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微生物在生态修复中的作用范文1
关键词：生物技术；环保工程；处理
随着经济和科学水平的发展，我国的环境问题越来越严重，各地不断出现的雾霾天气以及水资源都发生的不同程度的恶化，是我们必须要重视和加强对环保工程的治理。目前生物技术由于其自身的特点逐渐受到学者的青睐，如何充分利用生物技术手段有效的解决一些环境污染问题，使环保工作得以顺利进行已成为当前研究的热点。
1 废气处理工程中的应用
在目前的废气处理生物技术中，生物膜法和生物过滤法是最为有效的方法。
1.1 生物膜法
生物膜法主要是指在多孔性介质填料的表面附着一些微生物，并促使污染废气能够在填料床层中得到生物性的处理，将一些污染物吸附于孔隙表面，再对其进行科学利用。通过合理运用微生物的新陈代谢功能将废气中存在着的一些有害物质转化降解为一些有机物、CO2、中性盐。除臭主要分为三个过程：第一步，气液扩散过程。气体流经填料时，在生物膜的作用下气态中的有害成分可在较短的时间内由气态转化为液态。第二步，液固扩散过程。液态的有害物质被吸附固定，逐渐在生物膜中扩散。第三步，生物氧化过程。填料中的微生物通过新陈代谢不断氧化已经被固化下来的有害物质，将一些成分作为微生物的营养物质吸收，其他成分在风机的作用下被排放出填料塔。
1.2 生物过滤法
生物过滤法是指将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。
2 水体处理工程中的应用
目前，生物膜法，活性污泥法和生物-生态修复技术是常用的处理污水的有效方法。
2.1 生物膜法
所谓生物膜法启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首先生物膜把附着在水层的有机物吸附牢固，然后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，最后新的生物膜生长出来，污水净化完成。
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。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，微生物是用来对污染物质进行降解的主要物质，这种微生物是一种易与水分离的黄褐色物质。
2.3 生物-生态修复技术
生物-生态修复技术主要是利用微生物、植物等生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到净化，创造适宜多种生物生息繁衍的环境，重建并恢复水生生态系统。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 有机固体废物处理工程中的应用
有机固体废物通常是指可生化降解的有机废物，他们通常含水率低于85%～90%，如有机垃圾、污泥、禽畜粪便、秸秆等。利用生物技术河以将有机固体废物进行无害化、资源化处理。有机固体废物处理中目前较为有效的方法有好氧堆肥法和厌氧消化法。
3.1 好氧堆肥法
好氧堆肥法是通过人工干预的方式将自然界中的微生物的种类和数量进行控制，使其与固体废物中的易于生物降解的有机物在微生物的作用下不断被分解，转化为腐殖质的过程。
3.2 厌氧消化法
所谓厌氧消化法是在缺氧环境条件下，以接种生物或自然微生物为载体，把有机物转化成甲烷气体及二氧化碳的生物技术。厌氧消化技术目前已倍受国内外所关注，原因在于一方面能够消耗掉大量的有机废弃物；另一方面能够获取高质量的沼气与堆肥产品进而实现生物质能的循环再利用，但是厌氧消化的最佳生物转化条件、生态微环境以及设计完善的过程控制系统等方面，还需要进一步深入研究，以达到最佳的处理效果。
4 污泥和土壤中重金属的处理工程中的应用
生物技术用于处理污泥和土壤中的重金属，主要有微生物法、生物消解技术和植物修复技术。
4.1 微生物法
微生物法能有效地去除污泥中的重金属离子。运用微生物法对污泥及金属进行处理时，重金属元素的去除与pH值有关，其PH值极为重要。微生物的代谢、吸附等特性可以大大促进污泥中的重金属形态的转变和促使重金属元素的溶出。在对污泥、土壤中金属的形式转变进行加速处理时，对于微生物的特性运用较多，如代谢及吸附性。
4.2 生物消解技术
生物消解技术是应用生态学的理论，其中的不可缺少的物质是微生物以及蚯蚓，通过水蚯蚓与微生物协同作用，人工延长污泥处理过程的生物链，使污泥在传递过程中被生物消耗达最大化。同时应用生物吸附与富集重金属机理，有利于污泥后续处置，控制重金属污染，实现污泥减量化、资源化、无害化处理，达到环保和节省费用的目的。
4.3 植物修复技术
植物的修复技术是一种以植物分解或超量积累某些化学元素的生理功能为基础，利用植物及其共存微生物体系来吸收、降解、挥发和富集环境中污染物的治理技术，该技术主要是指运用植物对环境进行降解处理，所运用到的媒介多为植物及微生物。此种处理技术极为简便环保，仅对土壤具有一定要求。
结束语
环保问题现在已经成为我国经济社会可持续发展的头等大事，由于生物技术自身具有的优势，它对环保工程的推进起到非常好的效果，环境污染的治理和控制将随着新理论、新方法的运用而日益完善，同时为社会带来一定的经济效益，为国家的可持续发展做出重要的贡献。
参考文献
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微生物在生态修复中的作用范文2
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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微生物在生态修复中的作用范文3
随着经济与科技的发展，以及人们生活水平的提高，淡水养殖已经成为我们经济发展的重要组成部分。而近年来，滨州市滨城区重点发展科技渔业，水产养殖面积将近6万亩，千亩以上的渔业养殖地、示范区共8处，全区有着强劲的渔业发展态势，水产养殖规模也日益强大，在这种产业发展局势下，水质的调查以及对相关污染的研究解决尤为重要，为全区水产养殖经济的可持续发展提供技术支持与动力。
1 淡水养殖的水质污染
1.1 污染分类
淡水养殖的废水会污染环境，尤其是集约养殖生产的污水，并且伴随着生活污水与工业废水的随便排放，会降低渔塘的调节与自净能力，导致水质的进步恶化。淡水养殖的废水中，主要存在以下几类污染物：重金属污染、有机物污染、NH3-N、NO2-N等，其中，有机物污染是水产养殖废水中的主要污染。
1.2 有机物污染
有机物污染除了会让水体缺氧，对养殖的生物造成直接危害，而且也会诱发水产养殖的品种频繁爆发性疾病。因此，有机物污染是淡水养殖的关键的制约点。有机物污染的发生主要是通过浮游生物代谢、残饵以及养殖品种的排泄物等的分解而成。由于目前水产养殖的工业化、集约化，养殖的密度以及投饵的数量都极大的增加，残饵以及排泄物也随之增加，造成有机物污染更加严重。养殖水中的有机物污染一般由水质的COD值（化学需氧量）体现出来，COD值高则会引发鱼类疾病以及感染性病毒的爆发。
2 淡水养殖水质污染处理
2.1 淡水养殖污染处理办法分类
面对日益严峻的淡水养殖水质污染情势，对污染的处理势在必行。目前，对于污染的处理，主要有物理消毒、化学药物及微生物修复等办法。但物理消毒以及化学药物处理法，在处理污染的同时，也会对水质环境、水产品、水中有益微生物带来副作用，方法处理不当或者过量，反而会加重污染。在这种情况下，微生物修复法的研究和应用显得更为重要。
2.2 微生物修复养殖有机污染
微生物修复法是通过生物拮抗、通过微生物间的相互抵制、相互排斥、相互残杀来减少消灭有害生物。水产养殖水质中的有益微生物，能够清除养殖水域底端的长期积累的残饵、动植物残体、排泄物和有害的气体（硫化氢、氨等），先将其分解成小分子（多肽等），然后分解成更小分子的有机物（单糖、氨基酸等），最终将其分解成硝酸盐、二氧化碳、硫酸盐等，有效降低水中的BOD及COD，降低水中的NO2-N、NH3-N、氨以及硫化物的浓度，大大改善水质。并且有益微生物能够为水域环境中的浮游类植物提供其所需的营养要素，加快其繁殖，这些植物在光合作用后，又可以为水中的养殖物的呼吸、有机物分解供氧，形成良性循环。这种循环，不仅有利于养殖物种的快速生长，而且大量繁殖的有益微生物会占据病原微生物的在生态环境中的位置，进而抑制病原微生物的繁殖，减少水产养殖物种的疾病发生。
2.3 有益微生物
水产养殖中的主要的有益微生物有光合细菌、硝化细菌、芽孢杆菌、酵母菌、蛭弧菌、放线菌、培育的复合微生物等类别。光合细菌不是利用二氧化碳，而是在厌氧条件下通过小分子的有机物合成自我繁殖时所需的养分。光合细菌对大分子有机物的氧化是无效的，因此当处理被有机物严重污染的底泥时，没有多大的成效。硝化细菌是一种自给自足型的细菌，它只要在含氧的水中就能繁衍，不需要其他有机物。但硝化细菌的增殖速度非常慢，一两天仅仅增殖出一倍的量，如果水质中含过多有机物会反而会阻碍其繁衍。芽孢杆菌在土壤、植物表层面、水体等自然环境中广泛存在，是化能有机营养型。酵母菌是单细胞的蛋白，富含营养，其中的维生素含量，是鱼粉的三十倍以上。蛭弧菌是具有攻击、裂解、侵染其他微生物功能的寄生菌。放线菌可以产生多种抗生素、酶和维生素，同时可以降解一些难以分解物质，如纤维素、甲克素等，为其他有益维生素的增殖创造良好的水质环境。复合微生物制剂是将拥有不同的特性的微生物的菌株，经过培育与复合，形成复合微生物制剂。
3 有益微生物功能
有益微生物现在已经在水产养殖中广泛运用，通过有益微生物与病原或者潜在的致病的微生物之间的竞争，产生相互制约作用，减少有机物污染的可能性，降低养殖生物发生病害的机率。而且有益微生物可以为鱼类提供生长所需的营养物质，帮助养殖物促进消化。一些有益微生物比如龅牙杆菌，还可以有效净化水质，减少水中的致病菌，提高水产动物的长速以及幼体存活率。与此同时，微生物试剂还能够增强水产动物的免疫系统的抗菌和吞噬作用，增强其非特异性免疫力。
4 微生物修复水产养殖污染存在的问题
虽然微生物修复法已经得到广泛的推广及应用，但在实际水产养殖中仍然存在一些问题，需要水产养殖负责部门的关注和重视。首先是微生物种类的选择，虽然现在市场上已经有许多微生物试剂运用在淡水养殖中，但这些商品性的制剂很多是为陆地生物所研究设计的，并不是全部适用于水产养殖业。所以在菌种的选择上，应谨慎考虑，选择与确认适合自己水域的菌株。微生物修复养殖的水体，有一定的局限性，一是水型的复杂性，二是每种生物对环境的要求都有一定的特性，有益微生物并不是适合所有的养殖水体的环境。因此在现有研究的基础上，要针对不同的水型选择不同的菌种，并确定相匹配的用量与用法，提高微生物修复的有效性。要加强对应用对象和水质环境的研究，注意微生物施入后，对环境与宿主的影响，有些细菌在有益微生物施用前是无毒无致病性的，环境变化后，出现了变异，反而导致了细菌的致病性，这一点在运用中需加强研究。在微生物修复养殖有机物污染的研究开发过程中，多是在特定的实验条件下进行，并未实地考察，对各种水质条件分析试验，而部分微生物却是条件性致病菌，只会在特定条件中才会发挥我们期望的作用，所以若未对水域环境进行试验，微生物在实际运用中有可能不会产生预期效果、产生的效果不持续甚至产生相反效果。
5 总结
随着水产养殖业的不断发展与研究，微生物修复养殖有机物污染的研究已经相对成熟，取得许多喜人的成果，并运用在实际生产中，对我国的水产养殖的发展提供重要技术支持。但是，实际运用中依然存在很多问题，需要我们有针对性的深入研究，让微生物修复的效果更加持续稳定、适用更加广泛。同时，水养生物的世界是仍有我们未知的领域，将来会有更多的问题爆发，需要我们在对现有污染研究的同时，做好超前研究，对潜在问题做好应对措施，让水产养殖呈现可持续发展状态。
参考文献
[1]赵永坤.淡水养殖水质调查及微生物修复养殖有机物污染的研究[D].南昌大学，2008.
微生物在生态修复中的作用范文4
【关键词】景观水；富营养；技术；生态治理
1.景观水体的现状
随着社会的快速发展，人们对居住质量和居住环境的要求也越来越高，对城市生活区内的景观水面、河道的清洁提出了更高的要求。但由于城市河湖等景观水体多为静止或流动性很差的封闭缓流水体，水域面积小、水生态系统简单、水环境容量小、自净能力差，加上外来物质的污染，极易造成水体出现不同程度的富营养化问题。水体富营养化不仅使水体丧失观赏功能，对周围环境造成污染，而且暴发的蓝绿藻会释放藻毒素，影响居民的身体健康。因此，对景观水体采取一定的治理维护措施来保证优美良好的水体环境，成为了社会发展的必然方向。
2.景观水体富营养化生态治理措施
2.1曝气增氧技术
2.1.1工艺原理
溶解氧的含量是反映水体污染状态的一个重要指标，水体的自净能力受水中溶解氧浓度的影响。当水体中污染物浓度较高，耗氧过度时，单靠自然的大气复氧和水生植物光合作用复氧不再能满足水体耗氧。这时可用人工曝气增氧技术增氧，提高水体溶解氧含量、强化水体对有机污染物的好氧分解，减少水中污染物浓度，为水体中水生动植物的生长提供好的生长环境，给好氧微生物的大量繁衍提供氧源。使水体恢复洁净好氧水生生态系统，强化其自净功能。同时，曝气产生的气流带动水体的紊动，使形成的藻类不易集聚，从而防止水华的大面积暴发。
2.1.2曝气的类型
目前曝气的种类较多，有跌水曝气、提水曝气、推流曝气、微孔曝气、水车式曝气、倒伞曝气、转盘/转刷曝气、空气扬水筒等。
2.2生态浮床控藻技术
2.2.1生态浮床工艺原理
生态浮床技术是按照自然界自身规律，人工把高等水生植物或改良的陆生植物种植到污染水域水面上，通过浮床基质、浮床植物的过滤吸收、吸附作用、生物降解等作用去除污染物，达到净化水质、抑制水体中藻类的生长、防止水体富营养化、提高水体自净能力的目的，并起到美化景观的作用。其控藻、净化机理表现在两大方面。
首先，发达的植物根系可吸附大量悬浮物，并逐渐在植物根系表面形成一种生物膜，通过生物膜中微生物，吞噬和降解水中的污染物，使其变为简单的营养物质提供给水生植物，人们通过收割浮床上的植物和捕获鱼虾，减少水中营养物质。
其次，生态浮床通过遮挡阳光抑制藻类进行光合作用，减少浮游植物生长量，这样可有效防止"水华"发生，提高水的透明度。在浮床的净化过程中，藻类的附着、沉降以及浮床的遮光作用有时比植物本身的吸收净化作用更为显著。
2.2.2生态浮床功能效果
生态浮床处理工艺主要有以下4个功能：
（1）水质净化功能：通过基质和植物吸收水体营养盐、生物脱氮。
（2）生态功能：抑制“藻华”，提供水生动物、鸟类、昆虫的栖息场所。
（3）景观功能：陆生和湿生景观作物。
（4）消浪功能：对湖岸和河岸的侵蚀起保护作用。
2.3生态填料技术
生态填料具有很高的生物附着表面积，除了能起到较强的吸附作用，还能为水中微生物和有益藻类等的生长、繁殖提供巨大的生物附着表面，使大量微生物在材料表面能迅速附着并形成生物膜，以有机污染物为能量来源，通过自身的新陈代谢作用降解水体中的有机污染物。在生态填料上，已发现的物种数量多达3000～5000种，有细菌类就藻类和真菌类等。这是其它载体所无法实现的。
利用生态填料一方面可以充分利用微生物群落吸收和降解水体和底泥中的营养物质；另一方面填料可以为水生生物营造栖息环境，从而恢复或建立健康的生态水环境。
生态填料的制造使用百分百的生物惰性材质，在水中不会分解，不会产生二次污染。另外生态填料治理维护系统所需的工程投资低，运行费用为零，实施极其简单。
2.4底泥疏浚与资源化利用技术
2.4.1底泥疏浚
底泥中含有大量微生物、底栖动物、藻类和水生植物等，在好氧状态下，这些生物能利用吸收水体中的营养盐，对有机物进行降解。但在富营养化的水体中，底泥中往往富含过量的营养盐，这些营养盐会重新释放到水体中，造成二次污染。因此，在严重富营养化的水体中，就需要进行底泥疏浚消除内源污染。利用专用的底泥疏浚设备清除腐败的底泥，可以疏通河道，降低底泥污染，增大水体透明度，为水生生态系统的恢复创造条件。
2.4.2污染底泥资源化利用
采用快速干燥措施处理疏挖底泥。快速干燥，干化后的底泥，可结合湖岸景观绿地建设，用作景观绿化用土、生产肥料、制作建筑材料等。
2.5水下生态修复技术
水下生态修复技术是基于水生态系统构建的综合技术，通过对水体生态链的调控，实现水下生态系统中生产者（水生植被）、消费者（水生动物）、分解者（有益微生物菌群）三者的有机统一，构建水域生态系统实现水域的自净。
采用水下生态修复工艺对沉水植被、挺水植被和浮叶植被进行合理分布，对水生动物进行放养，适时适量投放有益微生物，可改善水生物种群结构，促进生物的多样化，不仅能恢复稳定的水生态系统，有效治理水体富营养化，为水生动植物提供赖以生存的自然生态环境，而且能给人们打造水清、水美的优美生态水景，使水体充分发挥其生态效益和社会效益。
3.总结
目前景观水体富营养化问题已经成为人们必须解决的一个难题。利用单一的物理、化学方法，如机械过滤、化学泼洒药剂等方法很难从根本上解决景观水体的富营养化问题。景观水体的富营养化治理，需要从生态的角度去考虑，利用各种技术措施，增加水体中的溶氧、增加水体中水生动植物、有益微生物等种群，构建完整的水生态系统。利用水生态系统的自净能力，从根本上解决水体富营养化问题的发生。 [科]
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微生物在生态修复中的作用范文5
1微生物水质修复机理
1.1微生物对有机污染物的降解作用
当前已知的环境污染物达数十万种，其中大部分是有机化合物，微生物能够降解、转化这些物质，降低其毒性或使其完全无害化。微生物降解有机物有两种作用方式：第一，通过微生物分泌的胞外酶降解；第二，污染物被微生物吸收到微生物细胞内后，由胞内酶降解。
1.2微生物对重金属污染物的修复机理
包括微生物对重金属离子的转化解毒作用和吸收累积作用。环境中重金属离子的长期存在使自然界中形成了一些特殊微生物，它们对有毒重金属离子具有抗性，可以使金属离子发生转化。对微生物而言，这是一种很好的解毒作用；对环境而言，则是一种很好的修复作用。另一方面，微生物吸附是微生物将重金属离子吸附在微生物表面，而微生物吸收是指微生物活细胞吸收重金属离子进入细胞内，并参与微生物新陈代谢过程，一般也称为微生物累积。失活微生物只能产生吸附作用，而活体微生物同时产生吸附和吸收作用。吸附和吸收都是对重金属离子的收集和浓缩，因此，利用微生物吸附、吸收重金属，再经过一定的处理，使其具有一定的粒度、硬度及稳定性后加以去除，可以达到去除水中重金属污染的目的。
2微生物水质修复技术
微生物对水质的修复技术包括采用生态方法强化微生物自净作用和生物化学技术两类。所谓生物自净作用的生态强化，是大力发展水生高等植物，尤其是沉水植物，构建良好的生态环境，增加微生物的附着面，以促进微生物的自然繁殖，增大微生物在水体自净中的作用。生物化学技术有两种，一种是向水体投加某些专性细菌的营养物质，促使细菌大量繁殖；另一种是直接向水体投加细菌，使水体微生物瞬间增大，并维持在一个较高的水平。
2.1投加微生物营养剂
尽管所有的微生物在生长繁殖过程中都需要有机质、无机营养盐，以进行同化和异化作用，其间存在共性，但不同种类的微生物在营养结构上有各自的特点，它们在水质净化中处理的污染物也不同。为了处理某些特定的污染物，需要培养针对这种污染物的专性微生物，可以向水体投加该专性微生物必须的专性营养物，使该微生物大量繁殖，称为优势菌种，达到水质修复的目的。
2.2生物试剂添加技术，又称为投菌法
该方法是向被污染的水体中投加人工培养的活性微生物，强化水体有机物的降解。以往的水处理理论认为细菌无处不在，在某特定环境中只要给予足够的时间，就会自然产生仅适应这种环境的菌群，并称为在这种环境下生存的强者。投菌法理论则认为，在某特定环境中自然生成的菌群虽能很好适应这种环境，但并不一定是这种环境中的最强者。因此，有必要投加经过筛选的具有特殊分解能力的菌种。通过对胜利油田地区原水生物资源和水质调查，展开通过向水体中投加微生物试剂，来提高水体的生物降解能力，从而有效缓解目前困扰水处理工艺的有机物降解问题。
3黄河下游微污染水源微生物修复试验研究
3.1黄河下游微污染水源现状
胜利油田地处黄河下游，以黄河水为水源。近年来,由于黄河水源污染加剧，致使油田的水源水库普遍存在富营养化的问题。又由于油田平原水库一般蓄水深度较浅，库容面积大，蒸发量大，水库内水的停留时间长，当地日照充足，为水库内藻类的生长提供了极为有利的条件，并随着季节的更替，藻类在水库内生长、死亡、腐烂、沉积、释放，使油田水库有机污染与藻类含量水平居高不下，水库水质部分指标超出《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅲ类水体的要求。2006年8月，我们对黄河取水口和油田11座大中型水库原水进行了采样分析，证实黄河取水口总磷、总氮超标，AOC（生物可同化有机碳）含量较高，Ames致突变试验结果呈阳性，蓝氏贾第鞭毛虫和隐孢子虫有检出；来水经沉沙蓄存后，CODMn一般处于5.5mg/L左右，最高可达8.6mg/L，藻类指标最高可达3.7亿个/L。蓄存期间，TOC明显上升，Ames致突变试验为弱阳性，两虫均有检出。为了解决这些问题，胜利油田供水公司开展了微生物修复试验研究，研究微生物对水库原水中藻类、氨氮及有机物的影响，对降低原水微污染水平、提高供水水质具有非常积极的意义。
3.2实验方案及数据采集
2007年，胜利油田供水公司在孤岛一库进行了微生物制剂的投放试验，本次实验共分为5个批次进行，每25天投放药剂一次，10月后不再投放，采样频次7天。微生物菌种的检测采用常规细菌检测方法，对细菌检测的数据说明，菌群活性的增强与细菌总数有较密切的关系，尽管我们共计进行了五次投药（其中后四次是补充投药），细菌总数并未出现大幅度的增长，说明试验水体已实现初步的生态平衡，投加菌剂过多有可能导致细菌总数大量繁殖的设想是不成立的。此次试验菌种由北京三安集团提供。应用三安集团Tech-BIA即“生命信息调控技术”，是目前世界首创的活信息生命科学研究技术方法，具有速度快、准确性高和成本低等优势）技术生产的水体环境净化菌种。孤岛一库在2006年供水体系运行调整中已作为备用水库，封闭管理，水域内有野生鱼类种群，数量较为稀少。
试验结果表明：
（1）温度对微生物活性有很大影响：通过对试验数据的分析发现：微生物菌种活性受温度的影响很大。当水温在25摄氏度以上时，微生物活性较为明显，对于氨氮、有机物、对藻类生长的抑制都明显优于低温状态下的活性。对细菌总数的检测结果也验证了上述结论。
（2）微生物菌剂对水体中的有机物去除效果：高锰酸盐指数：该项指标反映水体中有机物质的多少。我们在检测中采用的是高锰酸盐指数法。通过分析发现：微生物菌剂对水体中的有机物有一定的去除作用。相对于2006年同期，化学需氧量（COD）指数大幅飙升的势头被遏制，试验期间试验水体中高锰酸盐指数未发生超标现象。
（3）微生物菌群对藻类生长的抑制作用：通过对试验数据分析表明，微生物菌群对藻类的生长有一定的抑制作用，但相对于藻类的庞大数量，抑制效果并不明显。项目组分析认为，由于菌群的生长消耗大量营养物质（如氮、磷等），产生了与藻类相互竞争的关系，但由于菌群不能无限增长，因此对藻类生长的抑制并不太理想。具体见图2-3。
（4）菌群对氨氮类指标的去除：投放微生物菌群的水域氨氮含量低于未投放水域，说明微生物菌群对氨氮的吸收是有效果的。部分采样点内，氨氮的含量上升通过分析认为有以下几个原因造成：其一是由于夏季水库水体富营化程度加剧，氨氮总量超出微生物菌群的处理能力，是可能导致氨氮检测上升的直接原因。其二是由于水体中的生物链并不完善，微生物菌群的硝化反应与水库底泥的反硝化反应一直存在，当硝化反应后微生物菌群由于水体中缺乏足够的食物链（氨氮微生物浮游生物鱼类，水体中鱼类不足）也是导致氨氮监测结果出现反复的主要原因。
微生物在生态修复中的作用范文6
【关键词】生态修复技术 技术比较 技术展望
中图分类号：S891+.5文献标识码：A 文章编号：
1.引言
作为城市系统中自然地理因素之一的城区河道，它具有供应水源、提供绿地、保护环境和开展旅游等一系列的生态功能，对城市生态建设具有十分重要的意义，可为城市的生活和生产就近提供水源，减弱城市热岛效应和洪涝灾害，为城市绿地建设提供基地，丰富城市景观多样性和城市物种多样性，为市民创造文体娱乐与亲近自然的空间。河流独特的形象功能具有不可估量的社会经济意义，世界上有许多著名城市中河流及两岸景观，已成为该城市的标志，如巴黎的塞纳河，伦敦的泰晤士河等。城市河流作为城市生态系统的重要因素，越来越为城市建设者所关注，其生态功能的应用，也逐渐被引人到生态城市的建设中。
2.城市河道底泥处理技术比较
城市河流水体底泥污染已经成为世界范围内的一个环境问题。污染物主要是通过大气沉降、废水排放以及雨水淋溶和冲刷进人水体，最后沉积到底泥中并逐渐富集，使底泥受到严重污染。
底泥的污染归根结底是对水体的污染和底栖生物的危害。如果能消除其对水体和底栖生物的作用，则就能有效降低污染底泥的环境影响。因而，底泥污染的控制既可采用固定的方法阻止污染物在生态系统中的迁移，也可采用各种处理方法降低或消除污染物的毒性，以减小其危害。由于有些城区河道底泥淤积严重，开展底泥修复工作是提高河道排洪能力和促进河水水质改善的必要措施。底泥修复技术主要有两种，即物理修复和生物一生态修复。
2.1物理修复
物理修复是借助工程技术措施，消除底泥污染的一种方法，主要有疏浚、引水、填沙掩蔽等措施。其中疏浚是最常见的方法。物理修复最大的优点是见效快。当底泥中污染物的浓度高出本底值2一3倍时，即认为对人类及水生生态系统有潜在危害，则要考虑进行疏浚。
目前国内最常用的疏浚清淤机型式主要有抓斗式、链斗式、反铲式、耙吸式和绞吸式等。但是这些机型基本上都是庞然大物，适合大型水体，而城区河道一般宽度不是很大，而且桥梁较多，净高净宽都小，而且难以抛锚，所以这些庞然大物并不适合城区河道进行疏浚作业。
通过相关研究和技术应用来看，物理疏浚技术在一定程度上取得了效果较为明显，但是从总体来说还是存在以下几个问题:
(1)成本比较高。疏浚的成本受到许多因素影响，其中主要包括设备类型、项目大小、堆放场、底泥密度、输送距离、底泥的综合利用等。也有人作过相应的预算，机械清淤lhm2时底泥约需9.9一24.7万美元。
(2)疏浚过深将会破坏原有的生态系统。底泥疏浚可能会去除底栖生物，破坏鱼类的食物链。如果底泥被完全疏挖，可能需要2一3年的时间才能重新建立底栖生物群落。如果底泥疏挖不彻底，底栖生物群落的恢复相对比较快。因此采取疏浚方法时，必须加强实验研究和科学决策，慎重考虑投入效益比。
(3)城市河道清淤疏浚工作不同于湖泊，湖泊水面开阔，方便疏浚船进行水上作业。而城区河道断面一般较小，且河道中长年有水流动，这给疏浚作业带来了困难。特别是有些需要清淤的河道靠近闹市区，疏浚工作必须安排在夜间进行，这也会给施工带来一定的不便。
(4)疏浚底泥的处理是环境保护的选择。疏浚底泥以其量大、污染物成分复杂、含水率高而使其处理困难。目前国内多采用农田施用和填埋处理，污泥的利用价值低，处理不彻底，又极易造成二次污染。
2.2生物一生态修复
城市河道接纳的主要污染物是生活污染源，所以底泥中有机物含量高，可生化性强，而且城区河道水条件稳定，适合采用生物一生态修复技术。底泥的生物一生态修复技术，是指利用培育的植物或培养、接种的微生物的生命活动，对底泥中的污染物进行转移、转化及降解，从而达到底泥修复的目的。近年来生物一生态修复技术已经得到各国广泛的重视。
城市河道底泥的生物一生态修复技术包括原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术就是指底泥不疏浚直接采用生物一生态技术对实进行修复。异位修复是指对疏浚后的底泥进行进一步的生物一生态修复。
2.2.1原位修复技术对有机污染的底泥，最实用的办法就是不疏浚，而是采用生物一生态修复技术在原地直接吸收、降解污染物。这样不但可以节省大量疏浚费用，而且还能减少疏浚带来的环境影响。
自然的河道中有大量的植物和微生物，它们都有降解污染有机物的作用。植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。河道生物一生态修复包括微生物修复和水生生物修复两大部分，两者弃一不可，只有互相配合，才能获取总体治理效果。有研究表明，运用水生植物和微生物共同组成的生态系统能有效地去除多环芳烃的污染，高等水生植物可提供微生物生长的所需碳源和能源，根系周围好氧菌数量多，使得水溶性差的芳香烃，如菲、蕙以及三氯乙烯在根系旁能被迅速降解。根周围渗出液的存在，能提供降解微生物的活性。种植的水生植物的根茎能控制底泥中营养物的释放，而在生长后期又能较方便的去除，带走部分营养物。城区河道由于其特殊的地理位置，采用生物一生态修复技术时所选用的植物不但要满足净化水体的要求，而且还应该满足美化环境的要求。
使用生物一生态修复技术，可以使河道整治由环境水利向生态水利转化。但该修复技术在应用中也暴露出以下主要缺点:
(1)在城市河道底泥修复过程中，生物—生态修复速度是十分缓慢的，相对于河道底泥疏浚，底泥修复其实是一个十分缓慢的过程。而且生物一生态修复过程中的水生植物的生长是与季节有关，微生物的生长活性与温度、pH、溶解氧等诸多因素有关。
(2)河流水质变化是随机性，因为河流水质一般与进人河流的污染源排放特性相关，与河流周围居民的生活特性和工厂生产周期相关。所以河道接纳的污染物的不确定性对所选取修复的生物种类提出了很高的要求。
(3)在以水生植物修复时，必须及时将其清除，从而避免植物在枯萎后产生腐败分解，重新污染水体。
2.2.2异位修复
异位修复技术是与底泥疏浚同时进行使用的。此技术融合了疏浚和生物一生态修复技术的优点于一身，在今后一段时间内就有着很好的应用前景。疏浚底泥在很多时候是一种必需的选择，但疏浚后的底泥处理则是一个环境保护的难题。目前国内多采用农田施用和填埋处理，污泥的利用价值低，处理不彻底，又极易造成二次污染。因此，建议采用生物处理方法加强对疏浚底泥的处理力度，利用人工反应器对疏浚污泥进行处理，先使其达到无害化，然后用作它用。比如用作建筑材料或路基材料，以代替粘土。底泥具有颗粒细、可塑性高、结合力强、收缩率大等特点，所生产的砖瓦质量高，而且不损坏耕地。这样一方面可节省粘土的用量，减少对土地资源的破坏，另一方面又充分利用了污泥，减少了处置费用，节约用地，一举多得。而且建筑材料需求量大，完全有可能大量接纳疏浚污泥，使疏浚污泥变废为宝。
3.结语
相对于我国来说，各种水体都受到了不同程度的污染，其中，城市河道的污染最为严重，如果采用国外投入大量资金用于疏浚和污泥处理来达到修复底泥的目的，这是不现实。综合考虑经费投入和处理效果，大力发展生物一生态修复技术，如高等植物对底泥中重金属的累积，特异微生物对有机物的分解等，在我国是一条切实可行的途径。我国河流污染大都较为严重，单纯使用物理修复疏浚所需经费太大，而单纯使用生物处理又难以达到理想的效果，今后在城区的河道修复中应以发展疏浚和生物处理相结合的方法为主，实现底泥的资源再优化。
参考文献
1李正最.吴雅琴.河流与城市生态系统〔J〕.水电站设计，2001.17(4).18一20
