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微生物修复技术原理范文1
关键词：生物技术；环境保护；应用；探究
生物技术可以广泛应用于环境治理和保护。一方面可以直接用于被污染的环境治理和监测。通过微生物清洁环境、将废物经微生物变废为宝、微生物测量污染程度等。另一方面还可以改善生态环境。常见的有生物固态氮代替化学肥料、使用微生物农药杀虫、开发生物资源，保持生物物种的多样化，保护生态环境。本文将从利用生物技术改善环境状况以及保护生态环境方面加以论述。
一、生物技术在环境保护中的应用
1、运用生物技术处理废水
（1）活性污泥法
微生物的种类繁多，不同的微生物有着不同的性质，结合微生物的特点可以有多种去除污染的方法。利用微生物的喜氧性使水和污浊物分开，这种微生物可称为有生命的去污剂。去污方法如下：在被污染的水中存在着许多被污染了的有机化合物，他们是许多微小生物的食物。将大量含有氧气的空气注入被污染的水中，水中的各种微小生物迅速地得以繁衍，与那些被污染了的有机化合物一起漂浮于水面，其中喜氧性微生物将水中溶化了的有机化合物作为食物，不断地繁衍增多，水中被污染的有机化合物最后消除，将处理后的水与漂浮物分开。
（2）生物保护膜法
这也是利用微生物喜氧性进行污水处理的一种方法。具体做法如下：首先要进行微生物保护膜的挂膜。在生物滤池中投放滤料，使那些喜氧性的细菌和大量的真菌粘附在过滤性的材料表面，形成一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。在生物滤池中微生物保护膜与水充分接触，溶于水中的被污染的有机化合物被微生物保护膜吸住，变成了他们的食物，被污染的水得到处理。这项污水处理方法在许多污水治理项目中得以应用。
（3）天然微生物处理法
在自然界中生活着大量的微生物，利用这些天然微生物治理污水的技术是一种行之有效的方法。建一个生物塘，将土地进行适当的人工修整，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要是利用菌藻的共同作用处理污水中的有机污染物。在生物塘中各种菌藻通过光合作用提供大量的氧气，用以溶解有机污染物，这些被溶解的有机物成为好氧微生物的食物，从而达到污水的净化。生物塘污水处理系统具有建设投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。
（4）厌氧生物处理法
这是利用一些微生物的代谢过程不需要氧气，就能将水中的有机底物降解进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法。这种处理方法分为酸性消化和碱性消化两阶段。在第一阶段，在产酸菌分泌的外酶作用下，大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；第二阶段酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。这种废水处理能耗少，是一种低成本的废水处理技术。它是一种将废水处理与能源回收利用相结合的技术，十分适合废水浓度高，环境污染严重的部门使用。
2、生物技术应用于废气净化处理
现在较为常用的废气净化方法主要有：利用微生物进行过滤法、利用微生物对某些废气的吸附法，还有微生物洗涤法。运用微生物技术对废气进行处理，与旧的废气处理办法相比，有费用低、功效高、无危险、不产生垃圾等优势。利用微生物对废气进行处理，生产原理是根据不同性质的废气，利用微生物本身的特点，对废气予以处理，主要运用微生物的吸收和过滤作用。吸附法主要是含有胺、酚、乙醛等污染气体通过微生物时，微生物会吸收这些气体，净化率达到95%以上；过滤法就是有臭味的气体通过微生物时，微生物予以分解的过程。
3、生物技术应用于固体废弃物处理
固体废物就是进行工农业生产产生的废物、城市生活废品废物，还有净化污水留下的淤泥等。现在我们国家有四种办法处理固体废弃物：（1）积聚：这是最早的方法，现在已经过时，这种方法要占用大量的土地，因为大量废物堆积，也极易引发臭味。（2）深埋：这种方法是先选择一块场地，挖掘深坑，把废弃物填在其中，上面盖以新土，在密闭的空间内，废弃物会发生物理、化学反应。也可以在上面种植植物或修建建筑物；（3）烧毁：这种方法是把含有有机物的废弃物高温处理，但这种方法建成设备投资和操作费用都比较高，存在二次污染的问题。废品中的有机物在城市垃圾中占到50%，把这些有机物提炼出来，转变为农业生产中的肥料，既节约了成本，又使废物得到了二次应用，对生态环境的保护非常有利。
4、生物技术应用于环境污染修复
利用微生物修复就是运用微生物本身进行生命活动的代谢过程来去除或降低环境中有毒有害化合物的科技体系，目前应用的方法主要有增加透气量、添充微生物营养、增添新型菌种，运用微生物自身特有的吸附、过滤、分解能力处理污染物，除去人类生存环境中的有害物质，对环境达到净化的目的。在以前的20年里，我国的生物修复技术主要是以外国在此方面的研究成果为基础，经过多方面的探讨，取得了很大的成就，但涉及应用原理的研究很少。伴随着这项科技的快速发展，生物修复的内容也在日益增多。以前应用的生物修复技术除外，最近几年还进行了植物修复方法、真菌修复方法等技术的研究。可用于生物修复的范围很广，依据修复的环境来说，有土地生物修复、堆积物生物修复、用水生物修复和大海生物修复等；依据人的参与情况来说，有自然界生物修复和人为生物修复，人为生物修复又包括原位置生物修复、移动位置生物修复和运用器械帮助生物修复。
三、结语
生物技术在环境保护方面的应用愈来愈普遍，是一种高效环境整治措略，它在整治环境污染、生物修复等方面得到了普遍运用，受到了很多人群的关注，为社会积累了财富。有财富必然会有发展，这种技术的飞速发展有力带动了环境保护前进的脚步，会给人类综合治理环境和能源开发提供强有力的技术支持。
参考文献：
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微生物修复技术原理范文2
关键词：环保工程；生物技术；应用；处理
中图分类号： O434 文献标识码： A
一、在环保工程中运用生物技术的优点
垃圾废弃物是一种较为常见的污染物，我们利用生物技术对其进行处理，能够让其分子结构改变，生物能对发生降解的各种产物和副产物进行重新利用，从而使环境污染程度得到降低，同时也将这些废弃物进行转化，变为可利用资源。
污染物经过发酵工程技术处理后，其最终转化物大部分是甲烷气体、氮气、水、CO2等稳定物质，处理的过程是直接处理的，减少转移的次数，降低重复污染的发生，因此，生物技术能够安全、有效的治理环境污染。
在利用酶促反应处理污染物的过程中，用到的酶是一种活性蛋白质，在常温常压和中性条件下进行的，这就使得大多数的生物技术可以快速的在现场进行。它具有一定的优点：第一，操作比较简单；第二，成本比较低；第三，发生反应的条件比较简单；第四，反应过程较为稳定；第五，效果比较好。这些方面的优点使生物技术得以在环保工程中进行普遍应用。
二、生物技术在环保工程中的运用
1、生物膜法处理废气方式
生物膜法的处理原理：在对气体与液体的扩散时，需要将空气中的化学物质进行有效的转换，需要将气化的物质转变成液化的物质，而其中的媒介主要以填料气为主。在固体与液体进行扩散的过程中，需要对其中的化学物质进行改变，将其由液体的方式变成出现在填料表层的物质，这种废气处理法我们称之为生物膜法。之后再生物进行氧化反应的时候，出现在填料表层的生物膜需要将与净化的空气进行化学反应，与此同时还会进行相应的营养物质转化。
具体的处理流程：首先，相关工作人员需要将臭气从通风管中抽进洗塔，在洗塔中对气体进行处理，并且对空气进行加湿处理。之后再将臭气抽入生物过滤塔，借由微生物的净化能力对气体进行进化，微生物所净化的物质就是空气中存在的有害物质。之后再将已经净化的空气使用风机进行排空。
微生物的生长需要一个相对稳定的环境。首先，在洗涤泵中需要提供充足的水源，之后将水从洗涤塔的顶部喷出，使得水与经过洗涤的污染物一同流入到储水箱中，以便对水资源进行循环利用。第二，通过喷淋泵为微生物提供必要的干净水源，在过滤塔中，空气与液体得到了充分的逆时针流动，为微生物提供了必要的生长养分，以促进微生物的更好生长，此外还需要为微生物提供一些必要的养分，这就要求相关工作人员定期在储水池中投入一些营养液。
2、生物修复污染土壤
对土壤造成的污染主要是重金属，我们用生物技术对其修复。主要是利用生物作用将重金属进行净化，降低其毒性。由于生物的作用，在土壤中，重金属的具体化学形态得到了改变，毒性降低，因此不能在土壤中进行移动扩散，生物的吸收以及代谢使重金属得到了消减以及净化和固定。同时在污染土壤的生物修复过程中，使得土壤有机质的含量增加，微生物变得更有活性，土壤的生态结构得到改善，能够抵抗外部因素的侵蚀，防止水土流失，沙漠化的发生。
3、废水的生物净化
生物技术处理废水具体方法是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化，从而使废水达到净化的目的。根据水体自净的原则，利用微生物的催化作用和代谢活性，好氧或厌氧分解和转化污水中的污染物后，配合物理、化学方法使污水得到净化。研究证实，活性污泥法与生物膜法是目前应用最广的污水处理技术。自活性污泥于1912年在英国试验成功并投入使用以来，废水生物处理方法已经走过了百年历程。而随着水污染状况的不断恶化，随着高新技术的不断发展，环境对我们提出了更高的要求。而生物-生态修复技术是一种新兴的废水处理生物技术。
所谓生物膜法，它是一种借助某些固体物表面的生物膜（或附着的微生物）来实现有机污水处理的生物技术。污水处理生物膜法的工作原理为：生物膜把附着在水层的有机物吸附牢固有机物经好气层的好气菌被分解有机物流入厌气层有机物经厌气被分解流动水层冲掉老化的生物膜新的生物膜生长出来污水净化完成。总体而言，污水处理生物膜法具备如下优越性：对水质变动、水量变动、水温变动具有极强的适应性；污水处理效果相当理想，同时具备极强的硝化功能；污泥量较活性污泥法小25%，同时极易实现固液分离；动力费用较低。所谓生物-生态修复技术，它是一种以植物与微生物等生命活动为载体，以转移转化降解水中污染物为实现过程，以净化水体、创造满足生物生息的环境、重建和恢复水生生态系统为最终目的的生物技术。总体而言，生物-生态修复技术具备诸多优越性，比如工程造价低廉、运行成本低、处理效果好、耗能低、无需向水体投放药剂、可与景观及绿化环境有效结合等，其目前已被认定为水体富营养化治理与水体污染治理的发展方向。
4、消除化学农药污染
使用化学农药进行杀虫，农药杀虫剂大部分会残留在土壤中，经生态系统的循环会积累毒害。近年来，使用生物技术降解农药残留，消除农药对环境的污染受到了人们的广泛的关注。基因工程技术的运用原理是：一些微生物能够对农药进行降解，这项技术对这些微生物做改造，将它们的生化反应途径进行改变，从而实现较好的降解以及消毒的效果，从而避免各种负面效应的产生。所以，要对生物农药进行推广。生物体自身经过代谢活动之后，会产生一些物质，这些物质不仅能除杂草，还能避免各种病虫害的发生。
5、有机固体废弃物的生物处理
有机固体废弃物是一种含水率
6、消除白色污染
废弃塑料长时间化解不了，严重污染了环境。就目前情况来看，我国有着比较多的废弃塑料，它们在土壤中残存，会对作物产量造成极大的影响，同时也影响了我国的生态环境。因此，要采取各种有效措施对白色污染进行治理。利用生物技术降解塑料的研究得到了人们的广泛认可。主要的原理是：挑选出能够对塑料进行降解的相关微生物，对它们进行改造，将其制作成相应的降解菌，另外还能将克隆降解基因分离出来，这样之后，在微生物中导入这种基因，从而在一定条件作用下使废弃塑料得到快速的降解。
结束语
众所周知，生态环境是实现人类生存与发展的必要条件，但因受到社会经济与人口压力的影响，我国生态环境呈现出急剧恶化的趋势，其中“废气、废水、固体废弃物”污染已经成为制约人类社会进步的致命因素。由此可见，把生物技术引入环保工程领域，切实提高我国环境保护与环境治理力度意义重大。
参考文献
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微生物修复技术原理范文3
关键词：植物-微生物联合修复；重金属污染；底泥/土壤
中图分类号 X53；X820.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）06-83-04
The Research Progress on Plant-microorganism Combined Remediation of Heavy Metals-contaminated Soil & Sediments
Wen Xiaofeng1 et al.
（1School of Hydraulic Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，China）
Abstract：As a kind of persistent toxic，heavy metals pollution has caused a high degree of attention recently in China.As a green technology，plant-microorganism combined remediation are increasingly mature on its application in the oil pollution of soil，so appllying to the restoration of sediment/soil heavy metal pollution has been gradually carried out.This article summarizes the current situation of sediment/soil heavy metal pollution，the processing method and so on.Also the definition，principle about the plant-microorganism combined remediation was expatiated，and the different forms of plant-microorganism combined remediation on plant-microbial was described.Finally，the application foreground of the plant-microorganism combined remediation in sediment/soil heavy metal pollution repair was prospected.
Key words：Plant-microorganism combined remediation；Heavy metals pollution；Sediments & Soils
重金属（Heavy metals）一般是指密度大于5g/cm3，超过一定量后对生物具有明显毒性的金属或者类金属元素，如镉、铬、锌、铜、铅、汞、砷等[1]。这些（类）金属元素及其化合物在环境中只是发生形态或者价态的变化，难以被降解，属于持久性的累积性毒物，对人类有着潜在长久的危害[2]。底泥、土壤是众多底栖生物、陆生生物的栖息觅食生活场所，在底泥/土壤中累积的重金属会通过食物链的放大，最终进入人体，使得人体内的重金属含量逐渐增多，从而出现慢性中毒，对人类的健康造成长久且不可挽回的损害[3]。因此，对底泥/土壤中重金属污染的治理研究有着重要的意义。中国对重金属污染底泥/土壤的治理始于20世纪70年代，对重金属污染底泥/土壤的处理机理分为固定、活化2种，前者降低底泥/土壤中重金属离子的有效性，使其沉淀化从而降低其生物有效性，降低对植物的毒害，后者通过一系列措施提高重金属的生物有效性，再通过植物、微生物等吸附提取从底泥/土壤中去除[4]。目前用于处理重金属污染底泥/土壤的方法可分为原位修复（In-situ Remediation）与异位修复（Ex-situ Remediation）。物理修复法见效快，但工程量大，耗财耗力，且通过物理修复后均难以使底泥/土壤达到要求的标准；化学修复法能在短时间内大幅度去除底泥/土壤中的重金属，但去除一般都不彻底，且治理成本高，人力物力耗费较多，易造成二次污染，化学药剂也会对水生/陆生生态系统构成潜在的威胁[5]。植物-微生物联合修复在进入21世纪后得到了快速发展，近年来由于其在富营养化污废水、石油污染水体/土壤中的良好治理效果而引起了高度关注[6]，在重金属污染底泥/土壤的处理中极具潜力，是今后治理重金属污染底泥/土壤着重研究发展的方向。
1 植物-微生物联合修复的定义及原理
植物-微生物联合修复属于生物修复，它通过建立植物-微生物共生体系，通过微生物加强植物富集、固定底泥/土壤中重金属的能力，利用植物-微生物共生体系富集、固定底泥/土壤中的污染物[7]。微生物强化植物修复主要是强化植物富集、固定能力，主要表现在2个方面[8]：（1）活化或固定底泥/土壤中重金属；（2）促进植物生长。用于重金属污染修复的植物-微生物联合修复中的植物与微生物两者是互惠互利的关系，土壤-微生物共存环境中，底泥/土壤中附着在根际的微生物能将土壤有机质、植物根系分泌物转化成自身可吸收的小分子物质，同时通过分泌有机酸、铁载体等螯合物质改变底泥/土壤中重金属的赋存状态或者氧化还原状态，降低重金属的毒性，增加重金属的生物有效性，减少重金属对植物本身的毒害，有利于植物对重金属的吸收、转移、富集，从而增加了累积植物重金属的生长量、富集量[8-9]。体外微生物对土壤中Fe、Mn氧化物进行还原，解析出其中的重金属，也可将硫等氧化成硫酸盐，降低土壤的pH值，进而增加了重金属的活性，转换成易于被植物吸收的形态；活动于植物体内的根内菌则通过分泌一定量的生长促生剂促进宿主植物生长，进而增加宿主植物对重金属的富集量，有利于植物对底泥/土壤中重金属的吸收[6，10]。而植物对微生物修复的强化则体现在植物根际分泌物上，根际的分泌物对根际微生物起着很关键的作用，根系分泌物数量丰富，一般包括糖、蛋白质、氨基酸、有机酸、酚类等，其中有机酸通过螯合、活化作用改变土壤中的重金属化学行为、生态行为，进而改变重金属对植物、微生物生物有效性、毒性[11]。同时，蛋白质、糖等有机质分泌物可以作为根际微生物的营养、能源来源，大大提高了根际微生物的活性，根际微生物活性的增加又反过来作用于植物根际，影响了根的代谢活动和细胞膜的膜透性，并改变了根际养分的生物有效性，促进了根际分泌物的释放[12]。植物-微生物二者的联合对植物、微生物修复法各自处理底泥/土壤中的重金属起到了强化作用，提高了对底泥/土壤中重金属的处理效率，在处理重金属污染底泥/土壤中有着很大的潜力[13]。
2 植物-微生物联合修复技术的几种形式
2.1 植物-土著优势菌联合修复 随着底泥/土壤中重金属污染的加重，某些微生物能对重金属表现出耐受性，从污染底泥/土壤中分离出来的此类微生物即为土著优势菌种[14]。真菌、细菌、放线菌是底泥/土壤中分布广、生物量大的微生物，表面积/体积比很大，表面附着的羧基、磷酰基、羟基等负电荷的功能基团使得它们对重金属阳离子有着很强的吸附作用[15]。土著优势菌强化植物富集重金属的机制主要表现在以下几个方面[16]：（1）微生物分泌胞外聚合物与重金属离子络合解毒，降低重金属毒性；（2）分泌的酸类对重金属起到活化作用，提高重金属的生物有效性，增强了植物对重金属的富集能力；（3）微生物对土壤中金属离子进行氧化还原及甲基化作用，从而对重金属离子产生作用，将重金属转化为低毒、无毒的形式。陈文清等[17]利用盆栽实验研究了鱼腥草与内源根际微生物联合修复镉污染土壤，发现在土壤镉浓度为5mg/kg、10mg/kg时，鱼腥草的富集率分别为2.86%、1.63%，吸收量最高可达培养前自身镉浓度的200倍（种植前鱼腥草镉含量0.114 6mg/kg，富集后最高达24.44mg/kg），根际的细菌、霉菌耐性较弱，培养初期放线菌对镉耐性很强，较高浓度镉可能刺激了放线菌的大量生长，在两者联合下，土壤微生态系统能够保持较好的稳定性。高亚洁等[18]利用草本植物紫花苜蓿-土著微生物对重金属污染的河道底泥进行修复，在经过6个月的PVC箱培养后，底泥中的Ni、Cu、Pb、Cr、Mn、Zn都得到了一定的去除，Ni、Cu、Pb、Cr、Zn均累积在紫花苜蓿根部，其中对Zn的总累积量最大，而Mn则在紫花苜蓿叶片中累积最多，占植物中总累积量的42.47%，而根际微生物也对植物修复起了辅助强化作用，其中的Cu与细菌总数有着相关系数为0.90的相关关系。
2.2 植物-根际菌根真菌联合修复 菌根是一个微生物团，主要包括真菌、放线菌、固氮菌，是在植物根际发现的有助于植物生长的菌丝团，是土壤中的微生物与根系形成的联合体[19-20]。菌根表面微生物形成的菌丝大幅度增加了根系吸收面积，而菌根真菌是处理重金属的主要部分，真菌的酸溶、酶解能力使得它们能为植物提供了一部分营养物质，增加了植物的长势，同时改善根际土壤环境，增加了植物抗虫、抗逆的生存能力[21]。菌根真菌在自然界分布广泛，一般来说，重金属污染区域的菌根植物根际的真菌对重金属会有着强的耐受力，也可从未受重金属污染土壤中分离菌根真菌再进行筛选强化。李芳等[22]选了未受重金属污染的点柄粘盖牛肝菌、卷缘桩菇2种外生菌根真菌，研究二者对Pb、Zn、Cd的耐受性，发现卷缘桩菇比点柄粘盖牛肝菌更耐受Pb、Zn的毒害，点柄粘盖牛肝菌则对Cd有更强的耐受性。
2.3 植物-植物内生菌联合修复 植物内生菌（Endophytes）是指那些在其生活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的各种组织和器官体内或细胞间隙的真菌和细菌，被感染的宿主植物不表现或暂时不表现外在病症[23]。内生菌通过代谢作用利于宿主植物的生长和抗重金属毒性，可通过沉淀重金属离子、产有机酸和蛋白降低植物毒性、产生促进植物生长的植物激素、抗氧化系统抵御重金属毒性、增强植物对营养元素的吸收能力等来强化植物修复[24]。万勇等[25]通过在龙葵种子中接种来自龙葵的抗性内生菌（S.nematodiphila，LRE07）来处理污染土壤，对龙葵富集镉浓度没有显著影响，但极大地促进了植物的生长量，间接地提高了植物对镉的总富集量，在10μM镉浓度下，植株镉富集量比对照组增长了（72±5）%。Sheng等[26]将来自油菜根部的内生菌P.fluorescens G10、Microbacterium sp.G16接种于铅污染土壤，极大地提高了土壤中可溶态铅的含量，有利于植物对铅的富集吸收。Badu等[27]将从欧洲赤松根部内分离得到的抗性菌苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，GDB-1）接种于赤杨皮树苗体内，用以处理污染土壤，发现相对对照组赤杨皮树根部重金属浓度分别提高了154%（Ni）、135%（Cd）、120%（Zn）、117%（Pb）、114%（Cu）、113%（As），茎部重金属浓度分别提高了175%（Ni）、160%（Cd）、137%（Zn）、137%（Pb）、161.1%（Cu）、110.1%（As）。
2.4 植物-其他微生物联合修复 除了以上3类联合，可以和植物联合修复底泥/土壤重金属污染的微生物还包括产酸微生物、基因工程菌等。杨卓等[28]利用印度芥菜与能产生有机酸、柠檬酸的巨大芽孢杆菌-胶质芽孢杆菌、黑曲霉混合制剂来修复Cd、Pb、Zn污染的土壤，添加巨大芽孢杆菌-胶质芽孢杆菌混合制剂时，污染土壤中印度芥菜对Cd、Pb、Zn的提取量分别提高了1.18、1.54、0.85倍，污染底泥中印度芥菜对Cd、Pb、Zn的提取量分别提高了4.00、0.64、0.65倍；添加黑曲霉时，污染土壤中印度芥菜对Cd、Pb、Zn的提取量比对照提高了88.82%、129.04%、16.80%，污染底泥中印度芥菜对Cd、Pb、Zn的提取量比对照提高了78.95%、113.63%、33.85%。在基因工程菌的研发方面，Lodewyckx等[29]将植物内生菌的抗性基因ncc-nre耐镍系统接种到Burkholderia cepacia L.S.2.4，再将B.cepacia L.S.2.4接种到羽扇豆（Lupinus luteus），发现根部的镍浓度比对照提高了30%。
3 研究展望
植物-微生物联合修复技术中能用于单一重金属或有机物污染底泥/土壤的植物修复相对较多，多种重金属和重金属与有机物的复合污染的植物修复则相对较少。目前已发现的重金属超积累植物大都为单一重金属的超积累植物。超积累植物存在着个体矮小、生长缓慢、根系扩张深度有限、对重金属有选择性、从根部到茎叶的重金属转移率较低等缺陷。而微生物对影响生长代谢的生物因子均有一定的耐受范围，超出范围微生物易死亡或休眠，因此在联合修复中还应根据微生物的需要，对环境因子做出相应的调整，使微生物的代谢活动处于最佳状态。
在实际利用植物-微生物联合修复重金属污染土壤时，“植物-微生物”联合体的选择至关重要。从目前来看，彻底解决底泥/土壤中的重金属污染问题还需要很长一段时间。为了加速改善这种状况，推进植物-微生物修复在重金属污染底泥/土壤实际修复中的应用，近期应该注重以下几个方面的深入研究：（1）对植物-微生物不同联合形式修复底泥/土壤中重金属吸收、转运、忍耐机制进行深入研究；（2）寻找能缩短修复周期、增强植物生长量、解决植物植株矮小等问题的手段；（3）针对超累积植物处理重金属种类单一的缺点，应加强对能同时修复多种重金属的陆生、水生、湿生植物品种的筛选培育；（4）利用基因工程、分子技术研制适用于植物微生物联合体系的微生物的筛选研发，同时加强对底泥/土壤中土著微生物方面的研究；（5）尽快探索出能解决接种微生物与土著微生物竞争及适应性问题的方案。
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微生物修复技术原理范文4
关键词：农药；土壤污染；微生物；修复
农药，作为人类文明进步的产物，为解决人类温饱、增强社会稳定、促进社会发展做出了贡献，对人类健康起到了积极作用。尤其是20世纪三四十年代，有机农药的成功发现和生产，为控制害虫的危害提供了有效的手段。然而，从现阶段看，农药的使用已不可避免，为了人类更加健康安全地生存，了解、避免、减缓和解决这一越发严重的问题，有必要和必须探索和研究农药的环境污染机理。
1 概述
1.1 农药的定义
农药广义的定义是指用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及有目的地调节植物、昆虫生长的化学合成或者来源于生物、其他天然物质的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。是指在农业生产中，为保障、促进植物和农作物的成长，所施用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物（或杂草）的一类药物统称。特指在农业上用于防治病虫以及调节植物生长、除草等药剂。
1.2 农药的毒性
农药对人体的危害主要表现为急性毒性和慢性毒性。农药经口、吸呼道或接触而大量进入人体内，在短时间内表现出的急性病理反应为急性中毒。急性中毒往往导致神经麻痹乃至死亡，甚至造成大面积死亡，成为最明显的农药危害。据世界卫生组织和联合国环境署报告，全世界每年有300多万人农药中毒，其中20万人死亡。时至今日，由于农药在各方面的广泛应用，任何一个生活在现代生活中的人都不可能避免每天接触很低浓度的各种不同种类的农药，或是通过食物，或是通过饮水。由此所产生的可能对人体健康的危害属于连续的低水平暴露，这是一种潜在的慢性毒性效应。
1.3 农药对土壤的污染
土壤是污染物的汇也是污染物的源。农药土壤污染是农药污染最典型的例子之一。农药的理化特性决定了它在土壤中的分布、降解速率及对环境的影响。农药在土壤中经土壤微生物作用，可以迁移、转化直至矿化。土壤污染了，土壤上所生长的作物和所结的果实也会吸收污染空气。一种简单的植物物种，吸收也是多种多样的，植物根系可以吸收土壤溶液中的农药，土壤中固体颗粒也能吸收土壤溶液中的农药。有些农药易挥发，植物的叶子可以吸收空气中的农药蒸气；而根又能吸收土壤中的农药，再从叶面上蒸发出它，过程相当复杂。植物根茎叶吸收农药后，继而在植物体内提升，最后可残留在植物体内，人们摄入该植物可直接摄入农药。
2 农药在土壤中的环境行为与降解机理
2.1 农药在土壤环境中的滞留、迁移
一般而言，如果农药能被强烈地吸附，则它们就容易滞留在土壤的固相，不易进一步造成对周围环境的污染；反之，就容易发生迁移，如被淋溶进入地下水而造成污染。农药滞留、迁移的物理化学原理有：表面功能基团；表面配合物；表面吸附。
2.2 农药在土壤中的水解作用
农药的水解是农药分子与水分子发生相互作用的过程，它是农药在环境中迁移转化的一个重要途径。水解反应是许多农药如有机磷、菊酯、氨基甲酸酯及羧酸脂等降解的主要步骤，与农药在环境中尤其是在水体中的持久性是密切相关的，是影响农药在环境中归宿机制的主要判据之一，也是评价农药在水中残留特性的重要指标。研究农药在环境系统中的水解，尤其是一些有机磷酸脂类杀虫剂、磺酰脲类除草剂水解反应是其在环境中降解转化的初始步骤，对于了解这些农药在环境系统中的归宿机制、残留特性及其对靶标与非靶标生物的毒理效应具有重要意义。
2.3 农药在环境中的光降解
农药可以吸收一定的光能量或光量子，发生光物理和光化学反应。光物理反应包括辐射能以光、热等能量形式吸收或释放，但农药分子形态没有变化；而光化学反应则是通过农药分子的异构化、键断裂、分子重排或分子间反应生成新的化合物。环境中农药的光化学反应可在气相、水相、固相中发生。尽管评价农药在环境中迁移、转化行为时，有一些农药光化学降解可以忽视，但许多农药的光降解还是其在环境中主要的降解途径之一。农药光解释农药真正的分解过程，它不可逆地改变了反应分子，强烈影响着某些农药在环境中的趋势。因此研究农药的光化学降解具有非常重要的意义。
3 农药污染土壤的生物修复技术
微生物修复技术是利用微生物的生命代谢活动对有机农药的降解作用使受污染土壤恢复到健康状态。所利用的微生物主要有土著微生物、外来微生物和基因工程菌3种类型。微生物修复技术可分为原位修复、现场修复和异位修复，其中原位修复不仅操作简单、成本低，而且不破坏植物生长所需要的土壤环境，污染物氧化安全，无二次污染，处理效果好，是一种高效、经济和生态可承受的环保技术。
微生物降解农药有2种方式：一是微生物直接作用于农药，以农药成分作为唯一的碳源或氮源、磷源，通过酶促反应降解农药；另一种是将农药与其它有机质进行共代谢。微生物修复与植物修复不同，通常一种微生物能降解多种农药，
如假单胞杆菌可降解DDT、艾氏剂、毒杀酚和敌敌畏等。另外，微生物也可通过改变土壤的环境理化特征降低农药有效性，从而间接起到修复污染土壤的作用。如：刘宪华等人用假单胞菌AEBL3降解呋喃丹污染，结果发现未加菌土壤呋喃丹在0 ～7cm土层中含量已达90mg/kg，加菌土壤呋喃丹含量为48mg/kg，后者降解率达96.4%。
现今微生物修复农药污染已进入基因水平，通过基因重组、构建基因工程菌来提高微生物降解农药的能力。目前对微生物修复技术的研究已相当成熟。世界各国的科研工作者分离筛选了大量的降解性微生物，利用基因工程技术，人们按照需要构建具有特殊功能、降解效率高、降解范围广和表达稳定的新菌株。有微生物原位修复技术的构成提高修复效果的技术措施的成功例子，但存在的问题也非常突出。首先，虽然已经筛选到许多有机农药降解菌，但高效菌种不多；其次，降解菌的降解谱不够广，不能完全代谢有机农药中各组分；另外，许多实验室得到的高效降解菌在实际应用中效率不高，修复效果不理想。为此，有机农药高效降解菌的筛选及降解效果的改良是环境科学工作者的研究热点课题。基因工程菌用于污染物处理的研究成果令人鼓舞，发展潜力很大。但是，基因工程菌的应用研究尚停留在实验室水平，真正投入污染物处理的还很少，而且基因工程菌在实际应用中存在一些问题，主要包括基因工程菌构建的技术问题和应用的安全性问题。如今，微生物修复技术作为一种有效的环境治理措施， 在治理土壤污染方面的作用已越来越突出。
参考文献
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微生物修复技术原理范文5
关键词：生物技术 环保工程 废气 水体 污泥和土壤中的重金属
中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-01
随着社会经济的不断进步、科学水平的不断提高，人民过上了幸福的生活，对生活质量的要求也随之水涨船高。现如今，大家对环境保护的意识不断的提升，而且环境工程和生物工程技术也开始慢慢地深入人心了。该文分析了几种生物技术在环保工程中的应用，以达到保护环境，提高生活环境水平。
1 关于废气的处理方式
1.1 生物膜法
1.1.1 原理。（1）首先在气体与液体扩散这一过程中，需要将臭气里的化学物质进行转换，也就是说需要将气相的物质变成液相物质，其中的媒介为夜界面或者为填料气。（2）其次在液体与固体扩散这一过程中，要对化学物质进行一种改变，将其从一种液相的方式改变成在填料的表层出现的一种物质，我们把它叫做生物膜。（3）最后在生物进行氧化的这一过程中，在填料的表层出现的生物膜把需要净化的气体进行生化反应，在反应的同时会进行微生物的营养物质的转化，包括氧的转移，一部分变为微生物分解代谢的提供来源，另一部分进行其他化合反应。
1.1.2 工艺流程。将臭气从风管中排进洗涤塔，在洗涤塔中把气体做预处理并且进行增加湿度处理，之后再排进生物过滤塔，由微生物把气体进行净化，其媒介就是生物过滤塔，所净化的物质就是存在于气体内部的有害物，之后气体再有风机进行排空。微生物的生长需要一个稳定的环境，首先，由洗涤泵提供洗涤塔所需要的水源，之后，水从洗涤塔的顶部喷出，与洗涤出来的污染物一同回流到储水箱里，进行有序的循环使用。其次，由喷淋泵提供生物过滤塔所需要的水源，气体和液体进行逆时针流动接触，给微生物提供生长过程中所需要的养分，这一循环最终回流到储水池中进行有序的循环使用。最后，为了使微生物更好的生长，还需要定期的为微生物提供一些营养物质，也就是需要定期将营养液投放入储水池，这一过程由药泵来完成。
1.2 生物过滤法
1.2.1 原理。生物过滤法指的是，让我们所收集到的废气通过满是微生物的填料（也就是我们常说的固体载体），并且要求在适当的条件下，气体物质首先被固体载体所吸收，之后被微生物分解，这样废气的除臭就完成了。完成物质转换这一功能的就是微生物，其成长和培育需要充足的有机养分，因此，填料内就需要拥有充足的有机成分，要想微生物具有较高的活性，那么必要条件就是需要一个很好的生存环境，因为微生物生长的环境直接影响了微生物的生长与繁殖，所以，在会改变微生物生长环境的情况下就应该注意其生长环境的温度、含氧量、湿度等问题。
1.2.2 填料选择。固体载体需要满足：可以在填料中培养的微生物种类要多，填料自身拥有较大的表面积、无异味、结构较为均匀、不易老化、吸水性强，填料的材料需要性价比高，保养起来容易，营养成分既丰富又搭配合理。我们常见的填料有：塑料、纤维性丰富的物质、干的草和树皮等等。
2 水体处理
在我国目前最有效的并且是最常用的处理污水的方法即生物膜法和活性污泥法。
2.1 生物膜法
首先将带有着从水中得来的有机物的生物膜放入好气层，让其进行好气分解，接着，再将生物膜放入厌气层，让厌气菌将之分解，然后，流动的水层会把老化掉的生物膜冲掉，这样新的生物膜就会再次生长出来，不断的反复上述过程，就可以将污水进行净化了。这就是我们所说的生物膜法的工艺流程。生物膜法的优势：（1）对水的质量和温度的变化适应性较强。（2）拥有姣好的硝化功能。（3）污泥的含量较小，方便固体和液体的分离。（4）动力方面的性价比较高。
2.2 活性污泥法
活性污泥法是指用微生物将废水中的生物进行处理的方式。我们所使用的活性污泥包括好气性的微生物和无机有机物所生成的微生物，这种微生物是一种易与水分离的黄褐色物质。微生物是用来对污染物质进行降解的主要物质。细菌、真菌等可以从可溶性有机物中直接的获取营养物质，而微型生物则不行，在这一过程中起到关键性作用的就是腐生性的微生物。另外，也存在着可以为原生动物等提供所有有营养的微生物。
2.3 生物及生态的修复
这种技术的目的是为了让水体得到净化，其中的媒介是微生物和其他的一些生物，其方式是通过移动、改变和降解。重新构建了并且恢复了水体中的生态系统。芦苇床系统是利用性价比较高的各种水生以及半水生植物的处理污水的研究中效果最好的一个。这种修复技术因其独特的优势，如今已经成为了水污染处理和富营养化治理这两方面的重要的发展方向，其优势包括：性价比高、处理的效果明显、耗能较低、向水体中投放药物不会出现二次污染。
3 污泥以及土壤当中的金属的处理
3.1 微生物法
污泥和土壤中的重金属可以依靠微生物法有效地去除。在去除重金属时PH值至关重要，并且在加速污泥和土壤中的重金属形式的转变还需依靠微生物的独特的特性，即其代谢和吸附特性等。
3.2 植物的修复
这种技术是通过将植物对污染环境进行降解一种方式，其媒介是植物本身以及多种微生物，这一技术拥有很多的优势，它简便环保，只要是土壤符合要求就可以使用这一技术。 这一技术的类型有四种：植物的根系的过滤、植物的稳固性的过滤、植物的提取的过滤以及植物的挥发性的过滤，其依据是植物本身所具有的特性，植物的稳固性过滤中，主要是依靠有一定抗金属的植物来降低土地中的金属元素，令重金属减少了进一步扩散污染环境的概率；植物的提取是通过超累积植物将重金属从土壤当中提取出来，然后收取地上的部分进行统一处理，之后继续种植这一类植物，不断地循环往复。依靠植物的挥发性进行过滤，其媒介是植物的根系，作用为吸收金属元素来减少土壤中的污染程度，其过程是通过将金属元素气化到空气中，依靠植物的根系进行过滤是通过浮游水生植物将水中的重金属吸附作用来降低水中的污染程度。
3.3 生物的消解
应用生态学是污水处理技术的一个基础，现今的城镇中所使用的都是这种污水处理技术，其中的不可缺少的物质是微生物以及蚯蚓，这样做的目的就是人工的加长生物链，同时加长了污泥处理的时间，令污水中的
污泥。
4 结语
社会不断的发展，科技不断的进步，人们越来越在意环境的好坏，相应的生物技术也受到了社会的广大关注，并且生物技术在不断的完善，以适应更加深入的问题的解决。这一技术也顺应了市场的需求，做到了低碳生活节能减排，在我国发展可持续战略的道路上做出了一定的贡献。
参考文献
微生物修复技术原理范文6
关键词生态环境可持续发展环境修复
随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。
对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。
一、生物修复—生态修复的基础
生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。
目前被广泛认同的生物修复定义，是指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的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。
除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。
目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。
二、物理与化学修复—生态修复的构成要素
从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。
物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。
三、植物修复—生态修复的基本形式
植物修复这一概念大约是1980年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。
目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。
在污染环境治理中，从形式上来看，似乎主要是植物在起作用，但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。
利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se，放射性核素如Cs、Sr、Ur，多环芳径，石油，化学农药，有机氯溶剂如TCE，废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。
四、污染环境修复标准—生态修复评判基础
污染环境修复标准是指呗技术和法规所确定、确立的环境清洁水平，通过生态修复或利用各种清洁技术手段，使环境中污染物的浓度降低到对人体健康和生态系统不构成威胁的、技术和法规可接受的水平。
