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原位生物修复技术范文1
关键词 污染水体的原位就地修复技术 微生物、酶与载体自固定化技术
我国是一个水资源缺乏的国家，水资源的短缺并日渐污染，已经成为制约国民经济和社会发展的重要因素。面对水环境大面积的恶化污染，对于如何有效的解决污染水体成为我国乃至世界上的一个课题。目前对水体污染采取的方法也有很多，最常见的有：
建设污水处理厂，采用普通活性污泥法、氧化沟法、间歇式活性污泥法等技术对城市、工业企业等生产的污水进行处理，但建设污水处理所需的设备昂贵，管理人员又多，成本自然很高，而且该工艺对氮、磷的去除效果差，容易发生污泥膨胀现象。考虑到我国的水体污染面积大，污染程度深，我国的治理污染投资规模有限等情况，在我国建设众多大型的污水处理厂在经济上是不可行的。
依靠河流和湖泊自身净化能力来处理污水，所需的时间较长，针对我国的水体大面积、深层次污染的现状，是不现实的。
污染水体原位就地修复技术，是在我国研究开发的新型污水处理工艺，为被污染的河道水体修复提供了一个可靠的、卓有成效的方法。具有治理费用低、环境无影响、最大程度降解污染等特点。
1、
&污染水体原位就地修复技术的研究
1.1、污染水体原位就地修复技术
污染水体原位就地修复技术是在原有河床不变的基础上，直接采用微生物、酶与载体的自固定化技术对污染水体就地处理的河水净化处理工艺。该技术在保证原有河道排污、泻洪等功能的同时实现了河水水质的净化处理。在原有河道一侧开辟一个生化处理区，并在其进水端设置一道挡水墙，其上堆放大小不同的卵石格栅。同时在原有河道上设置一座截水坝，根据水位要求使河道上的截水坝高于一定量的挡水墙，使河水自流通过布有卵石格栅的挡水墙，先去除较大颗粒的固体漂浮物后流入前端的沉淀池，沉淀池中布有自然山石景观，污水经过在此循环沉淀后进入生化处理区前端的进水池，最后污水通过设置在生化处理区前端拦水墙底部的洞口，从进水池的池底均匀地自下而上进入生化处理区。生化处理区的上、下各设置一层JW型拦截网，在上下网之间投放JHE型高效微生物载体，同时在下网底部设置JADS曝气系统。生化处理区顶部两侧的出水端分设通长三角形溢流堰，通过其可调节出水的均匀性。这样使河水从生化处理区的底部自下而上、均匀的穿过载体层后通过三角堰进入两侧的流水槽，流入原河道的下端，达到净化水质的目的。
1.2、微生物、酶与载体的自固定化技术
微生物、酶与载体的自固定化技木是借助由高分子材料合成的载体上带有氨基、羧基、环氧基等活性基团与微生物肽链氨基酸残基作用，形成离子键结合或共价键结合，从而将微生物和酶固定在载体上，同时载体上“空间悬臂”的引入，旨在减少载体背景对所固定微生物代谢增殖形成的空间障碍，为其提供了代谢增殖的生存空间。
1.3、 高效微生物载体
高效微生物载体是一种具有空间网状结构的高分子合成材料，这种材料带有氨基、羧基、环氧基等活性基团，在污水中具有良好的稳定性和物化性能，其空隙率为96%以上，固定微生物后的载体密度接近于水的密度，微生物负载量大，高达18-40g/L，容积负荷可高达16kgBOD5/m3.d，比表面积为23.3m2/g。这种载体，由于其结构的特点，可使污水、空气和生物膜得到充分掺混接触交换，生物膜不仅能大量地在微生物载体内坐床，保持良好的活性和空隙可变性，而且在运行过程中气体在三维流动的污水带动下，互相碰撞并被处于蠕动状态的微生物载体不断切割成更小的气泡，增加了氧的利用率，可减小曝气量。因此它具有切割气泡能力强、空间体积利用率大、无死区等特点，是当前微生物载体的更新换代产品。
1.4、 高效微生物
污染水体的原位就地修复技术中所采用的J系列微生物菌种由多种高效微生物菌群组成，其为高活性、高浓度、高组合的微生物菌群。它是针对不同的污水污染因子的种类和浓度，研制出不同的微生物菌群。此菌群是高浓度（10亿-60亿个/克）高组合（几种-几百种/剂）的粉状固体制剂，常温常压常湿下，可保存6年。当使用时，微生物菌群制剂投入水中被“激活”，激活后的微生物依靠一种特殊技术（微生物、酶与载体的自固定化技术）生存在生化反应池内，使生化反应池中始终存有大量而丰富高活性的微生物菌群，保证其处理速率和效率，并能随时根据水体中污染物种类和总量变化及时调节微生物种类和投加量。保证运行效果高效稳定，实现处理后尾水达标排放。且根据处理水质的不同，使用不同的专用特效菌种。产品中菌的数量极高，繁殖速度极快，正常运转时不再补充菌种，可节省高效微生物的用量。 2、
&污染水体原位就地修复技术的应用
温榆河作为京城四大河流之一，源于昌平沙河坝水库，它的上游具有绿色生态走廊之称，是首都的一大天然水系。然而河水中氮、磷及有机物含量相对较高，远远超出了河道本身的自净化功能，使原有水生生态系统遭到严重破坏，藻类死亡后散发出的腥臭味及其底泥厌氧后产生的恶臭味，不仅严重损害了首都市民的生活质量和身体健康、而且与北京国际大都市的形象格格不入，也严重的破坏了河道的生态环境，同时给首都风景区的旅游事业也造成了很大的影响。其根本原因是温榆河沿岸各支流、排污口中的氮、磷等污染指标的含量相对较高，从温榆河上游至下游，河道内水体中的氮、磷含量逐渐升高，氮、磷等污染指标的含量接近生活污水，严重影响了温榆河的水质，为了达到水质的要求， 污染水体原位就地修复技术在温榆河支流二道沟上得到应用。温榆河支流河道二道沟水质状况见表2。
表2 2003年11月份二道沟水质监测情况
单位：mg/L
&监
测
项
目
&
&DO
&NH3-N
&CODcr
&BOD5
&SS
&T-N
&T-P
平均值
&0.00
&24.54
&79.46
&28.07
&21.00
&18.39
&2.89
2.1、设计水质指标
根据对二道沟河水污染治理的要求，在不增加药剂费用的基础上， 水中主要污染物的消减量按原水水质的60%设计（N、P等污染指标接近城镇生活污水，若不增加药剂费用，用生化法最高能达到60%的去除效果）：T-N≤3.38mg/L、NH3-N≤9.82mg/L、CODcr≤31.78mg/L、T-P≤1.16mg/L 、DO≥5 ppm。
2.2、实验装置
针对二道沟河水污染状况，本次试验采用兰州捷晖生物环境工程有限公司自行研制、并拥有知识产权的模拟河道治理试验装置，该试验装置有效容积为0.8m3，内装有60%的JHE型高效生物载体和JADS高效曝气系统。为了更精确地测定该状态下，生化系统进出水端的液位差的大小，生化系统共设四级，并在其前端还设置了前置库和转子流量计，河水中纸张等较大颗粒的固体漂浮物、SS等在前置库内得到去除。试验过程中直接用污水泵将河水提升至试验装置进行生化处理，出水直接排入河道。
2.3、工艺流程
2.4、 试验结果与分析
2.4.1、据现场试验对进出水进行了一个多月的跟踪检测，检测数据见表4，CODcr、NH3-N的去除效果。
表4 跟踪监测数据
取
样
&项目
&CODcr(mg/L)
&总氮(mg/L)
&氨氮(mg/L)
&总磷(mg/L)
进
水
&最大值
最小值
平均值
&180.5
55.4
79.46
&14.18
2.701
8.44
&30.81
18.26
24.54
&4.56
1.22
2.89
出
水
&最大值
最小值
平均值
&47.50
19.50
28.15
&6.625
0.822
3.72
&9.05
3. 56
6.31
&0.52
0.18
0.35
平均去除率%
&63.95
&55.92
&74.29
&75.78
2.4.2、其它污染物的去除
污染水体的原位就地修复技术除了对该河水中的COD、氨氮等污染物有很好的去除效果外，还对河水中悬浮物SS、石油类等污染物质都有较高的去除效果，均能达到设计的排放要求，但总氮的去除受温度影响较大（试验研究时水温在6-8℃），未能达到设计的排放要求。
从生化反应时间与各污染物的去除关系可以看出，再延长反应时间，各污染物的去除率曲线变缓， COD、NH3-N等的去除效果变化不大。生物载体在流化过程中得以固、气、液三相充分接触与混合，强化了生物膜表面流体的紊乱程度，加快了传质速度，有效提高处理效能。在载体投加率为60%、气水比（3.5-4）：1，水与载体的有效接触时间为1.25 h工况条件下，对CODcr、NH3-N等污染指标均有良好的去除性能，在适宜温度的条件下，对石油类也有较好的去除效果。
2.4.3、出水水质评价
经采用污染水体的原位就地修复技术处理后的水质清澈透明，在没有增加药剂费用的基础上，除总氮外基本上达到了应有的设计要求。
2.4.4、运行成本
运行费用主要包括人工费，动力费。通过近2个月（2003年10月~2003年12月）的现场试验，对运行费用进行初步核算，平均运行成本为0.05元/m3水（包括电耗和人工管理费），大大低于污水处理厂对污水处理的费用。
2.5、 工程设计与河道环境相结合
工程设计中结合河道的自然景观，在不破坏河岸生态的前提下，运用河道生态景观的设计新理念，对工程的周围进行了生态景观的设计，自然的生态砖护堤、鹅卵石及湿生、沉淀池中的自然景石、水生植物的种植及生化处理区出水端湿地的设计，无不体现着一种生态与自然，使工程设计和环境完美的结合在一起。
3、 结论
3.1、采用污染水体的原位就地修复技术对河水的污染治理是可行的， 该技术采用生物方法和化学方法将游离细胞和生物酶固定在生物载体上，使其保持活性并可反复利用，该技术具有生物密度高、反应迅速、生物流失量少、反应控制容易的特点，是一种实用的新型高效河水净化处理工艺，日处理量为1.7万 m3/d的河道污染治理工程将于2004年6月份竣工并投入使用。
3.2、采用污染水体原位就地修复技术的新型河水净化工艺，是一种高科技多学科的组合工艺，无二次污染[1]，属绿色清洁工艺。
3.2、采用污染水体原位就地修复技术是一种节能、高效、简易、方便的技术，不仅运行成本低，而且在工程设计中可结合河道景观进行一起的生态河道设计，属绿色环保生态工艺。
污染水体的原位就地修复技术，是目前正在兴起的突破性的一种水体修复新技术，该技术可以应用于内陆河流、城市河段、湖泊、生活污水等范围的水体修复。该技术的应用成功，将会给我国水体污染的治理带来一大福音，给国家社会与城市带来无限的生机，它将成为生物技术治理污水的又一示范。
原位生物修复技术范文2
关键词：底泥 修复 资源化利用
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0226-02
Abstract：A large number of pollutants in the river sediment，as a secondary pollutant sources seriously affect the aquatic environment. This paper analyzes of the major types of pollutants in the sediment，systematic introduction to the various treatment technologies and resource utilization means.The purpose is to achieve sediment reduction，harmless and resource utilization while exploring a cost-effective，environment-friendly and sustainable development path for China.
Key Words：Sediment；Repair；Resource Utilizing
随着社会和化工产业的发展，近二十几年来河道、湖泊等水体的污染严重，尤其是河道底泥，底泥中含有大量的污染性物质，特别是致病（癌）、破坏生态的持久性的难分解有机物、严重超标的重金属离子。这些有害物质经过食物链的累积和扩大效应，将会影响人类的健康，破坏自然环境和生态系统。此外，水体富营养化的解决关键也仍与底泥密切相关。水体底泥污染是世界范围内的一个环境问题，其污染加剧主要是人为因素造成的，污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，大量难降解污染物相当一部分积累在水体底泥中并逐新富集，溶解于水中的污染物浓度在很大程度上受到底泥的影响。污染底泥的治理已刻不容缓，势在必行。
1 底泥中污染物的种类
疏浚底泥具有泥量大，成分复杂，含水率较高，含有污染物，并且既含有益物质又含有害成分等特点。其成分对处理方案的选择具有重要意义，主要含有三类：一是重金属，一般指Hg、As、Zn、Cu等，是环境中普遍存在的一类污染物，具有难降解性、生态毒性和可累积性等特点。可通过生活污水及生产废水的排放、降水径流等途径进入水体，通过沉淀、吸咐、络合等作用而沉积到底泥中。河流底泥中有重金属与不同载体相结合，以多种形态存在，大致有可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和金属残片等，不同形态的重金具有不同的生物有效性[1]。其与水相保持一定的动态平衡，当环境发生水力冲刷、外界扰动等变化时，可再次进入水体，成为二次污染源。二是有机物，底泥中有毒有机物通过富集作用在生物体内达到较高的浓度，从而对生物体产生较强的毒害作用，并通过复杂的污染生态化学过程，即在气―水―生物―底泥等多介质环境体系中的迁移、转化和暴露，影响人和动物的健康，从而对人类未来的生存发展构成严重威胁[2]。三是含有N、P等营养物质，导致水体的富营养化。
2 污染底泥修复与处理技术
底泥处理的主要目的是降低受污染底泥对水体的污染，使其对生态和环境无害。污染底泥的治理，经过多年的实践，已取得一定效果。
2.1 原位生物修复技术
底泥原位生物修复是指在基本不破坏水体底泥自然环境件下，对受污染的环境对象不作搬运或运输，在原场所进行生物修复。分为原位工程修复和原位自然修复。原位工程修复通过加入生物生长所需营养来提高生物活性或添加实验室培养的具有特殊亲合性的微生物来加快环境修复；原位自然修复是利用底泥环境中原有微生物，在自然条件进行生物修复。对底泥进行生物修复，促进底泥微生物繁殖，底泥有机质在微生物作用下，迅速分解，释放出氨氮、硫化氢等有害气体，使得底泥好氧层加厚，泥层减薄，加快底泥微量营养的释放。有利于提高藻类多样性，同也可以阻隔下层黑臭底泥有毒物质的释放，加强在泥水界面间的好氧微生物对机污染物分解能力，加快水体生态系统的物质循环和能量循环，提高水体的自净能力。
2.2 原位掩蔽技术
掩蔽是在污染底泥上放置覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移的物理修复技术方法。掩蔽作为底泥的一种原位修复技术，对持久性有毒污染物污染底泥的修复效果非常明显，工程造价低，能有效防止底泥中的持久性有毒污染物污染物进入水体而造成的二次污染。但是，掩蔽会增加底泥的量，使水体库容减小，不适于河流、湖泊、港口和水库，只适用于深海底泥修复。目前使用较多的掩蔽材料有未污染的底泥、清洁砂子、砾石、钙质膨润土、灰渣、人工沸石、水泥和其它人工合成材料等。这种掩蔽技术在国内鲜见应用。
2.3 污染物与疏浚物固相分离技术
淋洗可以是原位修复也可以是异位修复，淋洗是将水、油或其它能够促进污染物溶出、溶解迁移的溶剂掺入或注入到污染的底泥中，主要用于重金属污染土壤，具体是将土壤中的固相重金属转移至液相中，再进行深度处理的过程，土壤经清水洗涤后归原位再利用。底泥淋洗技术推广应用和修复效果的好坏关键在于高效淋洗剂的筛选和研制，既能提取重金属，又不破坏土壤的结构，不能造成二次污染。目前应用较为广泛的疏浚底泥淋洗剂主要有酸、碱、表面活性剂、植物油和EDTA络合剂等。淋洗在美国、日本和德国等一些国家已经得到应用，其在发展中国家推广应用面临的最大问题是费用太高，经济上难以承受。
2.4 清淤疏浚后卫生填埋
底泥疏浚，以改善水体环境质量为目的，用机械手段清除水体底床上层一定范围内富含有机质、氮、磷和重金属的污染底泥并妥当处置，一定程度上去除污染内源， 为水体水质的好转和稳定创造条件。为防止造成二次污染、破坏水体正常生态层， 因此要着重考虑疏挖及输送方式的选择，一般采用水采水运方式，即用绞吸式挖泥船进行水下疏挖，用加压管道将泥浆送至堆场。
卫生填埋对于水体底泥处置而言，其优点是投资较少、容量大、见效快，且能够通过产生填埋气获取新能源。但填埋不当也会造成新的污染，主要是有害物质溶出对地表水和地下水带来的污染，所以要借鉴城市生活垃圾卫生填埋场的经验建设，这种废物填埋场底部铺有衬层，可防止溶出液体渗透入土壤并污染地下水，溶出液体经管道收集后，送污水处理厂进行处理。
2.5 干式热处理
底泥的干式热处理包括污泥干化、焚烧、熔融三种方式。
底泥的干化处理，是指通过直接或间接加热方式，进行低温处理，使污泥脱水、减容，同时使泥性趋于稳定化，它是多种处理工艺中重要的第一步，包括机械脱水、土工管袋脱水及自然干化脱水等。
焚烧是目前最终处置含有毒物质的有机底泥最有效的方法，适用于土地资源紧张的大中城市采用。将底泥作为固体燃料投入焚化炉中，使其与氧发生反应，转化成高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣。目前应用最广的焚烧设备是流化床焚烧炉，一般有机污泥应保证燃烧温度在815℃左右，焚烧过程中所有的病原体、病菌均被杀灭，有毒有害的有机残余物被氧化分解，但会产生二恶英等空气污染物。
熔融燃烧温度与产生底灰与焚烧不一样，熔融的燃烧温度高达摄氏1800℃至2400℃，焚化炉的温度即便在二次燃烧室也仅有摄氏1600℃～2400℃；而熔融燃烧后的灰渣可回收制造路基，焚化炉底灰利用则相对较为困难[3]，其发展趋势将会取代焚化炉。
干式热处理成本都较高，都有可能产生二次污染，并且处理产物焚烧灰虽可减容90%以上，还需与其他方法结合使用进行最终处置。
3 底泥资源化技术
3.1 土地利用
此技术操作简单能耗低，较适合作为低污染底泥的处理方式，疏浚的底泥需经测定达到《农用污泥中污染物控制标准》（GIM284-84）及《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）规定的标准。主要有农业园林利用、湿地及栖息地建设、修复受扰动的土地区三种方式。
底泥的土地利用是一种符合中国国情的安全积极的底泥处置方式，此方法需底泥有机质的含量要比较多，需去除有害的病菌、病原体、重金属、难分解的持久性有害有机物等物质，避免长期使用对人体及土地的毒副作用。底泥中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素钙、镁、铁等施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物的生长。但是底泥中也含大量病原菌、寄生虫，以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性元素等难降解的有毒有害物[3]。所以，底泥要作土地处置必须经无毒无害处理，否则底泥中的有毒有害物会导致水体或土壤二次污染。
3.2 建筑材料
底泥中除了有机物和重金属外，还含有20%左右的矿物无素，如硅、铁、铝、钙等，其组成与粘土基本相似。以往技术都是以污泥焚烧灰作为原料生产建材，现在可直接利用污泥来原料来生产建材，这样可充分利用污泥自身的热值，节省能耗，节约投资，目前相关方面的技术已开发成功。污泥制水泥的原料有三种形式：脱水污泥、干燥污泥、污泥焚烧灰。现已确认以污泥为原料生产水泥时，水泥窑排出的气体中NOx含量减少40%，这是因为污泥中氮在高温下挥发，与气体中的NOx反应，使之分解，从而起到脱硝剂的作用[4]。另外还有污泥制轻质陶瓷、污泥制微晶玻璃、污泥制生化纤维板。选取适当的利用途径，可能实现清淤底泥不脱水直接利用，成功在把污泥处理费用转移到有用的产品生产上来，因此，污染底泥用于建筑材料有着显著的节能效果，但其适用于性质稳定、有机质的含量比较低、粘土成份的含量高，无毒害且不含具有放射性的元素的污染底泥。
3.3 填方材料
疏浚底泥可以通过脱水、固化和热处理等预处理方法使其满足作为填方材料的要求，固化土有透水性小、强度高、不易固结沉降的特点，一般应用道路路基、低洼地区的回填、筑堤材料。
3.4 污水处理材料
疏浚底泥能制备污水处理填料与其自身性质有关，含有大量的腐殖质，对金属离子有吸附交换和络合的作用，并且其吸附能力与底泥表面积有关，表面积越大，吸附能力越强，所以粉状底泥较颗粒状底泥具有更强的吸附能力和富集能力。此技术制备的产品应用于污水处理，具有良好的环保效益[5]。
4 结语
由于河流河段不同，污染源差异较大，因此底泥的污染程度和成分也有一定的区别。所以应加强底泥性质及处理技术优缺点的相关性研究，以确保取得最佳的处理方式。就是要结合我国国情，实现底泥减量化、无害化和资源化利用，降低或者减少底泥对环境和对人体的危害，走一条适合我国国情的经济有效型、环境友好型的底泥可持续发展道路[6]。
参考文献
[1] 程晓东，郭明新.河流底泥重金属不同形态的生物有效性[J].农业环境保护科学，2001，20（1）：19-22.
[2] 钟萍，李丽，李静媚，等.河流污染底泥的生态修复[J].生态科学，2007，26（2）：181-185.
[3] 景长勇，霍保全.河道底泥的处理处置途径分析[J].工业安全与环保，2008，34（10）：8-10.
[4] 薛丹.污泥的处理与处置技术探析[J].环境保护与循环经济，2012，32（5）：58-61.
原位生物修复技术范文3
“净魔方”全称河湖水环境原位修复技术，是长江勘测规划设计院（以下简称长江设计院）近年从韩国引进的一项专利技术。为使该技术充分适应我国实际需求，长江设计院在遵循原有技术原理的基础上进行二次研发，最终探索出能满足不同需求，可系统性解决河湖水环境和水生态问题的技术和产品体系。
“‘净魔方’是由多种天然矿物质经离子交换技术制成带有电荷的、多孔状矿物质综合体，简单说来，当修复剂进入水体后，能像磁铁一样吸附水体中的污染物，经吸附、凝聚后沉淀于水底，达到逐步降低水体污染物浓度的效果。” 长江设计院环境公司教授级高级工程师张曦详细介绍道，“再者，修复剂材料为天然矿物质，不添加任何化学物质，不会对生态环境造成破坏，因而也十分安全高效。”
不仅如此，具有多孔隙结构、高附着率特性的“净魔方”修复剂有利于携氧，进入水体后犹如许多“悬挂”在水中的“富氧空间”，可显著提高水体溶解氧浓度。在吸附大量污染物的同时，也为水体以及底泥中的土著微生物构筑了一个良好的生长附着环境和广阔的代谢增殖空间，进而为再现一个自然的、能自我调节的河湖良性生态系统奠定基础。
“值得一提的是，‘净魔方’不但能净化上覆水体，还能原位消减固化底泥。在土著微生物的作用下，让沉淀于水底和底泥中的有机部分被氧化、分解、吸收，无机成分被氧化、吸收或置换，使底泥逐渐被消减、沙化，最终形成沙化层覆盖在下层底泥之上，以此来阻隔下层污染物的溶出，避免底泥再悬浮产生污染。同时，修复剂强大的离子交换能力，还可使水体中的重金属离子与其晶格内的钾、钠等离子发生置换，并固定在晶格内部，从而失去游离态时的污染性。这也是该技术优于国内其他修复技术的最大特点。”张曦如是说。
控源截污是河湖水环境治理和水生态修复的前提，倘若只治理仍匆约吧细菜体本身，往往治标不治本。为此，长江设计院集成“净魔方”技术和固载微生物技术之优势，创造性地研发出“复合生态滤床”“富氧生物床”“曝气生物滤池”等外源分散式减排净化系统。充分利用“净魔方”颗粒的高效净水性能和优越的固化微生物载体特性，构建起一套好氧、厌氧共生的复合生物系统，使固体有机污染物在“净魔方”空隙内被厌氧液化，可溶性有机污染物被好氧分解，从而在源头上减少了污染物的入河负荷。
原位生物修复技术范文4
关键词:土壤污染、生物修复、研究进展
前言
土壤重金属污染是指由于人类活动将金属加入到土壤中，致使土壤中重金属明显高于原生含量、并造成生态环境质量恶化的现象。加之重金属离子难移动性，长期滞留性和不可分解性的特点，对土壤生态环境造成了极大破坏，同时食物通过食物链最终进入人体，严重危害人体健康，已成为不可忽视的环境问题。随着我国人民生活水平的提高,生态环境保护日趋受到重视,国家对污染土壤治理和修复的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修复问题,已成为土壤环境研究领域的重要课题。而生物修复技术是近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,同传统处理技术相比具有明显优势，例如其处理成本低,只为焚烧法的1/2-1/3，处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平;对环境影响小,无二次污染,最终产物CO2、H2O和脂肪酸对人体无害，可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费用，因而该技术成为最有发展潜力和市场前景的修复技术。
1.污染土壤生物修复的基本原理和特点
土壤生物修复的基本原理是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株,甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中,将滞留的污染物快速降解和转化成无害的物质,使土壤恢复其天然功能。由于自然的生物修复过程一般较慢,难于实际应用,因而生物修复技术是工程化在人为促进条件下的生物修复,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烃类及各种有毒有害的有机污染物，降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH值、通气及营养添加等)来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。
2.污染土壤生物修复技术的种类
目前,微生物修复技术方法主要有3种:原位修复技术、异位修复技术和原位-异位修复技术。
2.1原位修复技术：
原位修复技术是在不破坏土壤基本结构的情况下的微生物修复技术。有投菌法、生物培养法和生物通气法等,主要用于被有机污染物污染的土壤修复。投菌法是直接向受到污染的土壤中接入外源污染物降解菌,同时投加微生物生长所需的营养物质,通过微生物对污染物的降解和代谢达到去除污染物的目的。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物,过氧化氢则在代谢过程中作为电子受体,以满足土壤微生物代谢,将污染物彻底分解为CO2和H2O。生物通气法是一种加压氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上几眼深井,安装鼓风机和抽真空机,将空气强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性有机物也随之去除。在通入空气时,加入一定量的氨气,可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源,提高微生物的活性,增加去除效率。
2.2异位修复技术：
异位修复处理污染土壤时,需要对污染的土壤进行大范围的扰动,主要技术包括预制床技术、生物反应器技术、厌氧处理和常规的堆肥法。预制床技术是在平台上铺上砂子和石子,再铺上15-30cm厚的污染土壤,加入营养液和水,必要时加入表面活性剂,定期翻动充氧,以满足土壤微生物对氧的需要,处理过程中流出的渗滤液,即时回灌于土层,以彻底清除污染物。生物反应器技术是把污染的土壤移到生物反应器,加水混合成泥浆,调节适宣的pH值,同时加入一定量的营养物质和表面活性剂,底部鼓入空气充氧,满足微生物所需氧气的同时,使微生物与污染物充分接触,加速污染物的降解,降解完成后,过滤脱水这种方法处理效果好、速度快,但仅仅适宜于小范围的污染治理。厌氧处理技术适于高浓度有机污染的土壤处理,但处理条件难于控制。常规堆肥法是传统堆肥和生物治理技术的结合,向土壤中掺入枯枝落叶或粪肥,加入石灰调节pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有机物向稳定的腐殖质转化,是一种有机物高温降解的固相过程。上述方法要想获得高的污染去除效率,关键是菌种的驯化和筛选。由于几乎每一种有机污染物或重金属都能找到多种有益的降解微生物。因此,寻找高效污染物降解菌是生物修复技术研究的热点。
3.影响污染土壤生物修复的主要因子
3.1污染物的性质：
重金属污染物在土壤中常以多种形态贮存,不同的化学形态对植物的有效性不同。某种生物可能对某种单一重金属具有较强的修复作用。此外,重金属污染的方式(单一污染或复合污染)，污染物浓度的高低也是影响修复效果的重要因素。有机污染物的结构不同,其在土壤中的降解差异也较大。
3.2环境因子：
了解和掌握土壤的水分、营养等供给状况,拟订合适的施肥、灌水、通气等管理方案,补充微生物和植物在对污染物修复过程中的养分和水分消耗,可提高生物修复的效率。一般来说土壤盐度、酸碱度和氧化还原条件与重金属化学形态、生物可利用性及生物活性有密切关系,也是影响生物对重金属污染土壤修复效率的重要环境条件。
3.3生物体本身：
微生物的种类和活性直接影响修复的效果。由于微生物的生物体很小,吸收的金属量较少,难以后续处理,限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用，
植物体由于生物量大且易于后续处理,利用植物对金属污染位点进行修复成为解决环境中重金属污染问题的一个很有前景的选择。但由于超积累重金属植物一般生长缓慢,且对重金属存在选择作用,不适于多种重金属复合污染土壤的修复。因此,在选择修复技术时,应根据污染物性质、土壤条件、污染程度、预期修复目标、时间限制、成本及修复技术的适用范围等因素加以综合考虑。
4.发展中存在的问题：
生物修复技术作为近20年发展起来的一项用于污染土壤治理的新技术,虽取得很大进步和成功,但处于实验室或模拟实验阶段的研究结果较多,商业性应用还待开发。此外,由于生物修复效果受到如共存的有毒物质(Co-toxicants)(如重金属)对生物降解作用的抑制；电子受体(营养物)释放的物理;物理因子(如低温)引起的低反应速率;污染物的生物不可利用性;污染物被转化成有毒的代谢产物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化学能力的微生物等因素制约。因此,目前经生物修复处理的污染土壤,其污染物含量还不能完全达到指标的浓度要求。
5.应用前景及建议：
随着生物技术和基因工程技术的发展,土壤生物修复技术研究与应用将不断深入并走向成熟,特别是微生物修复技术、植物生物修复技术和菌根技术的综合运用将为有毒、难降解、有机物污染土壤的修复带来希望。为此,建议今后在生物修复技术的研究和开发方面加强做好以下几项工作:
(1)进一步深入研究植物超积累重金属的机理,超积累效率与土壤中重金属元素的价态、形态及环境因素的关系。(2)加强微生物分解污染物的代谢过程、植物-微生物共存体系的研究以及植物-微生物联合修复对污染物的修复作用与植物种类具有密切关系。
(3)应用现代分子生物学与基因工程技术,使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)进一步改善与提高,培养筛选专一或广谱性的微生物种群(类),并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。
(4)创造良好的土壤环境,协调土著微生物和外来微生物的关系,使微生物的修复效果达到最佳，并充分发挥生物修复与其他修复技术(如化学修复)的联合修复作用。
(5)尽快建立生物修复过程中污染物的生态化学过程量化数学模型、生态风险及安全评价、监测和管理指标体系。
结论
综上所述，我们不难发现由于土壤重金属来源复杂,土壤中重金属不同形态、不同重金属之间及与其它污染物的相互作用产生各种复合污染物的复杂性增加了对土壤重金属治理和修复难度,且重金属对动植物和人体的危害具有长期性、潜在性和不可逆性,同时进一步恶化了土壤条件，严重制约了我国农业生产的加速发展，所以要更好的防治土壤重金属污染还需要广大科研工作者不懈的努力，研发出更好的效率更高的修复治理技术，同时我们还不应该忘记必须加强企业自身的环保意识，提高企业自我约束能力，始终将防治污染积极治理作为企业工作的头等大事来抓，把企业对环境的污染程度降到最低限度，形成全社会都来重视土壤污染问题的良好环保氛围，逐步改善我们的土壤生态环境。
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原位生物修复技术范文5
生物修复主要依靠微生物、植物和土壤动物吸收、代谢、降解污染物,最终使其无害化,具有对环境扰动小、不产生二次污染、运行成本低等特点.该技术主要分为两类,即植物修复和微生物修复.由于PCBs疏水性强、生物可利用性低,因此会阻碍植物对它的吸收与转化,从而影响植物修复效果.而优良的PCBs耐受或降解植物的缺乏也在一定程度上限制了该技术的推广应用.微生物修复常采用2种方式[21]:一是生物激励,通过向土壤中添加有机物如葡萄糖或者其他营养元素如N、P等,以促进土著微生物生长,达到降解污染物的目的;二是生物强化,即向土壤中添加外源的高效降解菌(或含有高效降解菌的载体),以促进土壤中污染物的降解.在实际应用过程中,通常都是将这两种技术相结合,以期达到最佳的修复效果.PCBs是人工合成的难降解化合物,其所污染的环境必须经历一个相当漫长的时期才能自然驯化出一些具有降解PCBs能力的微生物,进而转化分解PCBs,其效率较为低下.因此,通过人工筛选获得高效的PCBs降解菌,将其扩大培养后投入污染土壤中加速PCBs的降解,是一种十分可行的技术手段.目前研究工作者已经从环境中分离出了许多能够降解PCBs的微生物,主要分布在假单胞菌属(Pseudomonas)、红球菌属(Rhodococcus)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)及鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等多个属,代表种有真养产碱杆菌(AlcaligeneseutrophusH850)、伯克霍尔德氏菌(Burkholderiasp.LB400)和假单胞菌(Pseudomonassp.KF707)[22-24].在实验室条件下,微生物降解PCBs的效果往往比较理想,但在实际应用中,由于抗毒害能力差、被原生动物吞噬、与土著微生物竞争处于劣势等原因[25],导致外源投加微生物的生物量及代谢活性迅速降低,污染物降解能力也随之下降.因此,如何使外源微生物定殖于原位环境中并稳定发挥其功能,一直是国内外学者关注的焦点,而固定化微生物技术的兴起则为解决这一问题提供了新思路.
2固定化微生物技术及其在土壤修复方面的研究现状
2.1固定化微生物技术固定化微生物技术是指通过物理或化学的方法将游离的微生物与特定的载体相结合,使其固定在某一空间区域内,以提高微生物细胞的浓度、保持较高的生物活性并能反复利用的方法[26].微生物被固定后,载体为微生物提供了一个相对稳定的生存环境[14];载体作为一种屏障,能在一定程度上减轻土著微生物带来的竞争压力、削弱原生动物的吞噬作用[15];成型的固定化颗粒中微生物细胞密度大、代谢活性较强.这些特点使得固定化微生物具备了更好的环境适应能力和应用价值.载体的种类和固定化方式是决定固定化微生物性能的关键因素.良好的载体需具备机械强度高、理化性质稳定、物理性状优良、寿命长、无毒、不溶于水、价格低廉及易制备等特点[27].目前研究与应用中常见的微生物固定化载体材料主要分为4类:无机载体、天然高分子载体、人工合成高分子载体及复合载体[28-29].这4类载体各有优缺点,其中无机载体如蛭石、硅藻土以及天然高分子载体海藻酸钠、琼脂糖等均来源于自然环境,价格低廉且不易造成二次污染,是制备固定化微生物的首选载体,将其应用于环境修复方面的研究报道也较为丰富[17,30-31].此外,固定化方法也会对微生物的生长和活性造成不同程度的影响.因此,必须根据固定化微生物的用途及其应用的环境选择合适的固定方法.吸附法、包埋法、共价结合法和交联法为4种最主要的微生物固定化方法,其各自的特点见表1[26,28].交联法和共价结合法制备的固定化微生物细胞活性相对较低,而且传质阻力大、制备成本高,目前仍然处于实验室研究阶段.吸附法与包埋法对细胞活性影响小,而且制备过程比较简单,所以是目前应用较为广泛的微生物固定化方法[32].2.2固定化微生物技术在有机污染土壤修复方面的研究现状固定化微生物技术兴起于20世纪80年代,运用该技术处理含酚废水、含油废水和味精厂废水[33-37]等高浓度有机废水时均取得了良好的效果.但是到目前为止,固定化微生物技术在土壤修复方面的研究仍然处于起步阶段.其中,利用固定化微生物技术降解土壤中的残留农药及多环芳烃方面的研究报道相对较多.Su等[15]以蛭石为载体,吸附固定毛霉(Mucorsp.SF06)及芽孢杆菌(Bacillussp.SB02),用于降解土壤中的苯并[a]芘.42d内,苯并[a]芘的降解率高达95.3%,而游离菌组的降解率仅为79.6%.Balfanz等[38]将用粘土吸附固定的产碱杆菌(Alcaligenessp.A7-2)投入反应器中,提高了土壤中对氯苯酚的降解速率.吸附固定的过程比较简单,但其缺点在于微生物与载体结合不够紧密,在使用过程中微生物易从载体上流失.而包埋法则能有效克服这一缺点,所以包埋法以及包埋法与吸附法相结合的微生物固定化技术也受到了广泛关注.Lin等[14]把粉末活性炭加入到海藻酸钠凝胶包埋体系中固定黄孢原毛平革菌(PhanerochaetechrysosporiumBKM-F-1767),制得的固定化颗粒对五氯酚的降解能力优于游离菌,而且还具备了污染物吸附性能.范玉超等[17]采用竹炭吸附苍白杆菌(Ochrobactrumsp.AHAT-3),并辅以海藻酸钠包埋,所得到的固定化颗粒在28d内对砂姜黑土和红壤中阿特拉津的降解率分别为51.9%和52.8%,均比添加游离菌的试验组高出约10%.Wang等[19]的研究结果表明,在采用海藻酸钠和聚乙烯醇包埋微生物时,添加活性炭粉末有助于固定化颗粒形成良好的孔隙结构、利于物质传输和微生物生长.固定化微生物技术在降解有机污染物方面的优越性已经引起了越来越多的关注,而开发多样化的固定化技术则会成为研究的重点.2.3固定化微生物技术在PCBs污染物修复方面的研究现状国内外有关应用固定化微生物技术修复PCBs污染土壤的研究报道十分少见.现有研究主要集中于分离PCBs降解微生物、研究微生物对PCBs代谢谱和代谢产物以及分析相关功能基因和酶的结构[39-43].直接投加微生物修复PCBs污染土壤的研究也处于探索阶段[44-46].20世纪末美国通用电子公司尝试通过投加微生物并结合翻耕等技术实地修复PCBs污染土壤,最终发现土壤的温度、湿度及有机质含量是影响微生物降解PCBs的重要因素[47-49].2011年,Tu等[50]报道了一株具备PCBs降解能力的苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti).室内模拟试验结果表明,该菌不仅能提高土壤中PCBs的降解率,而且能促进土著细菌与真菌生长,预示着该菌株具备较高的应用价值.近十年来开始有研究者关注固定化微生物对PCBs的降解(表2).Mukerjee-Dhar等[12]首次采用海藻酸钙包埋的混浊红球菌(RhodococcusopacusTSP203)降解水体中的PCBs,发现固定化的菌株具备更持久的PCBs降解能力:半连续降解试验表明,在第一个降解周期结束后,游离菌的PCBs降解活性基本丧失,而固定化菌株的PCBs降解活性可维持至第三个降解周期.聚氨酯泡沫也是一种常用的载体,Na等[51]用其包埋假单胞菌(Pseudomonassp.SY5)并获得了高活性的固定化颗粒,其对Aroclor1242中不同PCBs同系物的降解率要比游离菌高5%~40%.随后有学者尝试运用吸附型载体固定PCBs降解微生物、构建生物膜反应器,用于降解水体中的PCBs.Borja等[53]以水泥颗粒为载体设计的简易生物膜反应器运行5d后,Aroclor1260的降解率高达95%左右.Diana等[54]以聚氨酯泡沫和磨砂玻璃珠为填料,通过添加多种微生物所构建的生物膜反应器能有效的降解多种PCBs和氯代苯甲酸(chlorobenziocacids,CBAs).该研究结果表明,生物膜结构能有效抵御环境冲击对微生物造成的不利影响,从而保证微生物稳定的发挥其功能。目前,仅有少量研究涉及固定化真菌修复PCBs污染土壤.Fernández-Sánchez等[55]以甘蔗渣为主要基质培养黄孢原毛平革菌(PhanerochaetechrysosporiumH-298),并用其修复PCBs污染土壤.结果表明附着在甘蔗渣上的真菌能定殖在土壤中并加速土壤中PCBs的降解.而且外源真菌和土著微生物间能建立协同关系,使得土壤中的异养生物活性提高,并促进土壤中PCBs的降解.Federici等[56]用玉米秸秆颗粒培养虎皮香菇(LentinustigrinusCBS577.79),使该菌在生长过程中逐渐与秸秆颗粒紧密结合.土壤修复试验结果显示,这种真菌能显著提高Aroclor1260的降解率,并能促进土壤微生物多样性的恢复.生物质材料不仅能作为真菌附着生长的载体,而且还能为真菌的生长提供营养,这两种效用确保了真菌稳定地定殖在土壤中,持久发挥其功能.故在探索真菌固定化方法的过程中,扩大生物质载体材料的筛选范围是非常有必要的.而以PCBs降解菌为对象、选择适当的载体材料、结合不同的物化技术制备出高性能的固定化微生物,并应用其修复PCBs污染土壤是值得深入探究的.虽然迄今为止已经发现了大量具备PCBs降解功能的细菌,但尚未出现与固定化细菌降解土壤中PCBs相关的研究报道.本课题组从长期受PCBs污染的土壤中获得了1种微生物混培物和1株飞鱼鞘氨醇菌(SphingobiumfuliginisHC3,GenBank登录号为KC747727).它们均能降解氯取代数小于4的PCBs同系物.研究还发现当微生物吸附在以水稻秸秆为材料制备的生物炭上后,其细胞能维持较高的代谢活性.因此我们尝试以生物炭为主要载体固定PCBs降解菌,以期获得能适用于PCBs污染土壤修复的固定化微生物.
3应用固定化微生物技术修复PCBs污染土壤的可行性
虽然目前有关采用固定化微生物技术修复PCBs污染土壤的研究报道仍然较少,但应用该技术修复多环芳烃、石油及农药等有机物污染土壤方面的研究已经取得了一定的进展.这些有机物和PCBs具有类似的性质,如具有生物毒性、疏水性强、生物可利用性较低.Su等[15,57]以蛭石和玉米芯颗粒为载体、Chen等[58]以生物炭为载体,制备固定化微生物降解土壤中的多环芳烃;Xu等[59]以花生壳粉为载体、Liang等[60]以活性炭和沸石为载体,制备固定化微生物修复石油污染土壤;Lin[14]等采用凝胶包埋法(辅助活性炭)制备固定化微生物降解土壤中的五氯酚;范玉超等[17]用包埋法制备固定化微生物降解土壤中的阿特拉津.这些研究都表明在土壤中添加固定化微生物降解有机污染物的效果优于直接添加游离微生物.其主要原因为微生物被固定后,载体形成的屏障能在一定程度上屏蔽土著微生物带来的竞争压力、抵御环境因素变化对微生物的冲击,而且适当的固定化方法还能改善微生物的代谢活性[12-16].因此,运用固定化微生物技术修复PCBs污染土壤具有一定的可行性.而且在土壤原位修复过程中,固定化微生物技术的实施工艺简单、对土壤生态环境的扰动小,使这项技术具备了较高的推广价值.此外,目前研究工作者已经筛选出了许多能降解PCBs的微生物,其中能有效降解PCBs并且降解途径已经被阐明的代表种有红球菌(Rhodococcussp.RHA1和Rhodococcussp.R04)、伯克霍尔德氏菌LB400、和弯曲无色细菌(AchromobactergeorgiopolitanumKKS102)[61-64].这些宝贵的微生物资源将为制备固定化微生物提供物质基础.能用于固定微生物的载体材料十分丰富,如天然载体硅藻土、蛭石、琼脂糖、海藻酸钠、农作物秸秆以及人工合成载体聚乙烯醇、硅胶和聚酯酰胺泡沫等都比较容易获取或制备,为研究与开发不同性能的固定化微生物提供了充足的资源.其中,蛭石和农作物秸秆常被用作吸附载体固定微生物[15,55-56],而海藻酸钠和聚乙烯醇则可作为交联剂包埋微生物[12,14,19].
4今后研究的重点
原位生物修复技术范文6
关键词大型水生植物；水污染治理；降解
中图分类号X52文献标识码A文章编号 1007-5739（2013）12-0194-01
大型水生植物指在江河湖泊中常见的各种高等植物群体，常被应用于湿地和水塘中的污水处理。大型水生植物的自身代谢既能降解一些污染物，还能促进微生物的降解，这些生态功能使得它们在水污染治理中具有重要地位[1]。大量的试验和研究证明，以大型水生植物为主的水污染处理系统耗能低、投资小，是一项价值很高的绿色技术，也已成为环境领域的一项新研究热点。
大型水生植物在水污染治理中可以发挥多种作用：一是通过自身的生长代谢可以大量吸收氮、磷等水体中的营养物质，有些种类还可以富集不同类型的重金属或吸收降解某些有机污染物；二是通过促进微生物的生长代谢，可以使水中大部分生物可降解有机物（BOD）降解；三是可以通过抑制低等藻类的生长，控制富营养化的表现形式等。根据不同的生活型特点，利用大型水生植物进行污水处理和水体修复的方式也多种多样，主要包括：以漂浮植物为主的塘系统和以挺水植物为主的人工湿地系统等[2]。该文从生态功能发挥的角度探讨了植物降解污染物的机理，并对以大型水生植物为核心的各种污水处理系统的研究进展与现状进行了阐述，对大型水生植物在水污染处理中的应用做出了具体分析。
1大型水生植物系统的运行方式
水生植物在水污染治理中的方式，按照其植物生活型不同可以分为3类：沉水植物系统、挺水植物系统和漂浮植物系统。而整个污水处理系统的核心正是这些水生植物，植物的光合作用将太阳能转化为系统可以利用的能量；并且这些植物还能在水中创造良好的环境，供其他的动植物生存，这些大型水生植物和这些动植物一起作用，将植物中的污染物进行降解，所以称这种处理系统为人工生态处理系统或者自然处理系统。生态处理系统具有耗能低、成本小并且绿色无副作用的特点，比传统的微生物处理系统更具优势。同时大型水生植物水污染处理系统也具有占地面积大、处理周期长以及容易受到气候影响的缺点[3]。3种处理系统可以单独使用，也可以随意组合形成更有效的处理方式，还可以和其他处理系统联合形成水污染处理系统。这种组合或联合的方式是以水生植物为结合点，协调其他系统的辅助功能和污水处理功能，以更好地发挥系统功能。
2污染物的去除机制
2.1植物吸收
水生植物在水污染中处理的污染物主要有2类：第1类是一些危害水生植物生长的有机物和重金属。第2类是氮、磷等对植物有益的营养物质。第1类污染物被植物直接吸收后即而被植物降解，脱毒后则储存在植物体内。第2类污染物被植物直接吸收，并形成植物自身的结构。氮磷是蛋白质和核酸的组成元素，而大型水生植物能够直接吸收底泥和水层中的氮磷，因此可以将其转化为自身的结构。植物的生长速度、水体环境的营养物水平是水生植物同化氮磷速度的直接影响因素，在营养丰富的环境中，水生植物会通过营养增殖来积累大量的氮磷物质，这些对植物的生长非常重要，因此大型水生植物吸收氮磷的效果非常好。相比于普通的藻类植物，大型水生植物的生命周期长，而体内吸收的氮磷直到死亡才会被释放，因此，大型水生植物储存氮磷的能力要强于藻类植物。在污染水源中若检测到氮磷的含量较高，则可以通过大型水生植物来很好地降解吸收氮磷，例如漂浮类植物浮萍和凤眼莲，因其生长速度快而被广泛应用。
2.2微生物降解
微生物降解在大型水生植物水污染处理系统中具有重要意义，微生物降解对污染物的降解对系统的污水处理起着重要的作用。微生物的自身代谢活动可以降解污水中的一些有机物；而除了大型水生植物对氮的吸收，微生物的硝化作用和反硝化作用对氮的吸收也占据主要作用。微生物代谢所需要的微环境主要是系统中水生植物的根部区域，这是因为水生植物会利用体内的发达的呼吸系统来给水下的根部提供充足的氧气，根部呼吸所消耗的多余氧气就在根部周围区域形成了有氧环境。微生物在此区域进行代谢活动也就有更好的降解作用。对于好氧微生物，一方面植物根系会分解一些有机物来促进微生物的代谢，另一方面也会吸引很多微生物在植物根系上附着。对于厌氧微生物，一般会选择在植物根系以外的区域，通过硝化作用和反硝化作用进行降解。由此可见，微生物对污染物的降解作用非常重要，但是很大程度上也离不开大型水生植物的作用，它们之间有着直接的联系。
2.3物理化学作用
物理和化学作用在水污染处理中也具有一定作用，通过吸附、挥发和沉降等物理作用，去除水中的一些污染物。水污染处理系统中，植物的作用远远大于物理化学作用，这在以前的研究中较少关注。在今后的水污染处理研究中，应该加强大型水生植物的研究，这不仅是由于水生植物的自（下转第198页）
（上接第194页）
身降污功能，也由于植物对微生物降解的作用，二者都将大大提高水污染治理的效率。
底泥生物修复可分为原位生物修复、异位生物修复以及联合生物修复。原位生物修复（in-site remediation），指在基本不破坏水体底泥自然环境条件下，对受污染的环境对象不做搬运或运输，而在原场所进行修复。原位生物修复又分为原位工程修复和原位自然修复。在原位工程修复中经常加入微生物生长所需营养来提高生物活性或添加实验室培养的具有特殊亲合性的微生物来加快环境修复。
3水污染处理系统中植物种类选择与搭配
植物种类的选择主要根据水污染处理系统中植物所发挥的作用来决定。对于需要大量吸收氮磷、BOD和重金属的系统，应该选择生长速度快、富集吸收能力好的植物种类；对于需要大量吸收BOD和N的系统，应该选择根系庞大和传氧能力强的植物，这样可以为微生物的降解提供足够的附着空间；对于水中污染物种类多且都需要去除的系统，应该选择生态功能多样的植物种类，也可以选择用不同的植物相互搭配来处理，才能有效发挥水污染处理作用。此外，水污染处理系统中植物的选择还应该考虑植物对气候的适应、对病虫害的抵抗能力、植物的抗逆性和植物管理的难易程度。通过试验，研究人员发现凤眼莲、芦苇等植物能在各种水污染系统中发挥高效作用，因而被广泛应用于人工湿地和氧化塘等环境中。目前，对植物根部区域微生物降解的作用研究较多，缺少对植物自身作用来处理污水的研究和应用，主要表现在研究者对植物在吸收污染物后对生物量的资源化利用以及自身生长规律2个方面没有深入的研究。
4结语
总之，大型水生植物在水污染处理中，利用的是植物光合作用吸收的太阳能，既能较好地处理水污染，而且没有有毒副作用，不需要任何化学品，还能够固定能源和回收有用资源。而其他的污水处理系统，不仅前期需要大量的投资费用，而且运行过程中产生大量耗能费用，经济损失较大。因此，以大型水生植物为主的水污染处理系统，是一项绿色技术，在今后的研究和推广中，将具有更加广阔的前景[4]。
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