污染环境生物修复工程
环境污染的生物修复
2、1微生物基础代谢过程 2、2微生物生态学概要 2、3微生物修复污染环境得原理
2、3、1微生物参与得物质循环 2、3、2污染物得微生物降解性 2、3、3微生物对污染物降解转化途径 2、4微生物修复污染环境得技术 2、4、1用于生物修复得微生物 2、4、2微生物对有机污染物得修复 2、4、3微生物对重金属污染物得作用 2、5影响微生物修复效率得因素 2、5、1微生物得种类 2、5、2环境因素 2、5、3污染物特性
微生物向环境释放抗生素抑制其她微生物 得代谢,包括破坏其她微生物细胞膜结构,导 致细胞膜得渗透性改变,进而使细胞内环境 改变,最终使得其她微生物生理紊乱而死亡; 或者直接干扰或抑制蛋白质和核酸代谢
近似得概念:生物净化 自然环境系统利用本身固有得生物体自发降解、
清除环境中污染物得过程; 区别:生物净化就是自发得过程
生物修复就是人为控制或人为引发得过程, 更强调人有意识地利用生物体进行污染物得无害化, 即人为条件下生物技术得一种应用方式
1、2 生物修复得特点
1、3 生物修复技术类型
1、3、1 按修复主体分类 微生物修复:生物修复狭义定义包含得范围,即利用
生态系统中得信息传递
信息流(传递、接受和感应)存在于不同组织水平, 就是长期进化得结果。
生态系统中得信息各类 物理信息:声、光、电、热等 化学信息:代谢分泌物、植物次生代谢物等 营养信息:影响生物得迁徙等 行为信息
生态系统中信息传递得特征 具有可传扩性、永续性; 具有时效性、分享性与转化性
微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境 或消除环境中得污染物得过程
一株可同时有效降解有机氮和有机硫得微生物
污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状房晓宇，卢滇楠，刘铮（清华大学化学工程系，北京 100084）摘要：人类生产和生活中对于污染物的不当处理会导致土壤污染，威胁生态安全、粮食安全和可持续发展。
土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。
伴随现代生物技术的发展，土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。
本文从污染物质的转化与利用角度，概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。
重点综述了生物修复菌株的筛选、土壤微生态分析、生物修复过程强化三方面的最新进展，介绍了生物修复技术在加油站、废弃化工厂的生物修复及秸秆还田中的工程实施案例，分析了土壤生物修复技术应用中存在的问题，如土壤修复效果评估和降解菌剂性能强化等，讨论了土壤生物修复技术的研究方向和应用前景。
关键词：污染土壤；土壤生物修复；废弃秸秆中图分类号：TQ033 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6498-09Recent advancements and applications of soil bioremediation techniquesFANG Xiaoyu ，LU Diannan ，LIU Zheng(Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Soil contamination is often caused by the inappropriate treatment of industrial wastes andmunicipal sewage threatening the safety of environment, food and ecology as well as the sustainability of society. Bioremediation refers to the application of microorganisms to dissociate organic compounds, detoxifying heavy metal ions or reducing their bioavailability. The advancement of biotechnology has empowered technical innovation of bioremediation methods and their applications in the treatment ofcontaminated farmland and wasted plant site. This review starts with a brief introduction to bioremediationtechniques and their applications to three major types of soil contaminants. The applicability of these methods was discussed from the viewpoint of contaminates transformation and utilization. The technical advancement in the selection and screening of degradation microorganisms, molecular biology methods for assessing microbiological ecology as well as novel bioaugmentation principles were detailed. The applications of bioremediation techniques in the treatment of gas stations, abandoned plants and straw mulching were described. The problems in the development of soil bioremediation techniques such as the assessment of soil remediation outcome, formation of high performance degrading microbial consortia wereoutlined, as well as the prospects of soil remediation techniques.Keywords: contaminated soil; soil bioremediation; straw综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0046收稿日期：2023-01-10；修改稿日期：2023-02-20。
环境修复工程第6章 污染土壤的微生物修复工程
2020年4月8日5时54分
环境修复工程
第6章 污染土壤的微生物修复工程
目录
6.1 微生物修复概述 6.2 微生物修复机理 6.3 微生物修复生态学原理 6.4 影响生物修复的污染物特性 6.5 污染土壤的微生物修复工程
2020年4月8日5时54分
环境修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
环境修复工程
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
（2）土壤柱试验
一般以拟修复的污染土壤类型 及耕作层深度，并按相应的疏松程 度（容重）装成土柱。土柱内径至 少5cm以上。
（3）摇瓶试验
在三角瓶中装入培养液进行批 式培养（Batch culture ),监测污染物 的降解情况。
（4）反应器试验
实验室规模的反应器由一个2L的 容器构成（见图6-2 ) 。
5）有关的管理法规，根据相应的法规确立修复目标。
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
⑵技术查询
在掌握当地信息后，应向有关单位（信息中心、信息网站、大专院校、科研 院所等）咨询是否在相似的情况下进行过微生物修复处理，以便采用或移植他人 经验。例如，在美国要向“新处理技术信息中心” ( Alternative Treatment Technology Information Center , 简称 ATTI) 提出技术查询。
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第6章 污染土壤的微生物修复工程
6.1.6 微生物修复工程设计
微生物修复是一项系统工程，它需要依靠工程学、环境学、生物学、生 态学、微生物学、地质学、土壤学、水文学、化学等多学科的合作，为了确 定微生物修复技术是否适用于某一受污染环境和某种污染物，需要进行微生 物修复的工程设计。
新版第八章-污染环境的生物修复课件.ppt
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3、植物修复的特点
– 今年来的研究表明 ，植物修复是一个更经 济、更适于现场操作的去除环境污染物的技 术。植物具有庞大的叶冠和根系，在维持生 态环境的平衡中起着重要作用。植物修复适 用于大面积、低浓度的污染位点，不仅可以 环境的有机污染物，还可以去除重金属和放 射性元素。
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⑴、植物对环境中重金属的去除
• 植物对有机污染物的直接吸收作用 • 植物释放分泌物和酶 • 强化根区的矿化作用
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⑷、富营养化水体修复
• 富营养化水体 –水华和赤潮 –防治水体富营养化的对策： • 控制外源性营养物质的输入； • 减少内源性营养物质的负荷。
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– 防治水体富营养化的措施：
• 工程性措施：挖走底泥、水底深层曝气等；
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营养盐 空气
抽 水 井
地下水位
废水处理系统 污染区
注 水观 井测
井
生物修复原位处理方式示意图
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四、地下水生物修复工程技术
• 原位处理
– 特点：与土壤原位处理基本相同。
• 物理拦阻
– 指使用暂时的物理屏障以减缓并阻滞污 染物在地下水中的进一步迁移。
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• 地上处理
–又称抽取－处理技术，将受污染的 地下水从地下水层中抽取出来，在 地面上用一种或多种工艺处理之后， 再将水注入地层。
工程前期投入高
费用低
可与其它技术结合使用
需增加微生物监测项目
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4、生物修复与生物处理的异同
相同之处：都是利用微生物的降解作 用，也都是利用微生物的同化作用扩大 繁殖，并通过工程措施保持生物处理过 程有很高的效率，在处理特殊废物时都 需要驯化和筛选高效微生物。
生物修复技术在土壤污染治理上的应用
生物修复技术在土壤污染治理上的应用1. 引言1.1 背景介绍土壤污染一直是全球环境问题中的一个重要方面，随着工业化进程的加快和人类活动的不断扩大，土壤污染的范围和严重程度也在逐渐增加。
土壤污染会直接影响到农业生产、生态环境和人类健康，因此如何有效地治理和修复土壤污染已经成为当今科学界和政府部门关注的焦点之一。
本文将探讨生物修复技术在土壤污染治理中的应用，分析其优势与局限，展望其发展前景，并总结生物修复技术对土壤污染治理的意义及未来研究方向。
希望通过本文的介绍，可以更全面地了解和认识生物修复技术在土壤污染治理中的作用和价值。
1.2 研究意义生物修复技术可以有效地修复各种类型的土壤污染，包括重金属、有机污染物等。
通过利用微生物、植物等生物体的生物学特性，可以有效地解决土壤中的污染物问题，减少对环境的危害。
生物修复技术具有环境友好性和经济性，相比传统的化学物理方法，生物修复技术更加温和，对环境影响较小，且成本更低。
在可持续发展理念指导下，生物修复技术的应用将有助于实现环境保护与资源利用的双赢。
生物修复技术的研究和应用对推动环境治理技术的创新和进步具有重要作用。
通过不断的研究和实践，可以不断完善生物修复技术，提高其治理效果和适用范围，为解决土壤污染问题提供更多有效的选择和方法。
生物修复技术研究的深入将为改善土壤环境质量和保护生态环境作出重要贡献。
2. 正文2.1 生物修复技术概述生物修复技术是指利用生物体或生物过程修复环境中受到污染的土壤或水体的一种技术手段。
它是一种绿色环保的治理方法，具有低成本、高效率、无污染等优点。
生物修复技术主要包括植物修复技术、微生物修复技术和土壤动物修复技术。
植物修复技术是利用植物的生长代谢活动吸收、积累、分解或转化土壤中的有毒物质，达到净化土壤的目的。
比如通过植物的根系吸收有毒物质，并将其转化为无毒或低毒物质，从而减少土壤污染物的浓度。
微生物修复技术是利用微生物在土壤中进行生物降解、生物吸附、生物转化等活动，将有毒物质降解为无毒或低毒物质，以净化土壤。
生态修复工程施工方案(植被恢复与水体净化)精选3篇
《生态修复工程施工方案（植被恢复与水体净化）》一、项目背景随着工业化和城市化的快速发展，生态环境面临着巨大的压力。
许多地区的植被遭到破坏，水体受到污染，生态系统功能逐渐退化。
为了改善生态环境，提高生态系统的稳定性和可持续性，特实施本次生态修复工程。
该项目旨在通过植被恢复和水体净化，恢复受损生态系统的功能，提升区域生态环境质量。
二、施工目标1. 恢复受损植被，提高植被覆盖率，改善生态景观。
2. 净化水体，降低水体中的污染物含量，提高水质。
3. 建立稳定的生态系统，提高生态系统的自我修复能力。
三、施工步骤（一）植被恢复1. 场地清理对施工区域内的垃圾、杂物、石块等进行清理，为植被恢复创造良好的生长环境。
2. 土壤改良对土壤进行检测，根据检测结果进行土壤改良。
可采用添加有机肥、腐殖土等方式，改善土壤结构和肥力。
3. 植被选择根据当地的气候、土壤条件和生态环境需求，选择适宜的植被品种。
优先选择本地乡土树种和草本植物，以提高植被的适应性和成活率。
4. 植被种植采用人工种植和机械种植相结合的方式进行植被种植。
种植密度应根据植被品种和生长特性确定，确保植被能够充分生长和发育。
5. 养护管理加强植被的养护管理，定期浇水、施肥、除草、病虫害防治等，确保植被的成活率和生长质量。
（二）水体净化1. 污染源调查对水体的污染源进行调查，确定主要的污染来源和污染物种类。
2. 截污工程建设截污管道和污水处理设施，将污水截流并进行处理，减少污水对水体的污染。
3. 生态护坡在水体岸边建设生态护坡，采用植被护坡、石笼护坡等方式，防止水土流失，净化水体。
4. 水生植物种植在水体中种植水生植物，如荷花、睡莲、芦苇等，利用水生植物的吸收、吸附和降解作用，净化水体中的污染物。
5. 水体曝气采用曝气设备对水体进行曝气，增加水体中的溶解氧含量，促进水体的自净能力。
四、材料清单（一）植被恢复材料1. 苗木：根据植被选择方案确定的苗木品种和数量。
环境污染的生物修复
生物修复的概念
1.广义的生物修复(Bioremediation) 利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现 场去除或降解的工程技术系统称为生物修复。
2.生物修复分类 可以分为微生物修复、植物修复、动物修复和生态修复四大 类，其中微生物修复就是我们通常所称的狭义上的生物修复。
微生物在环境污染治理中的作用■
②累积及固定重金属 在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金属硫
蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一种低分子量 的细胞质蛋白，同Hg, Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的 亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。
生物降解与生物催化数据库
共收集了 1147 种化合物；
微生物在环境污染治理中的作用■
2.微生物对重金属的转化与固定 微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低其毒性，
并可将其累积在菌体内使之固定。 ①汞的去甲基化及还原 例如：蓝绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子转化成元素 汞，经10小时后挥发掉的汞可达75% 。假单胞菌K62能使 无机汞和有机汞形成元素汞。
生物修复的基本思想
自然净化 溶解氧不足 营养盐缺乏
有效微生物生长缓慢 效率低下
生物修复
提高通气效率 补充营养(对石油污染而言，
主要是补充N、P) 投加优良菌种 效率高
环境的化学污染
化学曾经为社会的进步发现了或合成了成千上万种新 的化合物，到了1985年，在美国化学文摘（Chemical Abstracts, CA）上正式登录的化合物数目已达到了600万 种，1990年就超过了1000万种，目前已知的化合物远远超 过3000万种！
微生物具有强大的降解转化能力
• 微生物种类繁多，分布广 • 微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快 • 微生物繁殖快，易变异，适应性强 • 代谢类型多样，具有多种降解酶 • 微生物的降解性质粒对环境异生物质的降解
我国污染土壤生物修复技术研究现状及发展展望
五、展望未来发展方向
虽然我国在污染土壤生物修复技术方面已取得一定成果，但还存在一些问题， 如修复周期长、成本较高以及对复杂污染土壤的修复效果不稳定等。因此，未来 研究应以下方向：
1、强化对关键修复过程的机理研究：深入探讨污染物降解、植物吸收和微 生物与植物相互作用等关键过程的机理，为优化生物修复过程提供理论依据。
研究方法
本次演示采用文献综述、实地调查和实验研究相结合的方法，对石油污染土 壤的修复技术进行研究。通过文献综述，系统梳理各种修复技术的优缺点及研究 进展；通过实地调查，了解我国石油污染土壤的分布、成因及现状；通过实验研 究，探究不同修复技术在实验室条件下的修复效果。
成果与不足
经过文献综述、实地调查和实验研究，本次演示得出以下结论：各种修复技 术都有其优点和不足，没有一种方法能够完全适用于所有情况；物理修复虽然见 效快，但成本高、难以大规模应用；化学修复虽然能够迅速降低土壤中的石油含 量，但容易产生二次污染；生物修复虽然环保、节能、成本低，但修复时间较长， 受环境因素影响较大。目前，亟待解决的关键问题包括提高修复效率、降低修复 成本、减少二次污染以及优化生物修复等。
3、复合污染：由于多种重金属在环境中可以相互转化和迁移，使得土壤中 的重金属污染常常呈现出复合污染的特点。这不仅增加了治理的难度，也使得生 态环境的修复更为复杂。
三、生物修复技术研究进展
生物修复技术是一种利用生物体及其衍生物对重金属进行吸收、转化、降低 或消除污染的技术。根据作用机制的不同，可分为以下几种类型：
结论
石油污染土壤的修复技术是环境保护和生态建设的重要组成部分。本次演示 通过对现有修复技术的分析，指出了各种技术的优缺点以及面临的问题，并展望 了未来的研究方向。结果表明，单一修复技术难以达到理想的修复效果，组合应 用多种修复技术、研发新型高效环保的修复剂和添加剂、改良微生物和植物品种 以及加强政策引导和市场推动是未来研究的重要方向。
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空气压缩机或者鼓风机可根据中试对压力 的需要选择设备，一般当压力小于12~15Pa 时，可以选样鼓风机，而压力比较高时应 该选择空气压缩机。此外，还需选择真空 抽气机、管道及连接件、空气过滤器、压 力测量和控制仪表、流量计、空气干燥设 备等。
(八)空气吹脱技术的效率
总的效率变化如图所示。空气吹脱比传统 的抽取地下水进行地上处理的技术效率更 高，经过改进如结合生物处理过程，能够 进一步提高技术的效率。
一、工艺类型
1、对于不同类型的受污
染土壤和地下水，应该采 用不同类型的生物修复技 术形式。对于包气带，一 般采用生物曝气 。
2、对于受污染的地下水，可以
向地下水层钻井注入空气，提 供氧气，同时利用回收井，抽 取地下水，进行循环；通过渗 透，提供微生物需要的各种营 养。从水井抽取地下水。还可 以控制污染带的迁移。
(二)空气注入的深度
对于注入井的深度，原则上应该是比污染 物所处最深处再深30~60cm,但是其实际的深 度受土壤结构等影响，一般不超过地下水 水位以下9~16m的深度。注入井的深度影响 空气注入所需要的压力和流量。
(三)空气注入所需要的压力和流量
注入空气的压力必须克服注入点地下 水的静态压力和土壤毛细管的压力，才能 够形成气流通道。毛细管压力与表面张力 和毛细管直径相关，即： Pc=2s/r 式中，Pc是毛细管压力；s是空气和水 的表面张力；r是平均水力半径。
第九章 污染地下 水的生物修复
第二节 空气吹脱修复
空气吹脱(blow-off)是在一定的压力条件下， 将压缩空气注入受污染区域，将溶解在地 下水中的挥发性化合物、吸附在土壤颗粒 表面上的化合物以及阻塞在土壤空隙中的 化合物驱赶出来。
空气吹脱包括现场、挥发性有机物的挥发、 有机物的好氧生物降解等三个过程。相比 较而言，吹脱和挥发作用进行得比较快， 而生物降解过程进行的比较缓慢。在比较 长的时间内才显现出来。
在实际上作过程中，空气注入到土壤 地下水中后，根据不同的地层结构，或者 以气泡或者以气流的形式扩散。 相应地，地下水从垂直方向和水平方 向向周围迁移。在垂直方向上，地下水水 位开始上升，上升的程度从忽略不计到数 米，取决于压力和位置结构等各种因素。
空气通道在地下水中的分布，大体上 呈现伞状形态。气流通道的密度和空气与 土壤接触的表面积都与空气流量有关。空 气流量大，气流通道的密度增加，相应地 接触表面积增加，增加的幅度与流量的关 系为(Q始/Q终)0.5。
空气注入地下。能够强化地下水的混合， 从而克服分散传质的局限性，大大加快传 质过程。地下水的混合机理包括：①机械 置换，在空气注入开始阶段和非稳态情况 下尤其显著；②空气与水在通道相互作用； ③空气流动的摩擦作用；④蒸发引起的地 下水流动，⑤对流；⑥颗粒流动等。
一、空气吹脱现场中试
中试实验主要的检测内容包括：①注入空气的流 量；②溶解氧水平：③井水水位的变化；④空气 注入压力和土壤中气体压力的变化，井壁附近压 力的变化；⑤土壤气体中污染物的浓度和吹脱效 率，尤其应注意避免可能达到爆炸或者燃烧水平 的高浓度；⑥实验流量和压力对吹脱气体影响半 径的影响，也可以检测示踪气体的变化。这些参 数能够揭示吹脱技术的可行性和效果。同时，需 要详细地调查现场条件，表9-2列出了理想的技术 适用条件和影响因素。
101.325102 Pa m3 / mol(1105 atm m3 / mol)
原则上，选择吹脱技术时应该考虑亨 利系数，亨利系数大于 101.325×102Pa· m3/mol(1×105atm· m3/mol) 化合物的蒸气压大于 66.661~133.322Pa(0.5~1.0mmHg)时，比较容 易挥发或者吹脱。 关于地质条件，影响最大的是地层土 壤均一性。比较密实的土层会阻断空气通 道，导致空气积累；高度松散的土壤也会 导致空气短流、吹脱不能均匀进行。
(四)注入方式
空气在连续注入方式下，运行比较稳 定；而在间歇注入方式下，地下水位升降 比较明显，可以强化传质效果、从而提高 空气吹脱的效果。但是，间歇脉冲式的操 作方式也可能导致井周围的土壤筛选分层 现象产牛。使比较细的土壤沉积在下层， 导致阻塞现象。
(五)注入井的构造
注入井的构造与深度有关。与浅层吹脱井 相比，深层吹脱井的构造更加复杂一些， 空气注入井也可以采用聚氯乙烯管材，进 行加工而成。注入井的直径一般为0.3~1.2m。 实际上，吹脱效果与井的直径关系不 大．因此井的直径以0.3~0.6m比较经济。但 是，在深度比较大时，小口径的井所需要 的压力可能比较高。
二、空气吹脱设计
(一)空气注入井布置
空气注入井的位置应该包围整个污染物区 域，或者在其扩散流动方向进行阻截。每 一个注入井的半径范用需要通过现场实验 确定。如图所示，可以设立实验井，在其 周围辐射方向设立观察井。
测量参数
①地下水位变化。②溶解氧和氧化还 原电位变化。③地层中空气压力。④ 地下顶主压力，即在地下观测位置形 成顶空，其平衡压力代表周围静态压 力，这是一个最简单和可靠的参数方 法。⑤有时可以采用示踪气体例如氦 气或者六氟化硫，其中六氯化硫与氧 气的溶解度类似，能够更好地指示氧 气的迁移扩散情况。⑥地层电阻的变 化，可以产生三维变化图像。⑦监测 实验区域污染彻浓度变化情况。
(六)污染物类型和分布的影响
污染物的分布受污染物挥发特性、溶解度 和生物可降解性等因素的影响。也受地下 水流动，空气气流强化传质等因素强烈的 影响。需要视具体情况和工程要求进行优 化。但是，有机物吹脱与生物降解对过程 的操作参数要求是不同的，要同时优化两 个不同类型的过程几乎是不可能的。
(七)吹脱技术设备选择
空气也可以循环使用，以最大限度利用氧 气和最大限度地降解挥发性的污染物质。 利用吹脱方法可以很快地去除土壤中挥发 性比较强的有机污染物，而生物降解过程 比较缓慢，但是其去除的主要是挥发性比 较差的有机污染物。
第三节 原位工程生物修复
工艺类型
原位工程生物修复设计 典型原位生物修复系统
Байду номын сангаас