联合修 复技 术的研 究进展 ，并详细叙 述 了两种 联合修 复技 术的应
参 考 文 献
目 前， 治理石油 污染土壤 的主要方法有化学修复 、 物理修复 和生物
修复三大技术 。 生物修复技术投入成本较低 、 可以大面积应用 、 不产生
二次污染 ，因此越来越受 到科技人员 的重视 ，它也是 目前最具潜力 的土
壤修复技术之一 。植物一 微生物联合修 复技术也被普遍应用 于石油 污染
土壤的修复过程 中。
一
［ １ ］ 李春荣， 王文科， 曹玉清， 等． 石油污染土壤 的生态效应及修复技 术研 究 ［ Ｊ ］ ． 环境科 学与技术， ２ ０ ０ ７ ， ３ ０ （ ９ ） ： ４ － ６ ．
、
植物一 微生物联合修复技术
［ ２ ］ 马传 鑫． 不同含 盐量石油污染土壤 的植物一 微 生物联合修复效率
［ Ｍ ］ ． 天津理工大学，２ ０ １ １ ．
在 自然环境 中存在大量能利用石油烃的微生物 ， 微生物在酶系统作
用下 ， 能把石油彻底降解转化为水和二氧化碳等 。 植物与特有 的菌根真
菌或根 际菌群协 同作用 ，可以更高效地 吸收和降解石油 中的有机污染 物。李春荣… 研究发现细菌的引人显著加快玉米 、向 日 葵修复石油污染 土壤的速度 ，石油降解率分别提高 ７ １ ． ３ ％、６ ４ ． ６ ％。马传 采用植物一 微生物联合修复技术研究石油污染土壤的降解效率 ， 当盆栽土壤 中含油
目前 ，国内外有关植 物一 微生物 一 动物联合修复技术 的报道较少 ，
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1 原位生物修复
投菌法 生物通风法
地耕法 生物注气法 生物扩增法 生物冲淋法
只适用于具有多孔结构的土壤污染修 复。
翻耕土壤，充入氧气，适用于污染土 层较浅、通透性较差、污染物较易被 降解的情况下。
处理受挥发性有机物污染的地下水及 上层土壤。
改变微生物营养状态，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。
植物-微生物联合修复技术
王芷晴 1871737
CONTENTS
1
2
3
4
微生物修复技术 原理和分类
植物修复技术原理 和分类
植物-微生物联合 修复技术
植物-微生物联合 修复技术应用
1
微生物修复技术原理和分类
1 微生物修复技术原理
微生物修复技术（microbial remediation）
以微生物的代谢活动为基础，通过对有毒有害物质进行降解和转化，修复受破坏 的生态平衡，达到治理环境的目的。 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， 只是自然条件下的位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。 但是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。
1 微生物修复技术的分类
1
原位生物修复
指对受污染的介质不进 行搬运或运输，而在原 位或易残留的部位进行 的生物修复处理。
指被污染介质搬动或 输送至它处进行的生 物修复过程。
2 异位生物修复
3
原位-异位联合 生物修复
指在实行原位生物修复时， 若使用原位修复存在较大 的困难，或者污染物的浓 度过高，甚至肯对生物产 生毒害作用时，可采用一 些辅助手段。
1 微生物修复的优点
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消除，可使污染物场所的干扰和
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；
（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。
2
植物修复技术的优缺点
植物修复技术属于原位修复技术，其成本低、二次污染易于控制，植被形成 后具有保护表土、减少侵蚀和水土流失的功效，可大面积应用于矿山的复垦、 重金属污染场地的植被与景观修复。
植物修复技术主要依赖于生物进程，与 一些常用工程措施相比见效慢，修复 耗时长。对于深层污染的修复有困难，由于气候及地质等因素使得植物的生 长受到限制，存在污染物通过“植物—动物”的食物链进入自然界的可能。
应用于各种石油烃类污染的修复。
1 异位生物修复
预制床法：用于土壤修复的特制生物床反应器。 堆肥法：加易堆腐物质，充氧，使微生物的降解活性大大提高。 厌氧反应器 堆层处理
生物反应器：鼓状、气提式。
1 原位-异位生物修复
（1）冲洗-生物反应器法：用水充分的冲洗土壤中的污染物，并 将含有该污染物的废水经回收系统转移至生物反应器中，同时连 续供给氧气、各类营养和降解菌等以清除污染物。 （2）土壤通气-堆制法：采用生物通气法去除污染土壤中易挥发 的有机污染物，然后再进行堆肥式处理，清除难挥发的污染物。
2
植物修复技术的分类
（1）植物提取修复：又称植物萃取技术，种植一些特殊植物，利用其根系吸收 污染土壤中的有毒有害物质并运移至植物地上部，通过收割地上部物质带走土 壤中污染物的一种方法。 （2）植物挥发修复：通过植物蒸发作用将挥发性化合物或者新陈代谢产物释放 到大气的过程。 （3）植物固定修复：利用植物的根际一些特殊物质使土壤中的污染物转化为相 对无害物质的一种方法。不理想。 （4）植物转化修复：植物转化也称植物降解，指通过植物体内的新陈代谢作用 将吸收的污染物进行分解，或者通过植物分泌出的化合物（比如酶）的作用对 植物外部的污染物进行分解。 （5）根圈的植物修复技术：通过植物的吸收促进某些重金属转移为可挥发态， 挥发出土壤和植物表面，达到治理土壤重金属污染的目的。
3
植物-微生物联合修复技术
3 植物-微生物联合修复技术
作用原理
植物-微生物联合修复技术是生物修复研究的新领域，由于其具有利用 太阳能作驱动力；能量消耗和费用少；对环境的破坏小；可使用于大 面积的污染治理等优点而受到广泛的关注。 植物生长时，通过根系提供了微生物旺盛的生活场所；反过来，微生 物的旺盛生长，增强了对污染物的降解，促使植物有更加优越的生长 空间，这样的植物-微生物联合体系就促进了污染物的快速降解、矿化。
3 植物-微生物联合修复技术
植物-微生物联合修复类型
植物-专性降解菌联合修复：向污染土壤中接种外 来具有专性降解特性的降解菌株, 与种植的植物共 同去除污染物。
植物-菌根真菌联合修复：利用土壤中与植物根 共生的营养体, 促进有机污染物的降解和转化。
3 植物-微生物联合修复技术
植物直接吸收有机污
染物并在植物组织中
植物修复农药污染土壤的应用机制,
主要体现在代谢、积累、迁移及降解 等方面。农业生产过程中, 当农药被 植物根系吸收后, 药物中的木质素等 物质, 可被存储在植物细胞中。经转 化后, 上述物质会以CO2等形式被排 出, 进而使土壤得到修复。不同植物 在土壤修复中的适用性不同, 豇豆、 水稻, 可用于修复有机氯污染。美人 蕉及番茄, 在吸附有机磷污染方面, 则具有较好的效果。
1
累积或代谢。
植物释放的各种分泌物或
酶类促进了有机污染物的 2
生物降解。
主要 机制
植物增强根际区的微生
物的矿化作用。植物根
际区的菌根真菌与植物
3
形成共生作用，有其独 特的酶途径，用以降解
不能被细菌单独转化的
有机物。
4 植物-微生物联合修复技术应用
4 植物-微生物联合修复技术应用
（1）植物-微生物联合修复农药污染土壤
缺点 （1）运行条件苛刻；
（2）对污染物有选择性，低生物有效性、难降解性常使生物修复不能进行。
2
植物修复技术原理和分类
2
植物修复技术原理
植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。植物修 复的对象是重金属、有机物或放射性元素污染的土壤及水体。通过植物的吸收、 挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，达到净化 环境的目的。