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生物修复

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Naturally occurring microbial consortia have been utilized in a variety of bioremediation processes. Recent developments in molecular microbial ecology offer new tools that facilitate molecular analyses of microbial populations at contaminated and bioremediated sites. Information provided by such analyses aids in the evaluation of the effectiveness of bioremediation and the formulation of strategies that might accelerate bioremediation.

Addresses

Marine Biotechnology Institute, Kamaishi Laboratories,

3-75-1Heita, Kamaishi, Iwate 026-0001, Japan;

e-mail: kazuya.watanabe@kamaishi.mbio.co.jp

Current Opinion in Biotechnology2001, 12:237–241

0958-1669/01/$ — see front matter

Abbreviations

AOB ammonia-oxidizing bacteria

DGGE denaturing gradient gel electrophoresis

FISH fluorescence in situ hybridization

PAH polycyclic aromatic hydrocarbon

TCE trichloroethylene

TGGE temperature-gradient gel electrophoresis

Introduction

Bioremediation is a technology that utilizes the metabolic potential of microorganisms to clean up contaminated environments. One important characteristic of bioremedi-ation is that it is carried out in non-sterile open environments that contain a variety of organisms. Of these, bacteria, such as those capable of degrading pollutants, usually have central roles in bioremediation, whereas other organisms (e.g. fungi and grazing protozoa) also affect the process. A deeper understanding of the microbial ecology of contaminated sites is therefore necessary to further improve bioremediation processes.

In the past two decades, molecular tools, exemplified by rRNA approaches, have been introduced into microbial ecology; these tools have facilitated the analysis of natural microbial populations without cultivation. Microbiologists have now realized that natural microbial populations are much more diverse than those expected from the catalog of isolated microorganisms. This is also the case for pollutant-degrading microorganisms, imply-ing that the natural environment harbors a wide range of unidentified pollutant-degrading microorganisms that have crucial roles in bioremediation. This article summa-rizes the results of recent studies of microbial populations that are relevant to bioremediation.

Molecular ecological information is thought to be useful for the development of strategies to improve bioremedia-tion and for evaluating its consequences (including risk assessment). Molecular tools are especially useful in bioaugmentation, in which exogenous microorganisms that are introduced to accelerate pollutant biodegradation need to be monitored. This article discusses recent examples of the successful application of molecular ecological tools to the study of bioremediation.

Microorganisms relevant to methane oxidation T raditionally, studies on pollutant biodegradation have been initiated by the isolation of one or more microorgan-isms capable of degrading target pollutants; however, conventional isolation methods have resulted in the isola-tion of only a fraction of the diverse pollutant-degrading microorganisms in the environment. In addition, most iso-lated organisms have shown pollutant-degradation kinetics that differ from those observed in the environment [1]. For example, laboratory-cultivated methanotrophs exhibit half-saturation constants for methane oxidation which are one to three orders of magnitude higher than those observed in soil. Using molecular phylogenetic analyses of isotope-labeled DNA, Radajewski et al.[2??] successfully identified two novel methanotrophs that actively degrade methane under environmental conditions. Molecular approaches that target the 16S rRNA gene (16S rDNA) and genes encoding enzymes involved in key metabolic steps (e.g. those encoding particulate methane mono-oxygenase) have been applied to the analysis of methanotrophs in rice field soil [3], lake sediments [4] and forest soil [5]. Methanotrophs are considered to be impor-tant for reducing the emission of methane, a greenhouse gas, from soil and sediment. In addition, methanotrophs co-metabolize trichloroethylene (TCE); therefore, TCE bioremediation often employs methane injection as a means to stimulate the TCE-degrading activity of indige-nous methanotrophs (i.e. methane biostimulation). Methanotrophs which occurred at a methane biostimula-tion site were recently analyzed using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of polymerase chain reaction (PCR)-amplified 16S rDNA and soluble methane monooxygenase gene fragments [6].

Marine petroleum hydrocarbon degradation Molecular ecological approaches have also been used to analyze bacterial populations that occur in petroleum-conta-minated marine environments. Spilled-oil bioremediation experiments conducted at a sandy beach found that phylo-types affiliated with the αsubclass of Proteobacteria (α-Proteobacteria) appeared in the DGGE fingerprints obtained for oiled plots but not in those for unoiled plots [7?], suggesting their importance in spilled-oil bioremediation. Another oil-spill experiment conducted at a beach in the Norwegian Arctic showed that 16S rDNA types affiliated with the γ-Proteobacteria, especially those belonging to the Pseudomonas and Cycloclasticus groups, were abundant in

Microorganisms relevant to bioremediation Kazuya Watanabe

fertilized oil sands [8]. Microbial populations which occurred in seawater after supplementation with petroleum and inor-ganic fertilizers have been analyzed using rRNA approaches; it was reported that bacterial populations belonging to the α-Proteobacteria[9] and the genus Alcanivorax[9,10] showed accelerated growth. These studies have indicated that some groups of bacteria commonly occur in oil-contaminated marine environments, although other populations change under different environmental conditions.

Anaerobic petroleum hydrocarbon degradation As petroleum hydrocarbons are persistent under anaerobic conditions, their contamination of groundwater is a serious environmental problem. The microbial diversity in a hydro-carbon- and chlorinated-solvent contaminated aquifer undergoing intrinsic bioremediation was assessed by cloning and sequencing bacterial and archaeal 16S rDNA fragments [11]. This study detected phylotypes that were closely relat-ed to Syntrophus spp. (anaerobic oxidizers of organic acids with the production of acetate and hydrogen) and Methanosaeta spp. (aceticlastic methanogens), suggesting their syntrophic association. Phylotypes affiliated with candi-date divisions (that do not contain any isolated organisms) were also obtained in abundance from the contaminated aquifer [11], although their physiology is completely unknown. A similar syntrophic association of bacteria and archaea has also been reported in a methanogenic enrich-ment that slowly degrades hexadecane [12]. Likewise, a toluene-degrading methanogenic consortium was character-ized by rRNA approaches [13]. The consortium comprised two archaeal species related to the genera Methanosaeta and Methanospirillum, and two bacterial species, one related to the genus Desulfotomaculum and the other unrelated to any pre-viously described genus. Fluorescence in situ hybridization (FISH) with group-specific rRNA probes was used to ana-lyze a denitrifying microbial community degrading alkylbenzenes and n-alkanes [14]; the Azoarcus/Thauera group was found to be the major bacterial group. Bacteria affiliated with the ε-Proteobacteria were found to grow in petroleum-contaminated groundwater which accumulated at the bottom of underground crude-oil storage cavities [15]. Microbial communities associated with anaerobic benzene degradation under Fe(III)-reducing conditions in a petroleum-contaminated subsurface aquifer were also analyzed by DGGE analysis [16], and it has been suggested that Fe(III)-reducing Geobacter spp. have an important role in the anaerobic oxidation of benzene. The available electron acceptors are the principal determinants for the types of microorganisms that occur in anaerobic environments, and microbial populations identified in the above papers are con-sidered important for petroleum hydrocarbon degradation in subsurface environments under the respective conditions. On the basis of these results, future developments in anaer-obic hydrocarbon bioremediation are anticipated [17]. It is noteworthy that phylotypes that are only distantly related to known genera are often detected as major members of the anaerobic communities, suggesting that parts of anaerobic hydrocarbon biodegradation processes remain unidentified. Polycyclic aromatic hydrocarbon degradation Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are compounds of intense public concern owing to their persistence in the environment and potentially deleterious effects on human health [18]. A soil-derived microbial consortium capable of rapidly mineralizing benzo[a]pyrene was analyzed by DGGE profiling of PCR-amplified 16S rDNA fragments [19]. The analysis detected 16S rDNA sequence types that represented organisms closely related to known high mol-ecular weight PAH-degrading bacteria (e.g. Burkholderias, Sphingomonas and Mycobacterium), although the degradation mechanisms have yet to be resolved. In soil environments, the reduced bioavailability of PAHs due to sorption to nat-ural organic matter is an important factor controlling their biodegradation [20]. Friedrich et al.reported that different phenanthrene-degrading bacteria occurred in soil enrich-ments when different sorptive matrices were present [21?]. It has also been shown that the application of surfactants to soil enrichments that degrade phenanthrene and hexa-decane altered the microbial populations responsible for the degradation [22]. These results have common implica-tions for bioremediation; that is, nature harbors diverse microbial populations capable of pollutant degradation from which a few pollutant-degrading populations are selected according to bioremediation strategies.

Metal bioremediation

Because of its toxicity, metal contamination of the environ-ment is also a serious problem. Recent studies have applied molecular tools to the analysis of bacterial [23,24] and archaeal populations [25] that are capable of surviving in metal-contaminated environments. Bacterial communities in soil amended for many years with sewage sludge that contained heavy metals were assessed using rRNA approaches, including FISH and cloning and sequencing [23]. The study found that two sequence groups affiliated with the α-Proteobacteria and Actinobacteria were frequently obtained from clone libraries from the metal-contaminated soil, although most Actinobacteria sequences showed low similarity (<85%) to the sequences of any hitherto cultured actinomycete. The detoxification machineries that some of these organisms may have are considered useful for metal bioremediation, and comparisons with the machineries of previously isolated metal-resistant bacteria may yield inter-esting results. Recently, heavy-metal-tolerant Ralstonia eutropha was genetically engineered to express mouse met-allothionein on the cell surface [26]. It was demonstrated that the inoculation of Cd2+-polluted soil with the geneti-cally engineered Ralstonia significantly decreased the toxic effects of the heavy metal on the growth of tobacco plants. Waste treatment

Microbial consortia involved in wastewater treatment have been a major subject of microbial ecology, and many papers have been published in which molecular tools were used for community analyses. Bacterial community struc-tures and physiological states within an industrial phenol bioremediation system were recently analyzed [27?].

238Environmental biotechnology

Comparisons made between the amounts of group-specific rRNAs and the process chemistry enabled the authors to identify some phylogenetic groups of bacteria important for the process performance. The phylogenetic diversity of bacterial communities supported by a seven-stage, full-scale bioreactor used to treat pharmaceutical wastewater was studied using PCR-based techniques (i.e. DGGE fin-gerprinting and cloning of 16S rDNA fragments [28]). These two techniques detected similar phylotypes, although they failed to concede on their relative distribu-tion, suggesting difficulties in quantitative interpretation based on these methods. A combination of 16S rDNA cloning, hybridization with oligonucleotide probes for ammonia-oxidizing bacteria (AOB) and sequencing of the hybridization-positive clones suggested that novel Nitrosospira-like populations were the major AOB in a rhi-zosphere zone used to treat wastewater (rhizoremediation) [29]. T o identify microbial populations responsible for phosphorus removal in activated-sludge, the structure of the bacterial population was analyzed by FISH during the operation of a laboratory-scale reactor with various phos-phorus removal rates [30,31]. FISH has also been used to analyze microbial populations in mesophilic and thermo-philic sludge granules [32], foaming activated-sludge [33] and bulking activated-sludge [34].

Temperature-gradient gel electrophoresis (TGGE) of PCR-amplified 16S rDNA fragments was used to identify the major phylotypes in phenol-digesting activated-sludge. Physiological characterization of isolated bacteria corre-sponding to these phylotypes identified microbial transition that caused a failure in the phenol treatment [35?]. The ecological information obtained in this study was successfully used to develop a countermeasure against the failure in the phenol treatment [36]. These papers present successful examples which showed the utility of molecular ecological approaches for manipulating microbial consortia for bioremediation. Bioaugmentation

The introduction of exogenous microorganisms into envi-ronments (bioaugmentation) has been used in an attempt to accelerate bioremediation. It is desirable that the fate of an introduced organism be monitored in order to prove its contribution to pollutant degradation and to assess its influence on the ecosystem. Molecular tools have been used for this purpose. DGGE/TGGE fingerprinting of 16S rDNA fragments has been used to examine the effects of bioaugmentation on indigenous bacterial community structures in a range of situations: a laboratory-scale semicontinuous activated-sludge system loaded with 3-chloroaniline [37]; experimental model sewage plants subjected to shock loads of chlorinated and methylated phenols [38??]; and in 2,4-dichlorophenoxyacetic-acid-contaminated soil horizons [39]. Quantitative PCR assays targeting catabolic genes [40,41] and gyrB(the gene coding for the subunit B protein of DNA gyrase)[42] have successfully been used to monitor the fates of introduced bacteria in complex microbial communities (e.g. those in activated-sludge and in soil). In some cases, where geneti-cally modified organisms were utilized, bioaugmentation improved pollutant-biodegradation rates in the environ-ment due to the establishment of transconjugants capable of degrading the pollutants rather than the direct contribu-tion of the inoculated organisms [39,43].

Conclusions

Bioremediation is still considered to be a developing tech-nology. One difficulty is that bioremediation is carried out in the natural environment, which contains diverse uncharac-terized organisms. Most pollutant-degrading microorganisms isolated and characterized in the laboratory are now thought to make a minor contribution to bioremediation. Another difficulty is that no two environmental problems occur under completely identical conditions; for example, variations occur in the types and amounts of pollutants, climate condi-tions and hydrogeodynamics. These difficulties have caused the bioremediation field to lag behind knowledge-based technologies that are governed by common rationales.

As summarized in this review, information on microbial populations relevant to bioremediation is accumulating rapidly with the aid of molecular ecological approaches. Although our knowledge is not yet complete, it is time to initiate more comprehensive approaches to find common rationales in bioremediation. In some cases, for example, marine petroleum bioremediation, we have already found that similar bacterial populations occur even at geographi-cally distant sites. Understanding the physiology and genetics of such populations may prove very useful to assess and improve bioremediation. Most importantly, we need to identify general aspects in certain types of bioremediation. For this purpose, I wish to propose the construction of a database that collects the results of molecular ecological assessments of contaminated and bioremediated sites. The database would provide biore-mediation with ecological backgrounds and, in concert with currently available databases relevant to bioremedia-tion, would facilitate the development of commonly applicable schemes for certain types of bioremediation. Acknowledgements

The author wishes to acknowledge the support provided by the New Energy and Industrial T echnology Development Organization (NEDO). Thanks are also given to Shigeaki Harayama and Robert Kanaly for critical reading of this manuscript.

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Microorganisms relevant to bioremediation Watanabe 241

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

环境生物修复

复习题一、名词解释 1、生物修复（Bioremediation）也称生物整治、生物补救，是指利用微生物、植物或动物，吸收、转化受污染场地（水体、土壤）中的有机污染物或其他污染物，去除其毒性，使受污染场地恢复生态功能的一种生物处理过程。 2、环境生物技术直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能．建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统，称之为环境生物技术。 3、膜污染膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。 4、稳定塘处理技术净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中作、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稳定塘的分类常按塘内的微生物类型、供氧方式和功能等进行划分可分为好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘和深度处理塘。 5、植物促进以植物忍耐、分解或超量积累某种或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一项环境污染治理技术。6、湿地处理系统湿地处理系统是利用湿地对污水进行处理的系统。一般所指的是人工湿地处理系统。人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可认为监督控制的废水处理系统，是一种集物理，化学，生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基制和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤，植物，微生物综合生态系统。 7、土壤异位生物修复是指将受污染土壤，沉积物移离原地，使之与降解菌接种物，营养物及支撑材料混合，集中起来进行生物降解。

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

生物修复技术

生物修复技术作为一项有效的环保处理技术被应用始于上世纪70年代初。由于其具有设备简单、操作方便、经济可靠的特点，生物修复技术在全球范围内得到了迅猛的发展并被广泛应用于石油、化工、制药、矿山等行业的污染处理，成为土壤和地下水污染处理的首选技术。作为一种新兴的环保技术，生物修复技术具有广泛的市场发展前景。举例来说，在美国大约有750000个各种地下储罐，一半以上为石油或汽油灌，其中有超过300000个存在泄漏现象，并以每年30000左右的速度递增。生物修复技术被证明是目前处理此类污染的最经济和有效的环保技术。关于生物修复技术在处理含油泥沙（主要产生于油田、炼油厂和石油泄漏）的应用，国外进行了大量的研究和实践。逐渐形成了一套较为成熟和可靠的工艺，并取得了不错的处理效果。总的来讲，这些工艺可分为异位生物修复和原位生物修复两种。其中异位生物修复主要包括composting(堆肥)和landfarming工艺，而原位生物修复主要包括Bioventing（生物通风）和soil vapor extraction (土壤气抽吸)工艺。作为一项较为复杂的环保技术，生物修复牵涉环保、生物、水文、地质等多个学科。因此，影响生物修复处理效果的因素也很多，大致包括生物种类及活性、污染物种类及浓度、土壤条件（土质、湿度、pH等）、营养成分、充氧状态以及温度等。所以，一个有效的工程方案在选择合适的工艺的基础上，还必须监测和控制适当的影响因素，才能达到最佳的处理效果。影响因素的参数确定和优化必须采用试验与实践相结合的方法来获得。一、异位生物修复工艺 1、Composting(堆肥)

堆肥工艺就是将污染的土壤与一定量的填料混合后垒成土堆，土壤中的微生物在适当的条件下进行新陈代谢的同时将污染物降解并去除。填料的作用是改善土壤结构，提高空隙率，增加充氧效果，并提供适合微生物生长的温床。填料主要有稻草、木屑、鸡粪、牛粪、或活性污泥等。添加比例应视土壤结构和污染物的种类和浓度而定，通常为5%~40%不等。为提高处理效果，通常需要充氧、提供营养物质并保持适当的湿度。微生物新陈代谢所产生的热量能使土堆内部的温度高达30~60 C, 较高的温度能促进微生物的降解过程，达到较理想的处理效果。工程中，对土堆内部温度变化的监测能为充氧量提供依据。通常堆肥工艺根据形式不同又分为Static Pile (Biopile)、Windrow、和Closed Reactor三种工艺。由于Closed Reactor工艺处理费用高从而限制了它的应用。工程中应用最广泛的是Biopile 和Windrow工艺。这两者的主要区别是供气方式的不同。Biopile是靠鼓风或抽吸的方式利用管路向土堆内充氧。而Windrow 则是利用人工或机械定期翻土来达到向土堆中充氧的目的。美国艾斯特技术工程公司在美国数十个石油污染土壤的生物修复工程均采用了Biopile 或Windrow工艺。统计数据表明，经过3-6个月的处理,TPHs的浓度下降了80%以上，处理效果明显。 2、Landfarming Landfarming是一种最简单的生物修复技术之一。它是将待处理的土壤以一定的厚度均匀的铺在事先经过处理的不透水的平地上，定期用类似爬犁的工具耕土; 在适当的条件下，利用土壤中的微生物的新陈代谢作用去除污染物。耕地的目的是提供充足的氧气和起到混合搅拌的作用。通常土层的厚度为15-40cm, 视处理

含油土壤微生物修复技术

含油土壤微生物修复技术一、国内外研究动态 1.1技术背景石油是原油和石油制品的总称。原油是积累的有机物质经过地质变迁而形成的，主要由链烷烃、环烷烃、芳香烃以及少量硫化物、氮化物、环烷酸类等非烃化合物组成的复杂混合物，其中烃类占所有组分的95~99.5%，其化学组成、颜色和物理性状等随产地的不同而略有不同.【1】石油是现代社会的最主要能源之一，石油工业在国民经济中占有十分重要的地位，也是国家综合国力的重要组成部分，因此世界各国十分重视石油工业的发展。【2】在石油行业，土壤污染主要来源于油气生产、加工过程中产生的落地原油及含油污泥、钻井废泥浆以及含油污水处理产生的废渣等三部分。【3】石油进入土壤后,会破坏土壤结构，影响土壤的通透性，降低土壤质量；油污粘着在植物根系上，形成一层粘膜，阻碍植物根系对养分和水分的吸收，引起根系腐烂，影响农作物生长；石油富含的化学基团能与无机氮、磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用,从而使土壤有效氮、磷的含量减少，影响作物的营养吸收；【4】石油中的多环芳烃具有致癌、致畸、致突变等作用【5】。石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下污染地下水。 1.2含油土壤的处理方法为了消除土壤中的石油污染，各国的研究人员进行了广泛的研究。处理含油土壤的物理和化学方法主要有焚烧法、固化法、热脱附法、溶剂萃取法、洗涤法等，这些方法存在价格较高、破坏土壤结构和组分、造成二次污染等问题，限制了应用范围。【6】生物修复因其具有成本低、效率高、无二次污染、易操作等优点，被认为是有机污染物修复技术中最有效、最可行和最可靠的方法，越来越引起人们的关注。Hung-Soo Joo等人发现粉末状Candida catenulata 在23%食物残渣和77%柴油污染的土壤（2%柴油）培养13天后，84%最初的石油烃被降解，相比较没有接种的只有48%的降解率。【19】研究表明固定化细胞相比自由细胞有着很高的热稳定性，并且底物浓度明显的影响着降解的能力。【21】 3石油的微生物降解 .3.1微生物降解石油污染物的优势动物、植物、微生物都具有降解污染物的能力，但微生物在污染物降解中的作用最大。这是因为微生物具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异的特点。 3.2环境中降解石油的微生物能降解石油烃的微生物非常多，有100余属，200多个各种(顾传辉等，2001)。一般认为，细菌分解原油比真菌、放线菌容易的多，更能有效地降解原油。降解

环境生物修复技术复习题

的Co、Cu、Pb、 Ni、Zn，或者%的Cd的植物。目前世界上有 500多种这样的植物。 6、湿地处理系统人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可认为监督控制的废水处理系统，是一种集物理，化学，生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基制和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤，植物，微生物综合生态系统。 7、土地处理技术利用土壤-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行异位处理的技术。 8、矿化作用指有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物如含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的过程。 9、生物强化是指通过向传统的生物处理系统中引入具有特定功能的微生物，提高有效微生物的浓度，增强对难降解有机物的降解能力，提高其降解速率，并改善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能。 10、生物冶金生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌，大约有微米长、微米宽，只能在显微镜下看到，靠无机物生存，对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。 12、颗粒污泥颗粒污泥是指UASB工艺中起净化污水作用的污泥颗粒。好氧颗粒污泥

环境生物修复技术复习题

环境生物修复技术复习题 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

2016环境生物修复技术复习题一、名词解释 1、原位生物修复指在污染的原地点采用一定的工程措施进行生物修复。采用工程措施但不挖掘或抽取地下水等方法。 2、环境生物技术直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能．建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统，称之为环境生物技术。 3、膜污染膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。 4、稳定塘处理技术稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、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。 5、植物促进也称之为植物提取，植物根系将土壤中重金属或有机污染物从污染的土壤中转移到植物的地上部分。一般指那些能累积超过叶子干重%的Mn，或者%的Co、Cu、Pb、 Ni、Zn，或者%的Cd的植物。目前世界上有 500多种这样的植物。 6、湿地处理系统人工湿地处理系统是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有自然生态系统综合降解净化功能，且可认为监督控制的废水处理系统，是一种集物理，化学，生化反应于一体的废水处理技术；一般由人工基制和生长在其上的水生植物组成，是一个独特的土壤，植物，微生物综合生态系统。 7、土地处理技术利用土壤-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能对被污染的河水进行异位处理的技术。 8、矿化作用指有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为H2O、CO2和简单的无机化合物如含氮化合物、含磷化合物、含硫化合物和含氯化合物等的过程。

污染环境生物修复技术

污染环境生物修复技术摘要：最着生物技术的飞速发展，生物修复技术在污染环境的治理中显示出明显的优势，并在预防环境污染和治理环境污染方面起到越来越重要的作用。[1]本文对生物修复应满足的生态条件做了详尽总结，分别是微生物、处理场地、水分、营养物质、氧气与电子受体、根圈作用和土壤物化因素，这些因素将决定生物修复的成败。本文还重点分析了影响微生物修复的关键因素，包括生物因素、营养因素、O2和电子受体、表面活性剂和共代谢物等。[4]关键词：生物修复；污染环境；生态条件、微生物生物修复即利用微生物降解环境中有毒有害物质，消除污染者，减少其浓度的修复方法。大体上，可以将生物修复分为原位生物修复和异位生物修复。原位生物修复（就地生物修复）即污染土壤或水体不经过搬运或运输，而是通过投加微生物、营养盐、电子受体等方法进行原位生物降解。异位生物修复即利用物理化学方法将受污染物质搬离原地进行集中生物降解，通常对于污染严重的土壤与水体多采用该技术。与传统的物理化学修复技术相比，生物修复技术具有可以原地进行、投资省、对周围环境的扰动小、对污染物的去除具有持久性、公众易于接受、可以与物理化学方法结合使用等优点。[2] 生物修复的目标及应满足的最佳生态条件[3] 生物修复的目标至少是将土壤及地下水或地表水环境中的污染物降低到环境安全标准值以下，作为一种生物处理技术，生物修复是否成功取决于多种因素。从技术参数上大体可分以下几点：（1）微生物必须筛选获得具有活性的专性微生物。这些微生物必须有能力在合理的速率下将污染物从起始的高浓度降解达到规定的标准浓度以下，并且在分解污染物的过程中不应产生毒性代谢物。（2）处理场地处理场地中存在的化学污染物及其浓度不应显著抑制微生物或酶的降解活性和高积累植物的吸收作用，否则应加以稀释；处理的化学污染物必须是生物可利用的；在处理点或反；应器中的条件必须适合生物生长，为此首先有必要对处理场地本身及处理过程所需达到的生态条件进行了解和设置。（3）水分大量资料表明，水分是调控微生物、植物和细胞游离酶活性的重要因子之一。因为它是营养物质和有机组分扩散进入生物活细胞的介质，也是代谢废物排出生物机体的介质。特别是，水分通过对土壤通透性能、可溶性物质的特性和数量、渗透压、土壤溶液pH 和土壤不饱和水力学传导率发生作用而对污染土壤及地下水的生物修复产生重要影响。一些研究表明，25 %～85 %持水容量或- 10 kPa 或许是土壤水分有效性的最适水平。

环境生物修复工程

1．环境修复：指对被污染的环境采取物理、化学与生物学技术措施，使存在于环境中的污染物浓度减少或毒性降低或完全无害化，强调人类有意识的外源活动对污染物质或能量的清除过程，是一种人为的、主动的过程。 2．生物修复：指利用生物的生命代谢活动减少存在于环境中的有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全恢复到原初状态的过程，强调人类有意识的利用生物体进行环境无害化。 4.原位生物修复：指在基本不破坏土壤和地下水自然环境的条件下，对受污染的环境对象不作搬运或输送，而在原场所进行生物修复。 5.异位生物修复：是指将受污染的环境对象搬运或输送到其他场所，进行集中修复。 6.生物修复的特点（优点）：①现场进行，节省治理费用;②环境影响小，不会形成二次污染或导致污染的转移，永久消除污染物的长期隐患;③最大限度的降低污染物的浓度，有时甚至会低于检测限;④ 在其他技术难以使用的场地可以采用就地生物修复技术;⑤可以同时处理受污染的土壤和地下水，也可以与其他处理技术结合使用，处理复合污染.（局限性）①耗时长 ②条件苛刻③并非所有进入环境的污染物都能被生物利用④专一性强。 7.生物修复的三原则：适合的生物；适合的场所；适合的环境。 8.生物修复工程设计：⑴场地信息收集。污染物的种类和化学性质，在土壤中的分布和浓度，受污染的时间；当地正常情况下和受污染后的微生物的种类，数量和活性以及在土壤中的分布，从而确定该地是否存在完成生物修复的微生物种群；土壤特性，如温度、孔隙度、渗透率等；受污染现场的地理、水力地质和气象条件以及空间因素；有关的管理法规。⑵技术查询。向有关单位咨询是否在相似情况下进行过生物修复处理，以便采用或移植他人经验⑶技术路线选择。根据场地信息，对各种生物修复技术以及它们可能的组合进行客观评价，确定最佳技术路线⑷可处理性试验。设计小试或中试，提供基本工艺参数；实验室或现场都可以进行，选择先进的取样方法和分析手段，中试注意规模问题⑸修复效果评价。技术评价：经济效果评价：包括修复的一次性基建投资与服役期的运行成本⑹实验工程设计。如果可处理性试验表明生物修复技术可行，开始具体设计；包括处理设备、井位井深、营养物和氧源或其他电子受体等。 9.有机污染物进入微生物细胞的过程:①主动运输〔特点：需要消耗能量；可以逆物质浓度梯度进行；需要载体蛋白的参与，对被运输的物质有高度的立体专一性〕，②被动扩散〔特点：扩散是非特异性的，物质在扩散运输过程中既不与膜上的分子发生反应，本身的分子结构也无变化；不消耗能量，不能逆浓度〕，③促进扩散〔特点：不消耗能量，物质在分子结构上不会发生变化；不能进行逆浓度运输；运输速率比自由扩散速度高，在一定限度内同物质浓度成正比；需要借助载体蛋白，具有高度的立体结构专一〕，④基团转位〔特点：有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化；主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，用于糖的运输；好氧型细菌及真核生物中未发现这种运输方式，也未发现氨基酸通过这种方式进行运输〕，⑤胞饮作用

环境污染的生物修复

环境污染的生物修复【摘要】随着我国经济的快速发展，环境污染问题日趋突出，减少环境污染、遏制生态环境的恶化已成为人们关注的焦点。生物修复技术以其成本低、效果好、无二次污染等优点受到普遍关注，成为环境治理的主要方法和技术。本文综述了环境生物技术的形成发展、应用前景等，着重分析了环境生物修复技术在水产养殖废水方面的应用。【关键词】环境生物技术；生物修复技术；水产养殖废水 1 生物修复技术的基本概念及其原理生物修复又称生物改良，是指利用生物的生命代谢活动，来减少污染环境中的有毒有害物的浓度或使其无害化，从而使污染了的环境能够部分或完全地恢复到原初状态的过程。生物修复根据所利用的生物，可以分为植物修复、动物修复、生态修复、微生物修复四类。根据被修复的污染环境，可以分为土壤生物修复、水体生物修复和大气生物修复。而由于生物修复的实施方法不同，又分为原位生物修复和异位生物修复。 1.1 生物修复的基本原理生物修复技术是通过生物的降解和转化，将有机污染物转化为无害的小分子化合物和二氧化碳与水。利用生物对环境污染物的吸收、代谢及降解等功能，对环境中污染物的降解起催化作用，加速去除环境中的污染物。 1.2 生物修复技术的特点生物修复技术具有投资费用低，对环境影响小，使用效果好，使用区域范围广，使用面积大等特点，而且能同时处理受污染的土壤和地下水。在土壤修复中还可以去除环境中的重金属和放射性核素。但其也存在局限性，生物不能降解进入环境中的所有污染物，并且受外部环境的影响较大。 2 生物修复技术在水产养殖废水中的应用氨氮是水产养殖的最主要危害，但传统的加注新水、曝气、漂白粉或臭氧氧化、使用斜发沸石进行离子交换等方法脱氮效果并不理想[2]。而活性污泥法、生物膜法和稳定塘法等生物处理法存在或伴有污泥产生、反应启动慢、出水水质不稳定等问题。随着生物技术的发展，生物修复技术在水体氨氮污染的处理上被广泛应用。微生物修复技术在水产养殖中主要应用于养殖环境的原位修复中，主要处理底泥的有机污染和水体的富营养化问题。

土壤生物修复技术

关于土壤生物修复技术相关论述污染土壤修复技术的研究起步于20世纪70年代后期。在过去的30年期间，欧、美、日、澳等国家纷纷制定了土壤修复计划，巨额投资研究了土壤修复技术与设备，积累了丰富的现场修复技术与工程应用经验，成立了许多土壤修复公司和网络组织，使土壤修复技术得到了快速的发展。中国的污染土壤修复技术研究起步较晚，在“十五”期间才得到重视，列入了高技术研究规划发展计划，其研发水平和应用经验都与美、英、德、荷等发达国家存在相当大的差距。近年来，顺应土壤环境保护的现实需求和土壤环境科学技术的发展需求，科学技术部、国家自然科学基金委、中国科学院、环境保护部等部门有计划地部署了一些土壤修复研究项目和专题，有力地促进和带动了全国范围的土壤污染控制与修复科学技术的研究与发展工作。期间，以土壤修复为主题的国内一系列学术性活动也为中国污染土壤修复技术的研究和发展起到了很好的引领性和推动性作用。土壤修复理论与技术已成为土壤科学、环境科学以及地表过程研究的新内容。土壤修复学已经成为一门新兴的环境科学分支学科，修复土壤学也将发展成为一门新兴的土壤科学分支学科。环境污染分为大气污染、水体污染和土壤污染，没有土壤，没有土地，老百姓只能饿死。环境污染是指由于人类活动引起环境质量下降而有害于人类以及其他生物正常生存和发展的现象。环境污染按环境要素可分为大气污染、水体污染、土壤污染和生物污染。大气污染了，人们无法呼吸；水体污染了，人们不能饮水；土壤污染了，我们没有粮食吃；生物污染了，人类可能没有肉食吃，或者人直接病死。所以说，环境污染非常可怕。这里我们只谈土壤污染。土壤是环境中特有的组成部分，它是一个复杂的物质体系，组成的物质有无机物和有机物。在地球表面，土壤处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是生态系统物质交换和物质循环的中心环节，是连接地理环境各组成要素的枢纽。植物直接生长土壤上，土壤是植物营养物质的最主要的供应地。“皮之不存，毛将焉附”；“民以食为天，食以土为本”。没有土壤，就长不出植物，更别提庄稼了。岩石上至多生长一些地衣、苔藓，水里还有一些浮游生物，人类能靠地衣、苔藓、浮游生物养活吗？所以说，土壤是最宝贵的自然资源之一，是人类赖以生存的必要条件。土壤，或者说是土地，还是人类社会演替发展的关键因素。封建地主控制了土地，统治了农民；共产党通过土地革命，赢得了广大人民的拥护。土壤被污染后修复起来较为困难,见效慢时间长,且容易造成新的污染。利用生物方法进行修复的时候,实际上是利用生态方法,形成新的生态环境,在修复土壤的同时也不会带来新的环境危害。例如,利用一些根系植物来吸附土壤中的有害物质（重金属）,在修复土壤的同时,根系发达的此类植物还能起到固土,防止水土流失的作用,在一定程度上植物的生长也美化了环境.此外,利用一些土壤中所必须得活性菌种来作为肥料,既不会像化肥一样污染土壤和周围水体,也可以满足作物所需要的营养元素,菌体还会调节土壤微环境,带来更好的种植生长环境。然而，各种人为与自然的因素使人类赖以生存的土壤遭受不同程度的破坏，致使原有土壤理化性质退化、丧失耕作价值，并危及食物链安全与人类自身健康。这种丧失了耕作价值的土壤称为污染土壤。 {我国农田污染十分严重，汇总统计，令人目不忍睹。}据薛惠尹报道，我国城市与工业废水年排放总量达4×1010吨，其中工业废水排出镉、汞等重金属为2700吨左右，且相当一部分污染物通过灌溉途径进入农牧业生产环境；我国大约有40%的地面水源不符合农田灌溉水质标准，直接影响灌溉农田面积约3.2亿亩；全国有8000万亩左右的农田采用污水灌溉，其中约70%主要或唯一依靠污水作为灌溉水源。灌溉水源中的镉、汞、铜、锌等重金属

环境生物修复中高效基因工程菌的构建策略_刘和.

浙江大学学报 (农业与生命科学版 28(2 : 208~212, 2002 Journal of Zhej i ang Un iversity (A gric 1&L ife Sci 1 收稿日期 :2001204202 基金项目 :浙江省科学技术厅重点资助项目 (001103258 作者简介 :刘和 (1974- , 男 , 江西吉安人 , 博士生 , 主要从事环境生物技术的研究 . 文章编号 :100829209(2002 022******* 环境生物修复中高效基因工程菌的构建策略刘和 , 陈英旭 (浙江大学环境工程系 , 浙江杭州 310029 摘要 :通过对环境污染物的生物降解机制及妨碍污染物降解的因素进行分析 , 提出了几种高效基因工程降解菌的构建策略 , 包括重组污染物降解基因以优化污染物降解途径、重组污染物摄入相关基因以改善对污染物的生物可利用性和重组环境不利因子抵抗基因以增强其环境适应性等Λ关键词 :生物修复 ; 基因工程菌 ; 污染物降解基因 ; 中图分类号 :X 502文献标识码 :A L I U H e , CH EN Y ing 2(t . E ng ineering , Z hej iang U niv . , H ang z hou 310029, Ch ina Con ies genetically eng i neered bacter i a for env ironm en t biore m edi ation . Journal of Zhejiang U (A gric 1&L ife Sci 1 , 2002, 28(2 :2082212 Abstract :Genetically engineered bacteria ho ld p rom ising po tential in the future app licati ons of bi o rem e 2diati on . T h is paper p resents several constructi on strategies of genetically engineered bacteria fo r the bi o rem ediati on purpo se th rough

微生物修复

微生物修复摘要: 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: 生物修复微生物修复重金属富营养化水体生物修复( 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。微生物修复微生物修复技术主要是利用自然环境中生息的微生物或投加的特定微生物,在人为促进工程化条件下,分解污染物,修复被污染的环境。目前受污染的环境主要有土壤、水体等，微生物修复正是利用微生物将其中有毒有害有机污染物降解为无害的无机物质的过程。重金属污染土壤的微生物修复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, 造成食物链污染, 严重威胁人体健康。微生物对重金属的修复机理比较复杂, 目前学术界还没有形成统一认识。一些学者认为, 微生物修复技术是在人为优化的条件下, 利用自然环境中的微生物或人为投加的特效微生物对重金属吸收、沉淀、氧化、还原等过程,降低土壤中重金属的含量或毒性,使污染的土壤恢复生态功能。有学者发现, Cu, Cd, Pb能以硅酸盐或氢氧化物形式结合在芽孢杆菌细胞的表面。变价金属在环境中可以同价态形式存在, 细菌的代谢活动可将这些重金属离子氧化还原。某些细菌可向胞外分泌硫和磷酸等物质使环境中的重金属离子沉淀,或在细菌的成矿过程中伴随有重金属的共沉淀。氧化硫杆菌、氧化亚铁杆菌等可通过提高氧化还原电位、降低酸度等滤除污泥、土壤和沉积物中的重金属。另一些学者认为,新陈代谢是微生物修复功能实现的生理基础,在新陈代谢过程中微生物通过对重金属元素的价态转化或通过刺激植物根系的发育影响植物对重金属的吸收, 从而降低土壤中重金属含量或毒性。微生物通过产生有机酸、提供质子或与重金属络合的有机阴离子交换或络合金属离子,使土壤溶液中的金属含量增加,有利于超富集植物吸收。某些菌还能通过胞外络合作用、胞外沉淀作用、胞内积累与转化等生理过程将重金属由高毒性变为低毒性。微生物还可与植物根系相互作用, 形成菌根或刺激根系分泌重金属络合剂、螯合剂,抑制重金属的毒性,或促进植物对重金属的吸收富集,降低土壤中重金属的含量。重金属污染土壤的修复是一个系统工程, 单一的修复技术很难满足实际的需要,以生物修复为主, 注重植物、动物和微生物协同作用,辅以物理、化学及农业生态措施, 加快重金属毒性消解,促进生物吸收富集,从而提高生物修复的综合效率。金属污染微生物修复技术的研究与应用 (1)重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。目前应用微生物的高效降解、转化能力在治理重金属污染方面已经取得了良好效果。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。 (2)筛选污染物高效降解菌株的研究是微生物修复技术研究的第1步。根据微生物与污染物

环境生物修复技术教学大纲

环境生物修复技术教学大纲本课程本课程旨在通过生物修复的机理，影响生物修复的受体特性、污染物特性、的目的环境条件，以及生物修复在污染土壤、河流、湖泊、地下水、海洋等的工程应用技术学习，使学生掌握如何利用环境生物学的手段监测、评价、治理污染环境，、并对环境生物修复的原理、发展、应用和尚存在的问题有明晰和透彻的认识。任务和通过这门课的学习，学生需要掌握生物修复的基础理论和常用的土壤、河流要求以湖泊、地下水及海洋等环境生物修复技术，能够对环境生物修复有比较深刻的理及内容解，并能运用到实践中。提要总学时 36 课内学时 36 课外学时 0 书目编著者主要教材、污染环境生物修复工程陈玉成参考书目或污染环境的生物修复沈德中文献目录水环境污染修复工程学原理与应用张锡辉污染土壤生物修复技术张从、夏立江环境工程导论学习本课环境工程微生物学程之前必环境化学须先修的主要课程主要教学任课教师姓名张新颖课堂讲授职称讲师方式 (若有其它要求，可在备注中加以说明) 备注注:本页不够写，可另加页。教学内容、时数的分配及各阶段的要求

教学内容时数分配各阶段的要求第1章绪论第1章绪论 2学时 1. 生物修复的概念与类总体上把握重点是生物修复型的特点及应用，难点是生物修复的2. 生物修复的类型可处理性试验，对本课程有一个总3. 生物修复的特点与应体初步认识，为后面的学习做一个用铺垫。要求学生广泛摄取相关方面4. 生物修复的应用前景信息、资料，为进一步深入学习提5. 生物修复的原则及可供保证。处理性试验 6. 生物修复工程设计实际工程设计注:本页不够写，可另加页。教学内容、时数的分配及各阶段的要求教学内容时数分配各阶段的要求第2章生物修复的第2章生物修复的机理机理 4学时 1. 微生物:微生物对有机学习、掌握微生物和植物与污污染物的修复;微生物对染物的作用机理，理解生物与有机重金属污染物的修复;微物的作用机理。氮、磷等营养元素，生物对氮磷富营养物的修重金属及有机物等污染物质的来复源、性质及其对环境和人类造成危2. 植物:植物对有机污染害，掌握生物修复方法、修复机理物的修复;植物对重金属与应用。污染物的修复;植物对氮磷富营养物的修复 3. 水生生物:水生生物对富营养化物的修复;生态

土壤微生物修复综述

土壤污染生物修复【摘要】随着工业技术不断发达，人们生活水平不断提高的今天，严重的土壤环境污染却成为发展后的代价。所以对于污染的治理的研究成为科研工作者们的主要内容。在土壤治理方面不断革新，传统的治理手段不断淘汰，随着科学技术发展，生物修复技术将大量的被应用到土壤污染修复之中。本文主要概述了生物修复土壤污染的概念及手段。【关键词】土壤污染，微生物修复，植物修复，重金属，有机化合物。 1 我国土壤污染现状就目前我国土壤的污染程度来说，在污染的总体趋势上较为严峻。据2014年国家环境保护部和国土资源部联合公布的《全国土壤污染调查公报》显示，全国土壤总的超标率为 16.1%，其中耕地土壤点位超标率高达19.4%；在调查的重污染企业用地和工业废弃地点位中，超标率分别高达 36.3%和34.9%。我国受到污染的耕地面积达到了0.1亿 hm2，受到污染的耕地面积占我国总耕地面积的1/10，可以说污染的程度相当深。其中很多的耕地受到重金属的污染，总面积达到了2000 万 hm2，占总耕地面积的1/5。其中工业“三废”污染耕地1000万hm2，污水灌溉农田面积达330多万hm2，1600万hm2耕地受到农药的污染，固体废弃物堆存占地和毁田13.3万 hm2，合计占耕地总面积的10%以上。二是土壤污染危害巨大。据估算，全国每年因重金属污染而减产粮食1000多万t，造成的直接经济损失超过200亿元。由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。土壤的生态环境保护与治理已引起人们的普遍关注。 2 生物修复技术生物修复(Bioremediation)是一项清洁环境的低投资、高效益、便于应用、发展潜力较大的新兴技术，它具有成本低、操作简单、无二次污染、处理效果好且能大面积推广应用等优点，生物修复利用生物(包括植物、微生物和原生动物)的代谢功能，吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态恢复。从参与修复过程的生物类型来划分，生物修复包括微生物修复、植物修复、动物修复和联合修复等，另外还有原位生物修复技术和异位生物修复技术等。生物修复是一种较为理想的污染治理手段。对于土壤污染生物修复是很好的修复手段，主要是利用生物的自然新陈代谢功能对环境中的各种有害物质的浓度进行有效的降低，使得土壤中的污染物形成自然分解，这样的修复可以使得土壤自然的恢复到原始的状态，而这种修复方式对于土壤的整体结构不会造成损害。针对土壤污染治理来说，传统的修复技术都存在一定的弊端，不能够彻底的将土壤中的有害物质消除，使得二次污染很快的出现，对于土壤结构来说会造成更加严重的破坏。而采用生物修复技术则可以有效的对土壤中的有害物质进行彻底的清除，而且这种技术属于物理修复技术，其中不含有任何的化学成分，这样的修复技术可以有效保持土壤的完整性，不会对土壤中的分子结构造成破坏。而且这种技术的应用也较为简单，并且不需要较高费用的支持，在处理的效果上也较为突出，对环境不会造成负面影响，而且能够有效避免二次污染的出现，可以说这种修复技术在土壤污染治理上具有极大的

生物修复对环境污染的作用

微生物对环境污染的生物修复作用摘要：随着化肥、农药、洗涤剂等的普遍应用, 环境中的氮、磷含量增加引起水体富营养化已经成为现代废水处理一项新的研究课题，本文综述了植物-微生物-土壤动物交互作用在生物联合修复、微生物对水产养殖环境修复作用、环境生物技术在污水除磷脱氮过程中的应用及发展前景. 关键字：环境生物技术；氮磷去除；污水；生物修复 Microbial bioremediation on environmental pollution Abstract: Because of universal application of chemical fertilizer , pesticide and detergents, the increasing content of nitrogen and phosphorus of wastewater which bring about rich nutrition in water has become a matter of interest to many people. The study on nitrogen and phosphorus removal of wastewater has become a new problem. Plant-micro-organisms-the interaction of soil animals in the United biological repair, micro-organisms on the environment for aquaculture repair. Application and prospects of environmental biotechnology in nitrogen and phosphorus removal of wastewater were introduced in this paper . Key words: environmental biotechnology ; nitrogen and phosphorus removal ; wastewater；biological repair 微生物是生物修复的一支主力军，它不仅能消除水体的油污，其他许多类型的污水也不在话下，并发展出了很多相关处理技术。例如，现在很多污水处理厂的核心部分实际就是一个生物修复反应器—活性污泥或生物膜，它们都是由许多微生物生长在一起形成的，只是前者呈泥状，后者呈膜状。这些微生物分解污物的能力非常强，黑乎乎的工业和生活废水经过它们的作用能大大得到净化。近年来对于令人头疼的湖泊蓝藻和日益频繁的近海赤潮，一些科学家也正尝试用生物修复的方法加以治理，即借助于蓝藻和赤潮生物的致病病毒使其染病死亡，这真是不折不扣的生物战。生物修复还能清除土壤的污染。土壤和水一样都是非常宝贵的资源，但令人遗憾的是，今天它也成为人类对环境破坏的主要受害者之一。通过如污水灌溉、化肥和农药的大量施用等种种渠道，大量污染物进入土壤，土壤品质不断下降，一些污染物经过食物链进入人体危害人的健康。正因如此，一些地方的农民甚至从不吃自己种的菜，尽管这是他们用汗水换来的。对于被农药、石油、苯等有机物污染的土壤，可以像阿拉斯加原油泄漏事件中采取的方法一样，向土壤中加入合适的微生物营养物质，使居住在土壤中的那些能分解这些污染物的微生物生长速度加快，从而使这些污染物的分解速度大大加快。为了提高效果，也可以向土壤中引入合适的外来微生物，这些外来微生物可以是科学家从自然界分离到的分解这些污染物能力特别强的菌株，还可以是采用基因工程修饰改良的菌株。利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控环境条件下将有毒污染物转化为无毒物质的处理技术，可以消除或减弱环境污染物的毒性，减少污染物对人类健康和生态系统的风险[1]。为此，生物修复属于生产后期的污染控制，简称产后控制，是可持续发展在环境保护上的重要体现。