微生物异位修复案例
土壤生物修复技术分述——微生物篇
土壤生物修复技术—-微生物篇生物修复是指在人为作用下,利用活有机物（微生物、植物和小型动物等)促进环境中有毒有害物质的降解或固定，减少其对环境危害的技术。
1989年,美国阿拉斯加海域收到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术。
除美国外，欧洲各国、加拿大等在植物修复方面也有很大的进展。
生物修复是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低，对环境影响小、污染高等优点，包括动物修复技术和植物修复技术。
1. 泥浆生物反应器挖出的土壤加水制成浆状，然后与降解微生物和营养物质在反应器中混合。
添加适量的表面活性剂或分散剂可以促进吸附的有机污染物解离，从而促进降解。
降解微生物可以是原来就存在于土壤的微生物,也可以是接种的微生物.要严格控制条件以利于泥浆中有机污染物的降解。
处理后的泥浆经脱水处理.脱出的水要进一步处理，以除去其中的污染物，然后可以被循环使用。
（案例)在1992—1993年，美国的德克萨斯州，曾采用该技术处理了一个被多环芳烃、多氯联苯、苯和氯乙烯污染的土壤。
共处理了大约3。
0×105t土壤和污泥,每吨土壤的处理费用约60英镑。
经过11个月的处理以后，苯浓度从608 mg˙kg-1降低到6 mg˙kg-1,氯乙烯浓度从314 mg˙kg—1降低到16 mg˙kg-1。
2。
生物堆制法基于处理床技术的异位生物处理过程，通过使土堆内的条件最优化而促进污染物的生物降解。
挖出的污染土壤被堆成长条形的静态对.添加必要的养分和水分于污染土堆中,必要时加入适量表面活性剂，土堆上还可以安装有喷淋营养物的管道.(案例)加拿大魁北克省曾采用此法对有机污染的土壤进行示范性处理。
污染点为黏质土，土壤中矿物油和油脂浓度为14000 mg˙kg—1。
约500m3的污染土壤被转移到一个清洁沥青台上，定期添加养分。
由于土壤质地较黏,所以混入泥炭和木屑以改善通透性和结构。
处理费用大约为每立方土壤3英镑。
34周的处理以后，72%以上的石油烃被降解，添加泥炭和木屑显著提高了降解率.3。
微生物在生物修复中的应用研究
微生物在生物修复中的应用研究在当今社会，随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严峻。
各种污染物如石油、重金属、农药等对土壤、水体和大气造成了严重的破坏，威胁着人类的健康和生态平衡。
为了解决这些环境问题，科学家们不断探索和创新各种修复技术，其中生物修复技术因其高效、环保、经济等优点而备受关注。
微生物作为生物修复的重要参与者，发挥着至关重要的作用。
微生物是一类个体微小、结构简单的生物，包括细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等。
它们在自然界中广泛存在，具有强大的代谢能力和适应能力，能够分解和转化各种有机和无机污染物。
微生物在生物修复中的应用主要基于其以下几个特性：首先，微生物具有丰富的代谢途径。
它们可以通过有氧呼吸、无氧呼吸、发酵等方式获取能量和物质，从而降解和转化污染物。
例如，一些细菌能够将石油中的烃类化合物分解为二氧化碳和水；某些真菌可以将重金属离子吸附到细胞表面或内部，从而降低其毒性。
其次，微生物具有很强的适应性。
在长期的进化过程中，微生物形成了对各种环境压力的适应机制，能够在恶劣的环境条件下生存和繁衍。
例如，在受到污染的土壤或水体中，微生物会通过基因突变、基因重组等方式产生新的代谢酶，从而提高对污染物的降解能力。
再者，微生物具有种群多样性。
不同种类的微生物在代谢能力和生态位上存在差异，它们之间相互协作、相互竞争，形成了复杂的生态系统。
这种多样性使得微生物能够应对多种类型的污染物，提高生物修复的效果。
微生物在生物修复中的应用主要包括土壤生物修复、水体生物修复和大气生物修复等方面。
在土壤生物修复中，微生物可以通过原位修复和异位修复两种方式发挥作用。
原位修复是指在污染现场直接利用微生物的代谢活动来降解污染物，常见的方法有生物通风、生物强化和生物刺激等。
生物通风是通过向土壤中通入空气，促进微生物的生长和代谢；生物强化是向污染土壤中引入具有高效降解能力的微生物菌株；生物刺激则是通过添加营养物质、电子受体等物质来激活土壤中原有微生物的活性。
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。
生物修复--微生物技术
化学和危险物质泄漏事故等。
三. 污染水体微生物修复主要技术
生物修复中可利用的生物：微生物（细菌、真 菌）、高等植物、大型海藻、鱼类、贝类及其他 水生无脊椎动物等。
微生物法（接种微生物法、强化土著微生物法）、 高等植物修复法等；
水草形状的编织物是一种人造聚合物惰性生态 净化基，它是由超编织技术制造的具有高比表面积的 织物，其机理是通过提供巨大的生物附着表面积（1平 方米表面积达245平方米），大量地吸附和繁衍水体降 解微生物。
一些工厂化污水处理装置中 使用的生物膜---填料（载体）
人工水草、生物栅
人工曝气复氧
污染水体的生物修复工程能否顺利进行, 在很大程度上取 决于水体中是否有足够的溶解氧。
美国 Exxon 公司和环保局联合实施“阿拉斯加研究计 划”：投加 2 种亲油性肥料作为微生物营养成分。研究 发现：异氧菌和石油烃降解菌数量增加1～2个数量级， 石油类污染物的降解速度提高2～3 倍，整个修复过程加 快近 2 个月时间。
生物修复实例（二）
2010.7.16 大连新港中石油输油管道爆炸事故
每天投放几十吨分散剂（Corexit 9500和 Corexit EC9527A） ：一种类似餐具洗涤液的表面活性剂，可中和 原油中的酯基，使原油分散成微小的液滴，能直接被微生 物降解转化。
生物修复？需要5000吨以上的海洋烷烃降解菌 。
生物修复的应用
城市黑臭河道（上海上澳塘、随塘河、静安公园、广州市 朝阳涌等水体 ）；
第七章 水污染的生物修复
---微生物修复技术
搜索结果
生物修复---314000条 生态修复---533000条 生物处理---472000条 生物净化---301000条
典型有机物的生物降解
蜡质的生物降解
蜡质是一种长链脂肪酸，可被某些微生物分解。这些微生物产生蜡质酶，将蜡 质分解为长链脂肪酸和醇。
蛋白质及其生物降解
氨基酸的生物降解
氨基酸是蛋白质的基本组成单位，可被各种微生物分解。微生物将氨基酸分解为氨、相应的酮酸和能 量。氨可以进一步代谢为尿素或其他含氮化合物。
要点三
3. 微生物修复技术
微生物修复技术主要包括原位修复和 异位修复两种方法。原位修复是将修 复剂直接施加到污染土壤中，而异位 修复则是将污染土壤转移至修复场地 进行处理。两种方法均可有效修复石 油污染土壤。
案例三：石油污染土壤的微生物修复
4. 影响因素
影响微生物修复效果的因素包括温度、湿度、pH值、氧 气供应、营养物质等。在修复过程中，需要控制这些因 素以获得最佳的修复效果。
蛋白质的生物降解
蛋白质可以被各种微生物分解。微生物通过蛋白酶将蛋白质分解为肽和氨基酸，进一步代谢为能量或 合成其他物质。
其他有机物及其生物降解
核酸的生物降解
核酸（DNA和RNA）可以被核酸酶分解为核苷酸和磷酸。核苷酸则被分解为碱 基、五碳糖和磷酸。这些基本组成单位进一步代谢为其他物质。
木质素的生物降解
案例三：石油污染土壤的微生物修复
要点一
1. 石油污染的来源和 危害
石油污染主要来源于石油泄漏、石油 开采、炼油厂排放等。石油污染会导 致土壤结构破坏、土壤肥力下降、植 物生长受阻等问题，对生态环境和人 类健康造成严重影响。
要点二
2. 微生物修复原理
微生物修复是一种有效的石油污染土 壤修复技术。通过添加营养物质和调 节环境条件，促进能够分解石油的微 生物的生长和繁殖，从而加速石油的 分解和转化。
石油烃污染土壤微生物修复技术、菌剂的筛选研制及案例分析
为混合颗粒状粉剂，具有调理土壤环境，提高土壤渗透性、增加氧气传输 等作用，同时还具有很好的持水能力，有利于微生物生长，提高污染物降 解率。
油泥生物处理调质营养素
为白色粉剂，能有效改善土壤质地，为微生物提供营养物质，促进微生物 快速繁殖，增强降解活性，提高污染物降解速度。
六、微生物菌剂的生产
60
50
40
30
20
10
0 2周 4周 6周 8周 3个月 4个月
示范现场土壤中石油烃含量的变化
修复前 调理剂、菌剂播撒
翻耕
浇水
种植植物
修复后
五、石油污染土壤微生物修复技术
2、异位修复技术---堆体技术
根据多种生物堆体的生物学过程特性, 将其与微生物包埋/脱附增溶（IMT/SER）等强化工艺 相组合，建立了不同类型的生物堆体强化修复系统，并获得了完整的工艺参数。
土壤中主要石油污染物残留量测试 （GC-FID、UV、IR、重量法） 土壤中微生物群落变化 （PCR、DGGE）； 修复植物生物量变化。
CK F-7 FL-7 FH-7 F-24 FL-24 FH-24
FH-24 FL-24 F-24 FH-7 FL-7 F-7
修复后微生物群落谱带条数 增加了3-4倍
溶
（Rhodococcus erythropolis）；25%铜绿假单孢杆菌 （Pseudomonas aeruginosa）；25% acinetobacter）。
构建适宜反应的微环境
促进污染物的脱附传质
企业标准
《石油污染土壤处理用微生物修复菌剂》 (Q/0500DJH001-2015)
五、石油污染土壤微生物修复技术
菌剂添加量对修复效果的影响
微生物在污染环境生物修复中的应用
生物修复（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）又称为生物恢复（Ｂｉｏｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ），是指利用生物特别是微生物的代谢潜能消 除或减少污染地区有害物质浓度的技术［５］。自１９８９年以来生物修复技术已被用于清除受污染农田、地下 水、河流、湖泊和海洋等环境中的污染物，这些污染物包括石化产品、多环芳烃、卤代烷烃、卤代芳烃［６ Ｊ以及 引起水体富营养化的其他成分等。虽然微生物不能降解重金属，但可转移重金属或降低其毒性。实践表 明，生物修复是治理大面积污染的一种实用性强的技术。生物修复通常分为原位修复和异位修复。原位修 复是指通过在污染地点投加刺激物或人工培养的微生物加速污染物质的分解，使污染物在当地降解。异位 修复则是指将被污染的土壤或水移至专门的反应器中进行修复。生物修复常以原位修复为主，因不需另建 处理设施，且修复的场地可以照常用于生产，并可与其他技术结合使用，降解过程迅速，费用低∞一】。 １ 影响污染环境微生物修复的几个关键因素
浙江大学《污染环境的物理修复》微生物修复-原位与异位
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
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微生物异位修复是一种环境修复技术，利用特定的微生物来降解、转化或吸附环境中的有害物质，从而恢复环境的自然状态。
以下是一个微生物异位修复案例：
案例：石油污染土壤的修复
背景：某工业区发生了一起石油泄漏事故，导致土壤严重受到石油污染。
石油中的有害物质对土壤和周边环境造成了严重影响，需要采取措施进行修复。
解决方案：微生物异位修复技术被应用于该石油污染土壤的修复过程。
评估与监测：首先，对受污染的土壤进行评估和监测，确定石油污染的程度和范围。
这包括采集土壤样品进行化学分析，确定石油中主要的污染物成分和浓度。
微生物筛选：根据石油污染物的性质，筛选出适合的微生物菌株。
这些菌株应具备降解石油污染物的能力，并且能够在受污染土壤中生存和繁殖。
异位引种：将筛选出的微生物菌株通过种植或喷洒等方式引入受污染土壤中。
微生物在土壤中与石油污染物相互作用，进行降解、转化或吸附，减少污染物的含量。
优化修复条件：为微生物提供适宜的生长条件，例如调节土壤的温度、湿度、pH值等，以促进微生物的活性和生物降解过程。
监测与评估：在修复过程中，持续对土壤进行监测，跟踪污染物的降解程度和土壤质量的改善。
使用适当的监测方法，如土壤样品采集、化学分析和微生物活性检测，评估修复效果。
后续措施：根据监测结果，对修复过程进行调整和优化。
如果需要，可以进行多次微生物引种，加强修复效果。
同时，还可以采取其他环境修复措施，如土壤通气、植物修复等，以加速土壤恢复和生态系统重建。
这个案例展示了微生物异位修复在石油污染土壤修复中的应用。
通过选择合适的微生物菌株，并优化修复条件，可以有效地降低石油污染物的含量，恢复土壤的健康状态。
然而，微生物异位修复仍然需要综合考虑多个因素，如环境因素、微生物特性和修复目标等，以实现最佳的修复效果。