微生物修复技术在重金属污染治理中的应用研究

《资源节约与环保》2017年第3期微生物修复技术在重金属污染治理中的应用研究

詹敬江

(东堯市茶山镇公用事业服务中心广东东莞523000)

摘要：随着经济的发展，我国的城市现代化进程不断加快，工业.、交通、生活垃圾等的排放

量也随之增加,3这些.排放物中有很多重金属污_染

物，其很难被分解，最终沉■积于环境当中，威胁着

人类的身体健康。近年来，科学家研究发现，微生

物修复治理重金属污染具有低成本、高效率、无

二次污染等_优势，.利于改善生态环境，具有良好

的应用前景。为此，本文就微生物修复技术在重

金属污染治理中的应用做了进一步的研究b

关键词：微生物修复技术；重全属污染；治理；

引言

重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但 人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益 增多，造成不少重金属进人大气、水、土壤中，引起严童 的环境污染。近年来,我国重金属污染事件频发。2014 年4月，国家环保部调查显示，全国土壤环境状况总体 不容乐观,部分地区土壤重金属污染较重6这些重金属 污染物很容易通过食物链进入到人体内&重金属一旦 进人人体后，会在人的某种器官中富集当富集的量超 过人体所能耐受的限度，就会引起人体慢性中毒、亚急 性中毒、急性中毒.甚至死亡@总之，重金属污染对人体 会造成很大的危害e因此，如何有效治理重金属污染，限制重金属的排放，减少重金属造成的环境污染已经 成为现代环境科学研究的重要课题。运用传统的物理 化学修复技术来治理重金属污染的方法投人的成本 高，治理效果不明显》隹容易破坏土壤的生态环境。而 与物理化学修复技术相比，微生物修复技术具有成本 低,效果明显且不会产生=次污染的优势。因此，微生 物修复技术已经成为现代环境科学中治理重金属污染 的主要手段。

1微生物修复技术在重金属污染治理中的应用

1.1微生物吸附技术

1949年，美国科学家发现微生物可以去除废水中 的Pu,说明了大量的微生物对Pu具有一定的吸附能 力《微生物对重金属的吸附可归纳为3类：细胞外吸 附、细胞表面吸附和细胞内吸附。细胞外吸附是指微生 物细胞外可以分泌多聚糖、糖蛋白和可溶性氨棊酸等 物质,这些物质能与重金属离子相互作用，从而沉淀重金属污染物。细胞表面吸附是指当重金属离子通过微 生物细胞时,能与细胞表面的多糖、脂类或化学基团相 互作用，从而将重金属污染物吸附到细胞表面。如酵母 细胞壁上的氨基、羧基等化学基团能够与Cu2+相互结 合，起到了吸附C，的作用。细胞内吸附是指一些能透 过细胞膜的金属离子进入细胞后，微生物可通过区域化 作用将其分布到代不活跃的区域，将其转化为低毒的 形式，如某些细菌能够吸附Hg2%可通过细胞内的Hg 还原酶，与Hg>发生氧化还原反应，从而将Hg2+转化为 了低毒性挥发态的Hg。

1.2微生物-植物联用技术

在生物治理重金属污染物的技术中，最常见的除 了微生物治理外，还有植物治理重金属技术。植物利 用吸收作用、降解作用和稳定作用等可以有效地吸附 沉淀重余属污染物。但是植物治理技术存在着吸附量 有限、修复效率低、对深层土壤污染修复能力差等不 足之处D因此,将徽生物与植物治理技术联合运用，可 以大大降低这种局限性，从而提高重金属污染治理的 效率。微生物-植物联用技术是环境科学研究的一个 新领域，它是指利用土壤-植物-微生物组成的复合体 系共同降解重金麗污染物，清除环境污染物的一种环 境污染治理技术。植物在生长过程中，通过根系为微 生物提供了生活场所；反过来，微生物的E盛生长增 强了对污染物的降解，确保植物有更加优越的生长空 间，这样的植物-微生物联合体系就促进了符染物的 快速降解。

1.3化学钝化-微生物联用技术

除了微生物-植物联用技术外，化学钝化-微生物 联用技术也是当前重金属污染治理的一个研究方向。化学钝化是指在土壤中添加钝化剂，使重金属与钝化 剂自然作用而产生钝化现象，从而达到减少某种重金 属含量的目的。常用的钝化剂可分为无机、有机及无 机-有机混合钝化剂。将微生物与钝化剂联合使用，可 以达到更好的修复效果。一般对化学钝化-微生物进行 联合应用可以从以下几个方面入手;(―）要筛选固定 能力较强的钝化剂，掌握純化剂本身对环境的效应及 修复稳定性“二）筛选对重金属有强吸附力并且能与' 钝化剂协同作用的微生物;t宣)了解化学钝化-微生物 对重金属修复效果最佳时的环境条件。

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微生物对重金属 的去除

微生物处理重金属废水的常规研究进展2010-8-23 来源：谷腾水网点击：37 重金属废水的常规处理方法主要包括：化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、电解法、活性炭和硅胶吸附法和膜分离法等，但这些方法存在去除不彻底、费用昂贵、产生有毒污泥或其他废料等缺点。因此，人们一直致力于研究与开发高效环保型的重金属废水处理技术和工艺。微生物处理法是利用细菌、真菌（酵母）、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和（或）积累废水中的重金属，并通过一定的方法使金属离子从微生物体内释放出来，从而降低废水中重金属离子的浓度。近年来，国际上在微生物处理重金属废水的研究中取得了较多成果，该技术在投资、运行、操作管理和金属回收、废水回用等方面优越于传统的治理方法，展现出广阔的应用前景。我国在微生物处理废水重金属这方面的研究尚处于起步阶段，因此，本文就微生物处理重金属废水的机理及其影响因素做一概述，以期促进国内该领域的研究。 1微生物处理重金属废水的机理 1.1微生物对重金属的吸附作用 微生物的吸附作用是指利用某些微生物本身的化学成分和结构特性来吸附废水中的重金属离子，通过固液两相分离达到去除废水中的重金属离子的目的。生物吸附剂为自然界中丰富的生物资源，如藻类、地衣、真菌和细菌等。微生物结构的复杂性以及同一微生物和不同金属间亲和力的差别决定了微生物吸附金属的机理非常复杂，至今尚未得到统一认识。根据被吸附重金属离子在微生物细胞中的分布，一般将微生物对金属离子的吸附分为胞外吸附、细胞表面吸附和胞内吸附。 1.1.1胞外吸附 一些微生物可以分泌多聚糖，糖蛋白，脂多糖，可溶性氨基酸等胞外聚合物质（extracellularpolymericsubstances，EPS），EPS具有络合或沉淀金属离子作用。如蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物，一些白腐真菌可以分泌柠檬酸（金属螯合剂）或草酸（与金属形成草酸盐沉淀）。Suh等研究发现，当茁芽短梗霉（Aureobasidiumpullulans）分泌EPS时，Pb2 便积累于整个细胞的表面，且随着细胞的存活时间增长，EPS的分泌量增多，积累于细胞表面的Pb2 水平就越高，从最初的56.9上升到215.6mg/g（干重）；当把细胞分泌的EPS提取出来后，Pb2 便会渗透到细胞内，但Pb2 的积累量显著减少（最高量仅为35.8mg/g干重）。 1.1.2细胞表面吸附 细胞表面吸附是指金属离子通过与细胞表面，特别是细胞壁组分（蛋白质、多糖、脂类等）中的化学基团（如羧基、羟基、磷酰基、酰胺基、硫酸脂基、氨基、巯基等）的相互作用，吸附到细胞表面。如将酵母细胞壁上氨基，羧基，羟基等化学基团进行封闭，则会减少其对Cu2 的吸收量，表明这些基团在结合Cu2 方面具有重要的作用，这也间接证明了细胞壁上蛋白质和糖类在生物吸附中的作用。 金属离子被细胞表面吸附的机制包括离子交换、表面络合、物理吸附（如范德华力、静电作用）、氧化还原或无机微沉淀等。不同的微生物对不同金属的吸附作用机制不同（表1）。Kratochvil等认为，离子交换是许多非活性真菌和藻类吸附金属离子的主要机理，主要是细胞表面的羧基，其次是硫酸脂基和氨基在生物吸附中发挥了重要作用。Davis等也认为离子交换是褐藻吸附金属离子的主要机制，特别是以前被认为的物理和化学的结合机制都可以用离子交换来解释。细胞表面功能基团中的氮、氧、硫、磷等原子，可以作为配位原子与金属离子配位络合。例如Zn、Pb可以与产黄青霉（P.chrysogenum）表面的磷酰基和羧基形成络合物，溶液中的阴离子（EDTA、SO42-、Cl-、PO33-等）可以与细胞竞争重金属阳离子，形成络合物，从而降低产黄青霉对Zn、Pb的吸附量，这也间接地说明细胞表面对金属离子的吸附确实存在络合机制。关于氧化还原和无机微沉淀的机制也有少量报道。如Lin采用X 射线衍射（XRD）、红外光谱（IR）以及光电子能谱（XPS）技术，研究了废弃酵母吸附Au3 的过程，发现还原性糖（细胞壁肽聚糖层的多糖水解产物）半缩醛基团中的自由醛基，可以

农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发

国科发资〔2017〕298号附件10 “农业面源和重金属污染农田综合防治 与修复技术研发”重点专项 2018年度项目申报指南 近年来，农业面源和重金属污染问题已成为我国广泛关注的重大农业生态环境问题，对现代农业和社会经济的可持续发展、农业生态环境安全和农产品质量安全构成了严重威胁。十多年的科学研究和大量的实践证明，由于我国农业生态环境的特殊性，照搬国外技术与理论无法切实解决我国农业领域所面临的重大环境和科学问题，难以有效地遏制农业环境污染和日趋加剧的发展态势。 为贯彻十八届五中全会绿色发展理念和《国务院关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革方案的通知》（国发〔2014〕64号）文件精神，落实《全国农业可持续发展规划（2015-2030年）》确定的“保护耕地资源，防治耕地重金属污染”“治理环境污染，改善农业农村环境”重点任务，聚焦我国农业面源和重金属污染问题，按照“基础研究、共性关键技术研究、技术集成创新研究与示范”全链条一体化设计，组织实施了“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”重点专项。 —1—

以我国农业面源污染高发区和重金属污染典型区为重点，以农田面源污染物和重金属溯源、迁移和转化机制、污染负荷及其与区域环境质量及农产品质量关系等理论创新为驱动力，突破氮磷、有毒有害化学生物、重金属、农业有机废弃物等农田污染物全方位防治与修复关键技术瓶颈，提升装备和产品的标准化、产业化水平，建设技术集成与示范基地。到2020年，示范区实现氮磷和农药污染负荷降低20%以上、农药残留率降低30%以上，污染农田重金属有效性降低50%以上、农产品质量符合食品安全国家标准，农业有机废弃物无害化消纳利用率达到95%。 围绕专项总体目标，衔接农业面源和重金属污染防治与修复全产业链三个层次，在2016年、2017已经启动实施26个项目的基础上，2018年度拟发布9个任务方向，其中共性关键技术研究1个任务方向，技术集成创新研究与示范8个任务方向，拟安排国拨经费1.3亿元。 一、共性关键技术研究类 1. 集约化养殖粪污污染综合防治技术与装备研发 研究内容：针对主要畜禽种类集约化养殖过程中粪污环境污染问题，研发主要畜种集约化养殖场规划布局、畜禽厂环保型设施设计、粪污污染控制规程；研发集约化养殖粪污收储运的智能化控制系统及关键技术设备；研发集约化养殖业粪污高效转化利用关键技术及专用设备；研发主要畜种集约化养殖环—2—

石油污染土壤的微生物修复原理

石油污染土壤的微生物修复 一、降解石油烃类化合物的微生物种类 自然界中能够降解石油烃类污染物的微生物种类有数百种，70多属，主要是细菌、真菌和藻类三大类型的生物。 表1 石油烃降解微生物种属 细菌真菌藻类 无色杆菌属枝顶孢属双眉藻属 不动杆菌属曲霉属鱼腥藻属 芽孢杆菌属金色担子菌数小球藻属 色杆菌属假丝酵母属衣藻属 诺卡氏菌属镰刀霉属念珠藻属 放线菌属青霉菌属紫球藻属 ……… 按照分子生物学和遗传学分类，可将降解石油污染物的微生物分为土著微生物和基因工程菌两大类。 二、产生表面活性剂的微生物 生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和疏水基于一体、具有表面活性的代谢产物。 分类典型产物 中性脂类甘油单脂、聚多元醇、其他蜡脂 磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺 糖脂糖酯、糖醇酯、糖苷 含氨基酸脂类脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白 聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白复合物 特殊型全胞、膜载体、Fimbriae 生物表面活性剂优点：1较低的表面张力和界面张力；2无毒或低毒，对环境友好；3可生物降解；4极端环境（温度、pH、盐浓度）下具有很好的专一性和选择性；5不致敏、可消化、可作为化妆品和食品的添加剂；6结构多样，可用于特殊领域 三、微生物降解石油的机制

1.微生物吸收疏水性有机物的机理 图1 微生物吸收疏水性有机污染物的4种摄取途径微生物吸收疏水性有机物的模式有4种：1微生物吸收其附近溶解于水相中的烃类；2细胞直接与石油烃接触。这种作用可以通过改变菌毛或细胞表面的疏水性部分的改造进行调控，提高对有机物的吸附；3通过细胞直接与分散在水相中的石油烃的微米或亚微米液滴接触来吸收；4强化吸收模式，即由于细胞产生的表面活性剂或乳化剂使烃的水溶性增强，微生物表面的疏水性更强，使细胞与烃接触。 丝状真菌主要通过菌丝的吸收作用摄取石油烃。 2.微生物细胞膜转运烃机理 微生物对有机化合物的降解作用是由细胞酶引起，整个过程可分为3个步骤。首先化合物在微生物细胞膜表面吸附（动态平衡过程）；其次吸附在细胞膜表面的化合物进入细胞内；最后化合物进入细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应（快速过程）。 参与第1个步骤还有表面活性剂。 石油进入细胞方式：非特异性接触，被动运输方式。 3.微生物降解石油的机制 石油类物质+微生物+O 2+营养物质→CO 2 +H 2 O+副产物+微生物细胞生物量 微生物利用石油烃类作为碳源和能源，经过一系列氧化、还原、分解、合成等生化作用，将石油污染物最终矿化为无害的无机物的过程。 途径：烷烃→醇→醛→脂肪酸→β氧化乙酸盐→CO 2+H 2 O+生物量 四、典型石油烃的降解途径

金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策(通用版)

( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.

金属矿山土壤重金属污染现状及治理对策 (通用版) 摘要：矿山开采为经济发展提供了资源保证,但同时也带来了一系列生态环境问题。文章介绍了我国部分地区日益发达的金属矿业造成的土壤重金属污染状况,分析了重金属元素的在环境中的存在形态、释放机理、污染特征及其生物危害。指出了金属矿山土壤重金属污染目前尚存在的问题并提出了防治土壤重金属污染的具体措施。 关键词：重金属污染；修复技术；土壤；金属矿山 CurrentSituationofHeavyMetalPollutioninSoils andCountermeasures Abstract：Miningforeconomicdevelopmenttoprovidetheresources,butalsob

ringsaseriesofecologicalenvironmentproblems.Thispaperintro ducestheareaofourcountrypartincreasinglydevelopedmetalmini ngcausedthesoilheavymetalpollutionstatus,analysisofheavyme talelementsintheenvironmentofexistenceform,releasemechanis m,thepollutioncharacteristicsandbiologicalhazards.Metalmin esoilheavymetalpollutionispointedoutexistingproblemsandput sforwardspecificmeasurestocontrolsoilheavymetalpollution. 金属矿山既是资源集中地,又是天然的土水生态环境污染源。在开采过程中流失的重金属Ｐｂ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ等是土水生态环境的重要毒害元素。。随着矿山开采年份的增加,矿山周边土壤环境中重金属不断积累,污染现象日趋严重。重金属进入土壤环境后,扩散迁移比较缓慢,且不被微生物降解,通过溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等过程后,容易形成不同的化学形态。当其在土壤中积累到一定程度时,就有可能通过土壤—植物(作物)系统,经食物链为动物或人体所摄入,潜在危害性极大。因此,金属矿山土壤的重金属污染问题必须引起高度关注,并采取相应措施加以防治。

微生物治理土壤重金属污染

生物技术修复土壤重金属污染 任课教师：XXX 姓名：XXX 学号：XXX 专业：生物科学基地班 年级：XXX 学院：生命科学学院 成绩______________________

土壤重金属污染 摘要：随着社会经济特别是重工业的发展，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。污染治理已成备受关注的焦点。已有许多物理工程、化学修复、生物修复等技术相继涌现。本文就土壤重金属污染的现状、现有生物修复技术做综述。 关键词：重金属污染现状修复技术 Abstract：With the development of social economy especially heavy industry, the situation of soil heavy metal pollution is becoming more and more control has become the focus of the are many physics engineering, chemical remediation, bioremediation technology have article reviews the current situation, the existing soil heavy metal pollution bioremediation technology. Keyword：Heavy metal pollution status quo Technology to repair 前言：随着工农业的发展，土壤重金属污染问题日益严重，土壤中过量的重金属会被植物吸收到体内，通过食物链和生物富集作用对人体健康造成巨大危害。治理土壤环境重金属污染问题已成为当今的研究热点，而物理化学修复手段显然不能快速高效地解决这一难题，生物修复因其廉价、环境友好而备受青睐。[1] 1.现状 国内重金属污染现状 重金属资源是国民经济发展的基础和重要组成部分,一方面重金属资源的开发为我国社会经济的快速发展做出了巨大的贡献,另一方面大量的重金属资源开发活动势必造成严重的重金属污染,尤其是乡镇、个体矿山的开发,由于其各方面的技术、设备简陋,环保意识缺乏等原因对环境的破坏和污染是特别严重,甚至引发严重的环境污染事件,直接威胁到人类的生命安全. 中国的土壤重金属污染已较为严重和普遍，污染源主要是污灌、金属矿开采、冶炼与

污染土壤微生物修复技术研究进展

污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚

土壤重金属污染现状及其治理方法

论文课题土壤重金属污染现状及其治理方法 小组组长12549025 李思远 小组成员12549026 李康 12549028 王鑫 12549030 吴义超 土壤重金属污染现状及其治理方法随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内

国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%，其中轻度污染46.7%，中度污染9.7%，严重污染8.4%。 华南部分城市50%的耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属污染；长三角地区有些城市大片农田受多种重金属污染， 10%的土壤基本丧失生产力。 2005年，长三角等地土壤重金属污染严重的情况，曾见诸报端，并引发舆论普遍关注和争议。土壤污染立法迫在眉睫。 对浙北、浙东和浙中的236.5万公顷农用地调查发现，不适合种农作物的农用地面积为47.2万公顷，占20%；浙北、浙中、浙东沿海三个区域中，属轻度、中度与重度重金属污染的面积分别占38.12%、9.04%、1.61%，城郊传统的蔬菜基地、部分基本农田都受到了较严重的影响。 第九届亚太烟草和健康大会中一项名为《中国销售的香烟：设计、烟度排放与重金属》的研究报告称：13个中国品牌国产香烟中铅、砷、镉等重金属成分含量严重超标，其含量最高超过拿大产香烟3倍以上！ 2009年8月，陕西凤翔县发现大量儿童血铅含量严重超标，后确认是附近的陕西东岭冶炼公司的铅排放所导致。 1.2国外 英国早期开采煤炭、铁矿、铜矿遗留下的土壤重金属污染经过300年依然存在。1996到1999年间，英格兰和威尔士尝试挖出污染土壤并移至别处，但并未根本解决问题。从20世纪中叶开始，英国陆续制定相关的污染控制和管理的法律法规，并进行土壤改良剂和场地污染修复研究。 日本的土地重金属污染在上世纪六七十年代非常严重。其经济的快速增长导致了全国各地出现许多严重环境污染事件，被称为四大公害的痛痛病、水俣病、第二水俣病、四日市病，就有三起和重金属污染有关。 荷兰在工业化初期土地污染问题严重。从20世纪80年代中期开始，加强土壤的环境管理，完善了土壤环境管理的法律及相关标准。国土面积4.15万平方

微生物在水体重金属污染治理中的应用

国外医学医学地理分册 2006年3月第27卷第1期 微生物在水体重金属污染治理中的应用 郑玉建,张杰,依不拉音 (新疆医科大学公共卫生学院,乌鲁木齐830054) 摘要:介绍重金属废水微生物处理技术的一般原理、研究现状及应用前景,指出了微生物 处理技术的特点和优越性。 关键词:微生物;重金属;废水处理 中图分类号:X172 The application of microorganismin the treatment for heavy metal wastewater ZHENG Yu2jian ,ZHANGJie , YI Bu2la2yin (TheDepartment of Public Health in Xinjiang Medical University ,Urumqi 830054,China) Abstract :Thethesis introduces the general principlesof the microorganism treatment technology for heavy metal waste2water and present research situation and application prospects. Point out the characteristic and su2 periorities of microorganism treatment techniques. Key wor ds:microorganism;heavy metals;wastewater treatment 水中重金属的传统处理方法包括化学沉淀法、 离子交换法、活性炭和硅胶吸附法以及膜分离法等。 他们各有优缺点,但是在处理含有较低浓度的重金 属离子废水时,其操作费用和原材料成本相对较高。 而生物处理方法因其成本低、效率高、容易操作、无 二次污染等优点而成为治理水体重金属污染研究中 的一个热点。生物处理法是利用细菌、真菌(酵母)、 藻类等的生命活动过程,通过将废水中的重金属沉 淀、吸附吸收、降低其毒性从而达到治理重金属废水 的目的。国外利用藻类治理重金属方面的研究始于 70年代,已有大量的研究报道,而利用微生物处理 废水重金属到了90年代才受到重视。目前,国内在 这方面的研究尚不多见。本文就微生物处理技术在 污水重金属治理中的应用及前景做简要的概述。 1 微生物的吸附作用 微生物吸附法是利用具有吸附重金属特性的微 生物材料来吸附水溶液中的重金属。与离子交换树 脂等传统的处理方法相比,微生物吸附法具有来源 用Ca2+、Na+溶液预处理后的真菌生物材料吸附 收稿日期:2005206216 作者简介:郑玉建(1955-),男,教授,博士生导师,主要从事环 境与健康研究。 · 文献标识码:A 文章编号:100128883(2006)0120039204 丰富、成本低、处理低浓度重金属污染的废水效果好 等优点。 111 吸附作用机制 研究表明,细菌、真菌等微生物具有吸附重金属 离子的功能。微生物活细胞吸附重金属的过程由两 个阶段组成,即胞外吸附和胞内转移。首先重金属 不依靠细胞代谢直接结合在细胞表面,其速度相当 快。随后被吸附的金属被缓慢转移进入胞内,这是 一个主动的,与代谢有关的过程。而非活性的微生 物只有表面吸附〔1～5〕。王亚雄等〔6〕对产碱假单胞菌 和藤黄微球菌对Cu2+ ,Pb2+的吸附特性研究表明, 两者对Cu2+、Pb2+的吸附速度很快,3min 内细菌 对金属离子的吸附量达到总吸附量的75%,然后吸 附速度逐渐降低。 微生物细胞表面吸附主要是由金属离子与细胞 表面活性基团中的质子进行离子交换而完成的。在 密闭系统中进行的实验结果显示,用酸洗过的生物 量吸附重金属的过程中,能降低溶液的p H 值〔7〕。 Zn2+、Pb2+等重金属时,随着溶液中重金属浓度的 降低,Ca2+、Na+的浓度反而增加,而且生物材料所 ·

微生物修复技术与环境的关系

微生物与生态环境的关系 ——生物修复技术与生态环境 田文涛 化工与制药专业理工1005班学号100150135 指导教师刘雪玲 摘要 微生物是自然生态链中重要的一环，是必不可少的，它们对化学元素在自然界中循环、高分子物的合成与降解、甚至对无机物质形成、能量物质的储存、细胞基因储存复制及未知的方面等具有重要贡献。它的作用是呈两方面的：有益于人类的和病原的。 微生物与人类的生活密切相关，在生态环境中发挥着重要的作用。生物修复技术已成功应用对于修复污染环境，并取得很好的成果。本文介绍了生物修复技术，着重叙述了微生物修复技术极其应用，从而说明了微生物在生态环境中的重要性和相关研究进展。 关键词：微生物生物修复技术生态环境保护

前言 生物修复( bioremediation) 技术是指利用特定的生物吸收、转化、清除或降解环境污染物, 从而修复被污染环境或消除环境中污染物, 实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。它是一类低耗能、高效和环境安全的环境生物技术。它主要是利用土著微生物的代谢能力、活化土著微生物降解能力或者添加具有高速分解难降解化合物能力的特定微生物, 针对不同的污染环境, 可利用不同的修复微生物及改善其生长条件。生物修复技术又包括动物修复、植物修复、微生物修复等技术，其中犹以微生物修复重要。本文主要叙述了微生物修复技术的定义与应用，从而介绍了微生物对污染环境修复中的研究进展。 持久有机污染物主要有有机磷农药、芳香族类化合物、卤代有机化合物等，它们在大气、水环境、土壤中广泛存在，对人类产生了巨大威胁。这些环境有机污染物通常被认为是环境外来化合物,一般天然微生物由于缺乏与之降解相适应的完整酶系统,所以表现出难以生物降解。但是在长期的接触驯化过程中,微生物的遗传变异和质粒传递特性,使很多微生物具有了降解或部分降解的能力。下面讨论一下人们所关注的有机磷农药的微生物降解。 据研究，假单胞菌及黄杆菌等均能产生一种高水平组合型表达的膜结合性有机磷水解酶,该酶对多种对硫磷结构的化合物都有降解活性,其pH、温度的范围广,稳定性强,底物范围广泛,可裂解包括P - O, P - F, P - CN, P - S等化学键。自可以从上两种微生物中将有机磷水解酶提纯起,人们尝试了借助固定化方法进行有机磷水解酶的应用,载体先是选用三苯甲基琼脂糖,依赖疏水作用将酶分子固定其上,而降解反应体系中补充的为增大农药溶解度的有机溶剂会引起酶与载体的解吸效应。为此将载体改用为聚酰胺纤维,采用共价结合法获得了良好的固定效果。 因微生物生长周期较长,酶纯化效率又低、成本高,无法广泛地应用于生产。人们便将更多的目光集中在大肠杆菌宿主的表达系统上,使用强启动子lac实现有机磷水解酶大肠杆菌细胞表面高水平的表达,然后固定化细胞,发展成为生物反应器。 土壤受到重金属污染后, 可能导致重金属在农作物体内积累, 造成食物链

土壤重金属污染现状及其治理方法

土壤重金属污染现状及其治理方法摘要随着社会的快速发展，土壤重金属污染日益严重。针对此，涌现了许多修复技术，而生物修复前景广阔，正日益受到重视。 关键词土壤重金属污染生物修复超积累植物 Abstract: With the rapid development of the society, the heavy metal pollution of the soil is growing worse and worse. Facing this situation, there have been many repairing technologies. The Bioremediation has a broad prospect and is at a premium. Keywords:heavy metal pollution of the soil；Bioremediation；hyper accumulator 现代工农业等快速发展的同时，土壤重金属污染的形势也越来越严峻。其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这些，都阻碍了生物修复的大规模应用。 土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As，以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。 1现状 1.1国内 国家环境保护部抽样监测30万公顷基本农田保护区土壤，发现有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。 据国土资源部消息，目前全国耕地面积的10%以上已受重金属污染，约有1.5亿亩，污水灌溉污染耕地3250万亩，固体废弃物堆积占地和毁田200万亩，其中多数集中在经济相对发达地区。 据我国农业部调查数据，在全国约140万公顷的污灌区中，受重金属污染的

浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术

浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术 土壤是一个开放的缓冲动力学系统，承载着环境中50%～90%的污染负荷[1-2]。随着矿产资源开发、冶炼、加工企业等规模的扩大以及农业生产中农药、化肥、饲料等用量的增加和不合理的使用，致使土壤中重金属含量逐年累积，明显高于其背景值，造成生态破坏和环境质量恶化，对农业环境和人体健康构成严重威胁。重金属在土壤中移动性差、滞留时间长、难降解，可以通过生物富集作用和生物放大作用进入到农牧产品中[3]，从而影响产出物的生长、产量和品质，潜在威胁人体健康[4]。本文对我国土壤重金属污染现状进行了简要分析，概述了土壤中重金属的来源，简单介绍了物理修复、化学修复和生物修复技术在土壤重金属污染修复方面的研究进展，以期为土壤重金属污染修复提供参考。 1我国土壤重金属污染现状 随着矿山开采、冶炼、电镀以及制革行业的蓬勃发展，一些企业盲目追逐经济利益，轻视环境保护，再加上农药、化肥、地膜、饲料添加剂等的大量使用，我国土壤中Pb、Cd、Zn等重金属的污染状况日益严重，污染面积逐年扩大，危害人类和动物的生命健康。据报道，2008年以来，全国已发生100余起重大污染事故，其中Pb、Cd、As等重金属污染事故达30多起。据2014年国家环境保护部和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤环境总状况体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的点位超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。据农业部对我国24个省市、320个重点污染区约548 万hm2土壤调查结果显示，污染超标的大田农作物种植面积为60万hm2，其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80%以上，尤

浅谈微生物在环境污染治理中的作用

浅谈微生物在环境污染治理中的应用 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前及待解决的重要问题。 微生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以受无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视，从根本上体现了可持续发展的战略思想。 应用微生物的高效降解、转化能力治理环境污染，在污水治理、固体废弃物处理、重金属降解、化合物分解、石油修复等方面均取得了良好的效果。其治理过程分为：①高效生物降解能力和极端环境微生物的筛选、鉴定；②污染物生物降解基因的分离、鉴定和特殊工程菌的构建；③生物恢复的实际应用和工程化。 一、污水治理 环境中的污染物，在自然界中经过迁移、转化，绝大多数将归入水体，引起水体不断受到污染的胁迫。尤其是高浓度生活污水和工业废水的大量倾入，使水体富营养化现象日趋严重。通常情况下，只要这种污染不超过阀值，污染的水体在物理、化学和生物的综合作用下，是可以得到净化的，这种净化主要源于水体中的微生物能直接或间接地把污染物作为营养源，在满足微生物生长需要的同时，又使污染物得以降解，达到净化水质的目的。 二、固体废弃物治理 固体废弃物污染严重影响我国的环境质量。我国同体废弃物年产量数目极大。造成的经济损失每年达千亿元以上。目前我国处理城市垃圾的方法主要是填埋、堆放和焚烧。填埋、堆放既占用土地资源，又会使有害物质渗漏、扩散，造成二次污染。固体废弃物焚烧产生的二嚼英等有害物质会严重危害人类的健康与生产。利用微生物分解固体废弃物中的有机物，从而实现其无害化和资源化，是经济而有效的处理同体废弃物方法。微生物技术治理同体废弃物的优势是：可以有选择地浓缩或去除污染物：节省运营和投资成本：废物总体积显著降低：可以将废弃物转化为再利用资源。其缺点在于反应速度慢，某些同体废弃物难以降解。尽管如此，人们相信生物降解中存在的问题会随着对微生物研究的深入很快得到解决．

河北省农田土壤重金属污染修复技术规范

河北省地方标准 河北省农田土壤 重金属污染修复技术规范 （征求意见稿） 河北农业大学 二〇一四年九月 目次 1范围 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。2规范性引用文件. (2)

3术语和定义.................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1农田土壤 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.2土壤重金属污染 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3重金属污染场地 (2) 3.4土壤修复 (2) 3.5土壤修复技术 (2) 3.6修复模式 (2) 4土壤重金属污染程度等级划分 (2) 4.1 土壤重金属污染程度评价方法 (2) 4.2土壤重金属污染评价分级标准 (3) 5土壤重金属污染修复技术要点和适用范围.............................................. 错误！未定义书签。 5.1工程修复技术....................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2物理化学修复技术 (4) 5.3生物修复技术 (4) 5.4农业生态修复技术 (4) 5.5与土壤重金属污染程度相适合的修复技术 (4) 6基本原则和工作程序 (4) 6.1基本原则 (4) 6.2确认重金属污染场地的条件和污染程度 (4) 6.3确定预修复目标和修复模式 (5) 6.4 筛选修复技术 (5) 6.5 制定技术方案 (6) 6.6 编制技术方案 (6) 7监测与分析方法 (6) 7.1监测 (6) 7.2分析方法 (6) 8标准实施与监督 (6)

重金属污染的微生物修复及一般性分析

重金属污染的微生物修复及一般性分析 环境科学系陈汉忱苏冠勇汪渝松姜炳棋 摘要：耐受重金属微生物资源的筛选与分子鉴定及抗性研究；SBR工艺去除城市污泥 中重金属的研究；固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用；汞对有效微生物 的毒性效应。 关键词难受重金属微生物SBR工艺固化微生物技术汞毒性 正文 微生物技术在环境方面的应用越来越广泛并且日益成熟，采用微生物处理重金属污染技术还不是很成熟，下面将从四个方面逐步探讨微生物处理重金属污染技术的可行性、方法、一些具体的应用实例以及一些关键的影响因素。 耐受重金属微生物资源的筛选与分子鉴定&抗性研究 首先应对微生物处理进行预先的筛选和条件最优化试验，而且如有必要，应作微生物重金属抗性研究 [例]吸附重金属离子菌种的筛选及其吸附试验研究 实验步骤：从汽车制造厂排污口采集废水及污泥样品进行富集、分离纯化，筛选出可吸附重金属的菌种。进行吸附实验后测定重金属离子浓度。将一定量的溶液溶解在一定量的去离子水中，用ICP测定其浓度。从上述吸附实验中选择出吸附重金属离子效果最好的菌种。接入到50mL模拟重金属离子水溶液中。在一定条件下进行吸附，测定重金属离子的残留浓度。 实验结果： （1）菌体本身的影响

（2）pH的影响 由图2可以看出，pH值为5时WNO4对于Pb2+的吸附效果最好，其吸附率为97.1%。 重金属抗性形成的可能机制：生物吸附作用在细菌、真菌和藻类细胞上有许多结构组分具有结合重金属的能力，大量研究证实，胞外多糖带有负电荷，可以作为重金属的有效生物吸附剂，阻止重金属离子进入细胞。将动胶菌属的细菌产生的胞外多糖萃取并除去，会大大降低细菌吸附重金属的能力，进而增加其对金属的敏感性；其它蓝细菌、藻类和真菌也可

土壤重金属污染及治理修复技术

土壤重金属污染及治理修复技术 摘要：由于冶炼、电镀、制革和电子等工业中三废的排放，以及各种金属矿山开采活动的增多，导致含有很多重金属的物质进入土壤，并由土壤间接进入周围的环境中，给周围环境造成很大的破坏，同时也在危害着人类的健康。本文重点讲述了土壤中重金属的存在形式和转移形式，并系统地介绍了传统的重金属污染修复技术和新型的重金属污染修复技术。 关键词：土壤;重金属污染;治理修复技术 1、土壤中的重金属存在形态和转移形式 重金属物质在土壤介质中的存在形态是衡量其对周围环境影响程度的关键指标，重金属在土壤中的主要存在形态有自由离子形态、可溶化合物形态、可交换离子形态、有机束缚形态或与其它离子形成氧化物硅酸盐氮化物等形态。一般情况下，可以通过重金属形态的探测和提取法将一些交换态和结合态的或者残渣态的金属络合物进行提取和分析，可用于这类技术方法提取的重金属有铅、镉、铜、锌等。[1]目前已知的重金属在土壤中有三种迁移方式，即由于植物对周围金属离子有吸附作用，重金属离子被移入植物体内，并随着食物链进入动物或人体内，也可能会随着植物的枯萎和腐朽再次回到土壤中。一些重金属物质以离子形式存在于地

下水和河流中，并随地下水和河流的四处流动而进行扩散，这就加重了对重金属污染进行治理的难度。最后一种方式就是重金属物质残留在土壤中，随着时间的推移慢慢氧化作用或者进行其他化学作用，在化学作用后与其他物质进行化合，最后将毒害作用减少。 2、传统的土壤重金属污染修复技术 2.1物理化学修复技术 物理化学修复过程即通过各种物理和化学手段从土壤 中除去或者分离含重金属的污染物，比如利用淋洗液将土壤中的固相重金属转移到土壤的液相中，再利用络合或者沉淀的方法使土壤富集，然后将富集液中含重金属的沉淀进行过滤并除去。在进行淋洗时，淋洗剂的选择是非常关键的问题。除此之外，可以用电动修复的方法，就是在固液相的土壤中插入电极，利用重金属导电性的原理，充分在电场的作用下引导并从土壤中移动出。然后进行筛选和过滤。也可以利用重金属与某些非金属阴离子在土壤中化合形成化合物的方法，在土壤中掺入适量的含有非金属阴离子的物质，使重金属阳离子和非金属阴离子不易分解的无害的化合物，或者可直接分离提取的化合物[2]。 2.2农业化学修复技术 农业化学修复技术就是采用大面积种植一些可以对重 金属物质进行有利吸收的农作物，从而利用植物自身的吸收

微生物处理重金属污染

微生物处理重金属污染 摘要：重金属污染的修复是目前研究的热点之一，其中生物治理技术尤其得到了广泛关注。利用菌类微生物的表面结构特性及其生化代谢作用，通过生物化学法、生物絮凝法等将重金属元素分离或降低其毒性，可达到治理污染的目的。基因工程技术在这一领域的应用，加强了菌类和微藻的吸附、代谢、絮凝功能，提高了重金属污染的处理能力。固定化技术的应用提高了治理重金属污染的效率及稳定性，有力地推动了重金属微生物治理技术的发展。文章综述了近年来国内外在利用微生物及植物技术治理重金属污染方面的研究进展，并对其发展方向进行了展望。 关键词：重金属；微生物；研究现状；应用前景 Review on Microbiological for Heavy Metal Pollution LI Dong-xiao Abstract：Development in the treatment of heavy metal pollution at home and abroad by means of microbiological techniques were summarized，and present studies and application prospects of Biological chemical method，Biological flocculation method. the application of gene engineering technique and immobilized microorganism technique to heavy metal pollution treatment were introduced. The prospects of development of treatment technology for heavy metal pollution were also discussed. Key words：heavy metal pollution；microorganism；status; review 1.前言 由于工业的发展,重金属的使用越来越广泛,伴随而来的重金属污染问题也日趋严重。特别是重金属废水,因其中的铅、铬、镉等可通过食物链最终在生物体内累积,破坏正常的生理代谢活动甚至产生“三致”(致癌、致畸、致突变)作用,而成为一种对生态环境危害极大的工业废水。因此,寻找一种能有效地治理重金属废水污染的技术已显得紧迫而重要。 治理重金属的传统方法有:中和沉淀法、化学沉淀法、氧化还原法、气浮法、电解法、蒸发和凝固法、离子交换法、吸附法、溶剂萃取法、液膜法、反渗透和电渗析法等。它们各有优点,但又不同程度地存在着投资大、能耗高、操作困难、易产生二次污染等不足,特别是在处理低含量重金属污染时,其操作费用和原材料成本相对过高[1]。利用微生物体系制备的生物吸附剂处理和回收重金属,是目前实践证明最有发展前途的一种新方法。它与传统的处理方法相比,具有以下优点[2]: (1)在低浓度下,金属可以被选择性地去除; (2)节能,处理效率高; (3)操作时的pH值和温度条件范围宽; (4)易于分离回收重金属; (5)吸附剂易再生利用; (6)对钙、镁离子吸附量少;(7)投资小,运行费用低,无二次污染。 2. 重金属污染的微生物处理方法