中科院兰州化物所科技成果——凹凸棒石、生物炭重金属土壤修复剂

中科院兰州化物所科技成果——凹凸棒石、生物炭重

金属土壤修复剂

成果介绍

污染土壤修复是一项世界性课题。重金属污染土壤的钝化修复主要是利用材料，将重金属转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式，使污染物的浓度降低到可以接受的水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质，也包括将其稳定化、以减少其向周边环境的扩散，以降低其对生态系统的危害风险。重金属污染的特点是不易从环境中彻底消除，但是比较易于从一种形态变成另一种形态。

所以本成果利用天然无机黏土矿物为载体，废弃油脂为碳源，采用一步炭化法制备生物炭/黏土基复合材料修复材料，采用酸改性和盐改性处理，对复合钝化剂进行表面修饰和功能改性，利用吸附、沉淀、氧化还原、络合等机制，改变污染物的形态与活性，降低其溶解性能或使其转化成非活性、植物难吸收的组分，从而实现修复利用的技术。同时生物炭/黏土矿物复合材料施入土壤能够提高土壤有机碳含量，改善土壤保水、保肥性能，减少养分损失，有益于土壤微生物栖息和活动，提高土壤自身修复性能。因此，生物炭/黏土矿物复合材料在重金属污染土壤修复应用中将有广阔的应用前景。目前已完成中试试验。

技术指标

pH：7.0-8.0；粒度：（1.00mm-4.5mm）≥90%；对Cu2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子的吸附率可达90%以上。

成熟程度中试

应用领域

主要适用于砷、镉、铅、锌、六价铬、铜等重金属污染物，作业于土壤、河道底泥、废渣等修复。

实施案例

广东省广州曲江区，该地区土壤为黑色肥沃壤土，土壤有机质含量较高，通气性能好，但同时也存在重金属镉污染，通过试验可知，水稻中的镉含量减少了60%-86%。

合作方式技术转让

微生物降解土壤重金属

微生物降解土壤重金属 生物修复技术是土壤重金属修复中最具生命力的方法，而微生物在生物修复技术中有着举足轻重的地位。 随着工业化和城镇化的快速发展，以及化肥农药的大量施用，土壤污染问题日益严重，其中，由于工矿企业的大量排放和化肥中大量存在的重金属，使得重金属污染成为土壤污染的最重要的组成部分之一。重金属在土壤中的一般迁移转化的形式是复杂多样的，并且往往是以多种形式错综复杂地结合在一起他们在土壤中的迁移转化，有以下三种形式：机械迁移和转化，化学、物理化学迁移和转化，生物迁移和转化。重金属污染土壤不同于其他的污染物，它通常具有隐蔽性、不可逆性、滞留时间长、易积累、毒性大等特点，正是由于这些特有性质，对其的修复治理问题一直是研究的一个难点[1]。 利用富集植物随土壤中重金属进行修复是生物修复技术的热点。根据美国国家环保局的定义，广义上的植物修复技术是指利用植物吸收、降解、挥发、根滤等作用固定土壤、沉积物、污泥及地表、地下水中有害有毒污染物的技术。根据其作用过程和机理，植物修复可分为植物稳定、植物提取和植物会发三种形式。在植物修复过程中，利用微生物对重金属的溶解作用，使土壤中溶解态的重金属离子大量

增加，从而增加植物对重金属离子的富集作用 存在于植物根际的微生物在代谢过程中通过产生有机酸和极性离子而改变重金属的存在状态，有利于植物对其的吸收富集而降低土壤中重金属的含量。研究发现，抗重金属细菌在植物根际活动，可以促进重金属在植物体内的积累，从而可以加强植物修复过程[1]。将微生物的活化作用与超富集植物的富集作用结合起来，可以将富集效果达到最高水平，极大地提高植物的富集效率。 要想知道什么是微生物降解请到来进行了解，我们每期都会为大家介绍更多的固体废弃物安全小知识。

秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究

秸秆生物炭吸附土壤中重金属的研究 祖科吉李万海* （环境科学与工程系，环境1401） 摘要：玉米秸秆为原料，在350℃和700℃热解温度下分别制备两种生物炭（BC350和BC700），通过等温吸附实验、初始pH、不同粒径对玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附影响。根据吸附结果，选BC700做吸附动力学试验。通过实验室模拟污染土壤添加生物炭，探究其对污染土壤中有效态Cd2+和水溶态Cd2+的影响，以及施入生物炭后对土壤pH的影响。结果表明：Langmuir 方程和Freundlich方程，两个方程均能较好的拟合，Langmuir方程能更好地拟合两种生物碳对Cd2+的吸附等温过程，其最大吸附量分别为34.22 mg·g -1和54.29 mg·g-1。BC700对Cd2+吸附过程更符合准二级动力学方程，对Cd2+的吸附效果更佳。初始pH对Cd2+的吸附影响较大，当pH=5时，吸附量最大为30.45mg·g -1，生物炭粒径对Cd2+的吸附影响较小。以土壤重量的0.05%，0.25%，0.5%，1%的量分别单个施入生物炭BC700，培养20d后，共4个处理同CK相比土壤pH0.24-0.32个单位值，土壤有效态Cd2+含量下降10.21 %-18.21%，土壤水溶态Cd2+下降13.3 %-40%。 关键词：生物炭；镉污染土壤；吸附量 近年来，由于玉米秸秆农业废弃物资源化利用处理比较困难。生物炭制备原料包括农业废弃物，工业和城市产生的有机固体废弃物等，制备秸秆生物炭可以改善此类问题。生物炭由于具有表面积大，呈现碱性，含有丰富的有机官能团和无机灰分等特点，生物炭在重金属修复方面的研究逐渐增多[1-2]。 重金属Cd的环境风险大，具有潜在的“三致”效应。Cd去除方法包括物理吸附、化学沉淀和生物修复等。由于具有简单，见效快等特点，吸附法被广泛的应用到处理重金属Cd中，然而，常用的商用活性炭的成本较高。因此，具备较高经济效益的吸附剂成为研究的重点[3-4]。其超标点位占全国土壤调查点位的7%[5]。当植物体中Cd的含量达到5-10ug·g-1（干质量）及会引起生物体毒性效应，到来严重的农产品安全问题[6]。Cd污染不仅会降低农作物产量和品质，还会影响土壤养分循环，导致土壤退化。 本研究以实验室模拟污染农田土壤为供试土壤，通过添加不同量的玉米秸秆生物炭，探究其对Cd污染土壤的影响（pH、有效态Cd2+含量、水溶态Cd2+含量等），以期将秸秆生物炭应用到龙潭川重金属污染原为钝化修复中，提供理论依据。本实验烧制的生物炭灰分多，产量低，但对土壤pH提高幅度较大，烧制过程中没有添加改性剂，无需处置可直接施入土壤，对土壤环境无有害影响。 1材料与方法 1.1 供试生物炭与土壤 首先收集废弃的玉米秸秆(玉米秸秆取自吉林化工学院后山农田）。生物炭的制备采用缺氧低温热解法，先将玉米秸秆用剁段，然后玉米秸秆用去离子蒸馏水洗净后放入105℃烘箱中烘干7h，用粉碎机粉碎后过80目筛保存，以备生物炭烧制使用。然后将粉碎后的秸秆放入坩埚压实，放入预热后的马弗炉，以升温速率10℃/min，并在目标温度350℃和700℃下处理2h，得到不同热解温度下的生物炭制品（分别为BC350和BC700）。冷却后，研磨过作者：祖科吉（Zukeji），男，吉林吉林，环境科学与工程本科生，E-mail:1132335448@https://www.wendangku.net/doc/fa9588283.html, *通讯作者：李万海（Liwanhai），男，吉林吉林，教授，主要从事污染源治理及解析的研究方向， E-mail：12532272507@https://www.wendangku.net/doc/fa9588283.html,

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

生物炭在农田土壤修复方面地应用

生物炭在农田土壤修复方面的应用 河北师大化学与材料科学学院农业项目组盛建维 一、生物炭概述 生物炭是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中，经低温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案，属于秸秆废弃资源高值化利用的范畴。 生物炭不是一般的木炭，是一种碳含量极其丰富的木炭。它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、玉米秆或其它农作物废物碳化。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的木炭被科学家们称为“生物炭”。它的理论基础是：生物质，不论是植物还是动物，在没有氧气的情况下燃烧，都可以形成木炭。 生物炭是一种经过高温裂解“加工”过的生物质。裂解过程不仅可以产生用于能源生产的气体，还有碳的一种稳定形式——木炭，木炭被埋入地下，整个过程为“碳负性”（carbon negative）。生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。事实上，之所以肥沃的土壤大都呈现黑色，就是因为含碳量高的缘故。英国环保大师詹姆斯·拉夫洛克称，生物炭是减轻灾难性气候变化的唯一希望。研究人员也表示，生物炭也能提高农业生产率，减少对碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞结构十分容易聚集营养物质和有益微生物，从而使土壤变得肥沃，利于植物生长，实现增产的同时让农业更具持续性。更妙的是，它把碳锁定在生物群内，而非让它排放到空气中。 制作生物炭的现代方法是在低氧环境下用高温加热植物垃圾，使其分解。日前，气候专家找到了更清洁环保的方式，进行工业规模二氧化碳固定，利用巨型微波熔炉将二氧化碳封存在“生物炭”中，然后进行掩埋。这种特制“微波炉”将成为战胜全球变暖的最新利器。因此，该技术每年可以减少向空气中排放几十亿吨二氧化碳。日前不少人将生物炭技术视为目前为止解决气候变暖问题的“尚方宝剑”，一种“气候变化减缓”战略和恢复退化土地的方式。有些专家甚至声称，生物炭可吸收如此多的二氧化碳，以至地球能恢复到工业化之前的二氧化碳水平。 近年，生物炭作为一类新型环境功能材料引起广泛关注，其在土壤改良、温室气体减排以及受污染环境修复方面都展现出应用潜力，为解决粮食危机、全球气候变化等环境问题，提供了新的思路。此外，生物炭还在获取生物质能、废弃生物质资源化以及碳排放贸易等方面有着重要地位。近年来学界关于生物炭在土壤肥力改良、大气碳汇减排以及土壤污染修复等方面的研进展，并扼要分析了生物炭研究的前景和方向，为生物炭技术的应用和推广提供一定的思路。 二、生物炭的结构和基本特性 生物炭的组成元素主要为碳、氢、氧等，而且以高度富含碳( 约 70% —80% ) 为主要标志，可以视为纤维素、羧酸及其衍生物、呋喃、吡喃以及脱水糖、苯酚、烷属烃及烯属烃类的衍生物等成分复杂各异的含碳物质构成的连续统一体，其中烷基和芳香结构是最主要的成分。从微观结构上看，生物炭多由紧密堆积、高度扭曲的芳香环片层组成，X 射线表明其具有乱层结构 ( turbostratic structure)。生物炭表面多孔性特征显著，因此具有较大的比表面积和较高的表面能。表面极性官能团较少，主要基团包括羧基、酚羟基、羰基、内酯、吡喃酮、酸酐等，构成了生物炭良好的吸附特性。随着研究的推进，研究者还发现生物炭具有大量的表面负电荷以及高电荷密度的特性由于原材料、技术工艺及热解条件等差异、生物炭在结构和 pH、挥发分含量、灰分含量、持水性、表观密度、孔容、比表面积等理化性质上表现出非常广泛的多样性，进而使

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

生物炭对苗期花生镉含量影响的文献综述

文献综述题目：生物炭在农业生产上的研究进展

生物炭在农业生产上的研究进展 摘要：作为重要的土壤改良剂、污染物质吸附剂的生物炭在农业和环境中具有巨大的应用价值和现实意义，因而受到国内外学者们的普遍关注。生物炭具有多孔性和巨大的表面积，它能够增加土壤的持水量、增加对营养元素的吸附以减少其流失并改善土壤的结构，此外生物炭本身含有丰富的营养元素并能够缓慢释放以供作物吸收，因此生物炭能改善土壤肥力并增加农作物产量。同时，生物炭巨大的吸附功能可以降低重金属和有机污染物在土壤及污水中的活性，起到降低污染物浓度的作用。因此生物炭在农业增产和减少污染方面有巨大的潜力。本文基于生物炭在农业增产和重金属污染治理方面的国内外研究文献，综述了生物炭的基本理化特性及对土壤重金属污染的改良作用，分析了生物炭对土壤肥力及作物增加产量提高品质的影响，阐述了生物炭对土壤重金属污染修复机理,及该领域未来的发展动向，为生物炭的全面研究和应用提供参考。关键词：生物炭；农业增产；土壤改良；重金属污染治理 1 引言 生物炭是一种细粒度和多孔的物质，外观类似木炭，是由生物质在缺氧条件下高温热解或燃烧生成。而在国际生物炭组织(IBI)对生物炭的定义中，进一步强调了其被目的性地施用到农业土壤及其环境效益的需求。生物炭的生产工艺相对简单, 原材料来源广泛且价格低廉, 使得炭在农业生产上应用成为了可能。生物炭施入土壤以后, 可以增加土壤的碳汇, 缓解气候危机; 还可以提升土壤肥力, 增加作物产量。 在中国，重金属污染和农业面源污染已经成为国家和科学家们重点关注的环境问题，并且我国的重金属治理形势极其严峻。同时由于70年代以来，农民过量使用化肥和杀虫剂等造成了Ｎ、Ｐ等营养元素以及有机污染物通过土壤进入水体造成了严重的有机污染以及水体富营养化，鉴于生物炭的多孔性以及较大的表面积，为改善中国的面源污染提供了可靠的途径。 2 生物炭在农业生产上的研究进展 2.1 生物炭的概念及其理化性质 目前为止，生物炭还没有十分确切的定义。一般认为，生物炭是生物质在供氧不足条件下发生不完全燃烧热裂解后所形成的产物(Antal and Gronli, 2003)。生物炭属于黑碳的一种，多为颗粒细致、质地较轻的黑色蓬松状固态物质，主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，含碳量多在70%以上。其原料来源广泛，农业废弃物(如鸡粪、猪粪、木屑、秸秆)、城市污泥以及工业有机废弃物等都可作为其原料。 生物炭多孔，比表面积大，容重小，吸水、气能力强，多带负电荷，能形

生物炭在土壤污染修复中的应用

Hans Journal of Agricultural Sciences 农业科学, 2020, 10(9), 746-750 Published Online September 2020 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/fa9588283.html,/journal/hjas https://https://www.wendangku.net/doc/fa9588283.html,/10.12677/hjas.2020.109113 生物炭在土壤污染修复中的应用 李燕1,2,3,4 1陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西西安 2陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安 3自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安 4陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西西安 收稿日期：2020年9月3日；录用日期：2020年9月16日；发布日期：2020年9月23日 摘要 健康的土壤环境是城市发展、农业生产、宜居人居环境建设的重要基础，也是保障区域生态环境安全的重要前提。城市快速发展和经济结构转型升级过程中产生大量污染土地，对土壤、空气等人居环境和人体健康产生不可忽视的影响，污染土壤修复治理是有限土地资源高效利用的必要选择。生物炭作为一种在土壤改良、能源生产、废物利用、污染物治理等方面具有积极作用的多孔吸附性物质，在土壤污染修复领域具有重要应用价值。 关键词 生物炭，土壤改良，土壤修复 Application of Biochar in Soil Pollution Remediation Yan Li1,2,3,4 1Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 2Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 3Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, The Ministry of Natural Resources, Xi’an Shaanxi 4Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi Received: Sep. 3rd, 2020; accepted: Sep. 16th, 2020; published: Sep. 23rd, 2020

土壤重金属污染微生物修复技术简述

土壤重金属污染微生物修复技术简述 文章从土壤重金属污染的现状入手，简要介绍了目前主要的土壤重金属污染修复技术，并对微生物修复技术的优缺点、特征、机理、研究方法及如何提高微生物修复技术的效率等方面进行了综述，为今后的土壤重金属污染微生物修复提供了参考。 标签：土壤；重金属污染；微生物修复技术 引言 随着科学技术的快速发展，重金属产品在社会中得到了广泛的应用，但由于重金属产品使用后的不当处理，导致重金属污染物不断进入环境中，污染物的数量不断累积，对人们赖以生存的环境造成了严重污染。我们常见的重金属污染物主要有镉、铅、汞、镉、钡、银、铜、锌、镍等，这些重金属污染物不仅能在环境中能长时间滞留，而且难于降解、且毒性较大，能不断地通过水、土壤、大气等介质进入动植物体内，再由食物链进入人体，对人体健康造成极大地危害。 1 土壤重金属污染修复的方法 目前，主要的土壤重金属污染修复技术有物理修复、化学修复和生物修复。其中物理修复的方法有客土工程、电修复法、电热修复、热处理法和土壤淋洗法；化学修复的方法有土壤稳定化法、光催化降解法和改良法；生物修复的方法有植物修复、动物修复和微生物修复。 2 微生物修复技术的原理 土壤重金属污染微生物修复技术是利用土壤环境中的微生物（如藻类、细菌、真菌等）对重金属污染物进行吸收、沉淀、氧化和还原等作用，来降低重金属在土壤中的毒性。 3 微生物修复技术的优缺点 3.1 微生物修复技术的优点 对比传统的物理、化学修复技术，运用生物修复技术对重金属污染的土壤进行修复，生成的产物不会破坏植物的生长环境，同时生物修复技术还具有成本低、效率高、不会产生二次污染、操作简单和适用范围广等特点。 对比微生物修复技术和动植物修复技术，微生物具有个体微小、比表面积大、繁殖快、代谢能力强、种类多、分布广、适应性强、容易培养等特点。 3.2 微生物修复技术的局限性

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

土壤重金属污染的微生物效应研究进展_1

重金属污染土壤的治理是当今世界的一大难题，由于土壤中重金属污染是一个不可逆的过程，且土壤中的重金属具有非降解性及难以清除性。采用传统方法修复重金属污染土壤是非常困难和昂贵的[1]。而生物修复法能克服传统方法中的缺点，越来越受到重视[2]。土壤中微生物种类繁多，数量庞大，有的不仅参与土壤中污染物的循环过程，还可作为环境载体吸附重金属等污染物[3]。由于微生物对重金属具有积累和解毒作用的功能，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，使土壤重金属污染生物处理技术的发展和应用倍受关注。虽然近年来人们已经对土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及修复机制做了大量的研究，但往往这些研究都是独立进行，缺乏相互之间的联系，造成很多结论的不统一性，对它们的综合评价产生一定的影响。因此，系统综述土壤重金属污染的微生物效应、微生物学评价及微生物的修复作用等方面的研究进展，研究和运用微生物与重金属间的相互关系和作用特点，对重金属污染土壤的微生物修复具有重要的意义[4]。 1土壤重金属污染的微生物效应及毒性 1.1重金属污染对土壤微生物活性的影响 当土壤受外来重金属污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的反应[5]86。微生物的代谢商（qCO 2）是微生物活性反应指标之一，它反映了单位生物量的微生物在单位时间里的呼吸作用强度[6]138。土壤微生物的代谢商通常随着重金属污染程 度的增加而上升。Chander 等[7]613研究认为，含高浓度重金属的土壤中微生物利用有机碳更多地作为能量代谢，以CO 2的形式释放，而低浓度重金属的土壤中微生物能更有效地利用有机碳转化为生物量碳，土壤中的重金属含量的高低影响了微生物的呼吸及代谢，进而影响了土壤的呼吸作用。张玲和叶正钱[6]139研究了铅锌矿区污染土壤的微生物活性，在矿口处土壤基础呼吸为33.69mg/（kg ·d ），明显高于其他地段，在远离矿口800m 的地方土壤基础呼吸为24.57mg/（kg ·d ），明显高于对照的4.06mg/（kg ·d ），矿口土壤的土壤基础呼吸和微生物代谢商分别是对照土壤的1.6倍和2.3倍。Fliepbach 等[8]1202也研究认为，代谢商是评价重金属微生物效应的敏感指标，它可以反映出土壤重金属污染程度。 1.2重金属污染对土壤微生物生物量的影响 土壤微生物生物量代表着参与调控土壤中能量和养分循环以及有机质转化所对应生物量的数量，而且土壤微生物碳或氮转化速率较快，可以很好地表征土壤总碳或总氮的动态变化，是比较敏感的生物学指标[8]1201。大量的研究表明，由于土壤重金属污染造成微生物生物量发生变化。Khan 等[9]30研究指出，Pb 污染矿区土壤的微生物生物量受到严重影响，靠近矿区附近土壤的微生物生物量明显低于远离矿区土壤的微生物生物量。Fliepbach 等[8]1201研究结果表明，低浓度的重金属能刺激微生物生长，可增加微生物生物量碳，而高浓度重金属污染则导致土壤微生物生物量碳的明显下降。Khan 等[9]31采用室内培养实验，研究了Cd 、Pb 和Zn 对红壤微生物生 土壤重金属污染的微生物效应研究进展 王彬杨胜翔徐卫红 （西南大学资源环境学院，重庆 400716） 摘 要 文章综述了土壤重金属污染的微生物效应、重金属污染土壤的微生物学评价及微生物的修复机制等方面的研究进展，并对今后土壤重金属污染的微生物修复的研究重点进行了展望。 关键词 重金属污染 土壤微生物 修复 收稿日期：2007-11-28，修改稿收到日期：2008-01-07 第23卷第2期 2008年6月广州环境科学 GUANGZHOU ENVIRONMENTAL SCIENCES Vol.23，No.2Jun.2008 6

生物炭对土壤肥料的作用和未来解析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/fa9588283.html, 生物炭对土壤肥料的作用和未来解析 作者：刘芳芬 来源：《农家科技下旬刊》2015年第08期 摘要：生物炭的应用，能够有效提升土壤中有机碳的含量，对土壤的保水、保肥性能进 行改善，减少养分的损失。通过将生物炭与肥料的相互结合，能够起到相互补充，促进作业的生长，增加产量的效果。本文结合生物炭的相关概念，分析了其对于土壤肥料的作用，并就其未来的研究方向进行了讨论和阐述。 关键词：生物炭；土壤肥料；作用；未来研究 近年来，伴随着可持续发展理念的不断深化，各种新的清洁能源资源得到开发，生物炭逐渐成为了农林、环境、能源等领域研究的重点，在废弃生物质利用、生物能源生产、肥料创新、温室气体减排中发挥着非常重要的作用，引起了相关研究人员的高度重视。 一、生物炭的相关概念 生物炭是指生物有机材料在无氧或者低氧环境中，经低温热裂解后产生的固体材料，可以是块状，也可以是粉状颗粒。在生物炭中，碳含量约在40%-75%，其余部分为矿物质和有机 化合物，一般呈碱性，不易分解。 在生物炭中，富含有机碳，而且碳元素一般都是以稳定芳香环不规则叠层堆积的方式存在，其中的化学成分受生物有机材料种类和来源的影响，例如，以木本植物制作的生物炭碳含量高，矿质养分含量低；以秸秆等制作的生物炭碳含量低，矿质养分含量高。高温环境对于有机物的分解有着相应的促进作用，因此，原生物质中的含碳物质、低分子有机物等会随着温度的升高，热解损失增大，残留量降低，而生物炭中的固定碳含量、灰分、PH等则会随着热裂解温度的升高而提高。同时，生物炭的CEC与其表面积、羧基官能团密切相关，在一定的温度范围内，生物炭的表面积和CEC可以达到最大。因此，最大CEC生物炭的生产必须对热裂解温度进行相应的优化。与其他各种形式的炭相比，生物炭强调生物质原料来源以及在农业科学、环境科学中的应用，一般用于土壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境的修复，在社会可持续发展中发挥着非常重要的作用。 二、生物炭对土壤肥料的作用 1.对土壤有机质的作用 土壤有机质是评价土壤肥力的重要标准之一，在其他条件相同的情况下，土壤有机质含量越高，则表明土壤越肥沃。土壤有机质同时也是陆地生态系统中重要的碳汇，能够改善土壤团聚体，保持其稳定性，支持微生物活动。在实际应用中，尽管生物炭的化学结构与土壤有机质或者腐殖质存在着一定的差别，但是其在改良土壤性能的作用上是一致的。生物炭的存在，能

土壤重金属污染微生物修复技术浅析

土壤重金属污染微生物修复技术浅析 微生物种类繁多，数量庞大，分布广泛，功能多样，是土壤生命体的有机构成，可作为表征土壤生态环境变化的一个重要指标。微生物修复主要是利用土著微生物或人为投加的特效微生物在特定的条件下吸收、转化、固化或分解土壤、水体中的重金属污染物，改善环境质量、促进生态修复的一种生物措施。是一种低耗、高效、环保安全的修复技术。 微生物修复具有环境友好、安全生态、低耗等优点，是一种健康、经济、可持续的重金属污染修复技术。在汉斯出版社《土壤科学》期刊中，有论文通过文献调研，综述了微生物对重金属污染的修复现状、修复机理、影响因素及强化修复等，以期为重金属污染微生物修复提供参考。 细菌作为微生物中的最大群体，它本身及其产生的各种物质广泛参与水体、土壤、矿渣和沉积物等环境中的多种反应，进而影响诸多元素的迁移转化。许多真菌对重金属具有抗性和吸附性，尤其在重金属污染区域存活的真菌具有较强耐性，对甄选区域优势生物种群具有指导意义。目前，对菌根真菌、大型真菌、酿酒酵母、青霉菌及曲霉菌等修复重金属污染研究较多。另外不同重金属之间的相互作用，微生物去除重金属的能力会随重金属复合的种类及浓度的不同而不同，对其污染的土壤修复具有很高的挑战性。 pH是影响微生物抗重金属能力的重要因素。不同的菌丝体，对重金属的吸附能力受PH 值的影响，菌根真菌在不同的pH环境下生物量会发生显著的变化。随着PH值的降低，重金属的吸附性减弱，从而移动性增强，反之，重金属与OH?生产氢氧化物沉淀，降低金属离子的移动性。但在强碱环境下，金属离子易于OH?形成络合物，其移动性反而增强。在某一浓度微生物对重金属的吸收随外界条件不同而不同，有其最适合的pH条件。

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

重金属污染土壤修复精编

重金属污染土壤修复精编 High quality manuscripts are welcome to download

生物炭对重金属污染土壤修复的研究 1. 土壤重金属污染现状 重金属是指比重大于cm3的金属元素，主要包括锌（Zn）、银（Pb）、镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、汞（Hg）和准金属砷（As）等。近年来，随着工业化、城市化的不断发展，工业活动、矿产的开采和冶炼、城市垃圾的处理、污水灌概、农药和化肥的不合理施用、机动车尾气的排放等人类活动导致大量重金属以各种不同的形式进入土壤，引起环境质量严重恶化。由于重金属不易在生物物质循环和能量交换中分解，土壤重金属污染不仅抑制作物生长发育，促成作物早衰，降低产量，并且还会通过食物链的富集、传递，危害人体健康。尤为严重的是，有毒重金属在土壤系统中所产生的污染过程具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点,一旦有毒污染物进入土壤，则极难清理出来。随着土壤重金属污染不断加剧，因土壤重金属污染造成的致病事件频发，重金属污染土壤的修复问题逐渐引起了人们的关注，逐渐成为土壤及环境领域的研究热点和难点。 目前，人类活动是造成重金属在土壤中累积的主要来源。比如，金属矿产资源的开发利用通常会使矿区及周边地区土壤重金属含量累积；农业活动中肥料和农药的不合

理施用也会造成土壤污染，以磷肥为例，由于磷矿石成分复杂，含有多种重金属，比如Zn、Cr、Pb、Cu等，在施入过程中一同被带入土壌，进而在土壤中富集。 2.重金属污染土壤修复研究进展 土壤重金属的生物有效性及其对环境危害程度不仅与其总量相关，还与其在 土壤中的赋存形态有关。而重金属污染土壤修复的主要技术手段是更大程度的减少土壤中重金属的总量和降低其在环境中的有效性。根据修复手段，土壤重金属修复技术大致可以分为物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。其中，物理修复是指通过物理手段对土壤重金属进行稀释、热挥发或者移除等，比如客土法、电热法等；化学修复是指通过外源添加修复材料或土壤自身物质改变土壤环境引起化学反应来达到治理的效果，比如淋洗法、添加改良剂等（凯迪电厂的炭化物就属于改良剂的一种，属于生物炭）；生物修复即利用生物体来实现土壤重金属的迁移转化，比如微生物修复、植物修复等。不同的修复技术各有优劣，如何因地制宜地选择修复技术是土壤重金属修复的研究方向之一。 重金属污染土壤原位修复是指向污染土壤中投加一种或多种物质，调节土壤理化性质，通过与重金属发生一系列反应，改变重金属在土壤中的赋存形态，降低其生物活

重金属废水的微生物废水处理工艺

重金属废水的微生物废水处理工艺 一、微生物法治理电镀废水技术 1．主要技术内容 （1）基本原理用从电镀污泥中获得的SR系列复合功能菌，高效还原六价铬为三价铬，三价铬、锌、铜、镍和镉等二价金属离子被菌体富集，再经固液分离，废水被净化，污泥中金属再用微生物或化学法回收，固液分离的上清液可以回用。 （2）技术关键本技术的关键是菌体的培养和“菌废比”的合理调控，这是保证处理水质达到排放标准或回用的重要条件。一般采用厌氧技术培养菌体，培养液可以是生活污水，粪便，高浓度有机废水，也可以人工配制。采用中温发酵技术。根据废水中的金属离子的浓度和培养的菌体的浓度决定“菌废比”，具体情况具体决定。 （3）工艺流程微生物治理电镀废水工艺流程见图9-24。 2．主要技术指标 （1）净化能力本技术对废水成分变化的适应性强，各金属离子浓度的范围为：铬1mg／L～1000mg ／L，锌1mg／L～1000mg／L，铜1mg／L～1000mg／L，镍1mg／L～500mg／L，镉1mg／L～500mg／L。本技术不仅能处理单一的金属废水，也可处理混合的金属废水。废水的pH值可在4～8范围内变化。每天处理废水量可达1m3～1000m3以上。 （2）特点利用微生物高效快速还原六价铬，无二次污染，能回收菌泥中的金属，因此，使用周期长，管理方便。如果能利用生活污水、食品加工废水等培养微生物，可以实现以废治废。 （3）出水水质处理后排放水中六价铬、总铬、锌、铜、镍、镉等金属低于国家GB8978-1996污水综合排放标准，见表9-15。

3．投资分析对于日处理100t废水的规模而言，1992年价格为总投资30万元，其中土建15万元，设备10万元，其他5万元。 本技术主要设备使用期可达40年，运行费用约为每吨废水0.20元。 4．主要设备微生物法治理电镀废水技术的主要设备有培菌池，生物反应器，调节池，泵房，沉淀池，消毒池，主控室，化验室等。 二、硫酸盐生物还原法处理含锌废水 硫酸盐生物还原法处理含锌废水其原理是利用硫酸盐还原菌SRB在厌氧条件下产生硫化氢，硫化氢和废水中的重金属反应，生成金属硫化物沉淀以去除重金属离子。 1．废水处理工艺流程见图9-25。

环境微生物课程论文-几种利用微生物修复土壤重金属方法的比较研究全解

几种利用微生物修复土壤重金属方法 的比较研究 摘要：总结了微生物修复土壤重金属污染方法的特点，对其原理进行了分析，比较了微生物刺激技术、微生物强化技术、植物-微生物联合修复三种方法，并对今后的微生物修复技术研究提出了建议。 关键词：重金属；微生物修复；菌根；根瘤菌 0引言 与常见的大气污染、水污染、工业固体废弃物污染相比，土壤重金属污染具有不可见性和隐蔽性．目前全国遭受不同程度污染的耕地面积已接近 2.0 ×107hm2，约占耕地面积的1/5，我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过 1 ×107t，被重金属污染的粮食多达1.2 × 107t，合计经济损失至少200 亿元．土壤重金属污染日益严重导致土壤肥力退化、农作物产量降低和品质下降，严重影响环境质量和经济的可持续发展，威胁到人们的食品安全。 重金属对人类具有巨大的危害，能引起头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症，如肝癌、胃癌、肠癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌、乌脚病、畸形儿等[1]。随着社会经济的发展，我国重金属污染已越来越严重，重金属污染事故频发。近年来，随着土壤重金属防治方面研究增多，开发了越来越多的方法。但是这些方法成本昂贵，可操作性差，且大部分是重金属稳定化技术，目前大都处在实验室研究阶段。在此背景下，一些学者提出了利用微生物来修复土壤重金属污染方法，这对于传统的物理化学法是一种延伸。 1微生物修复土壤重金属污染的特点 目前,用于土壤重金属污染治理的方法包括物理修复、化学修复和生物修复.物理修复、化学修复虽能达到一定的效果,但是能耗大、二次污染等问题也限制了其应用，尤其对于大面积有害的低浓度重金属污染,更是难以处理[2]。 微生物修复法具有处理费用低，对环境影响小、效率高等优点，加之微生物自身具有种类繁多，数量庞大，比表面积大等特点，所以利用一些真菌、细菌、放线菌等来修复重金属污染土壤具有很大的潜力，并且对重金属污染的耐性通常为真菌＞细菌＞放线菌。目前，大多数研究所用微生物种类主要还是从受污

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