前言：中文期刊網精心挑選了原位生物修復技術范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
原位生物修復技術范文1
關鍵詞 污染水體的原位就地修復技術 微生物、酶與載體自固定化技術
我國是一個水資源缺乏的國家，水資源的短缺并日漸污染，已經成為制約國民經濟和社會發展的重要因素。面對水環境大面積的惡化污染，對于如何有效的解決污染水體成為我國乃至世界上的一個課題。目前對水體污染采取的方法也有很多，最常見的有：
建設污水處理廠，采用普通活性污泥法、氧化溝法、間歇式活性污泥法等技術對城市、工業企業等生產的污水進行處理，但建設污水處理所需的設備昂貴，管理人員又多，成本自然很高，而且該工藝對氮、磷的去除效果差，容易發生污泥膨脹現象?？紤]到我國的水體污染面積大，污染程度深，我國的治理污染投資規模有限等情況，在我國建設眾多大型的污水處理廠在經濟上是不可行的。
依靠河流和湖泊自身凈化能力來處理污水，所需的時間較長，針對我國的水體大面積、深層次污染的現狀，是不現實的。
污染水體原位就地修復技術，是在我國研究開發的新型污水處理工藝，為被污染的河道水體修復提供了一個可靠的、卓有成效的方法。具有治理費用低、環境無影響、最大程度降解污染等特點。
1、
&污染水體原位就地修復技術的研究
1.1、污染水體原位就地修復技術
污染水體原位就地修復技術是在原有河床不變的基礎上，直接采用微生物、酶與載體的自固定化技術對污染水體就地處理的河水凈化處理工藝。該技術在保證原有河道排污、瀉洪等功能的同時實現了河水水質的凈化處理。在原有河道一側開辟一個生化處理區，并在其進水端設置一道擋水墻，其上堆放大小不同的卵石格柵。同時在原有河道上設置一座截水壩，根據水位要求使河道上的截水壩高于一定量的擋水墻，使河水自流通過布有卵石格柵的擋水墻，先去除較大顆粒的固體漂浮物后流入前端的沉淀池，沉淀池中布有自然山石景觀，污水經過在此循環沉淀后進入生化處理區前端的進水池，最后污水通過設置在生化處理區前端攔水墻底部的洞口，從進水池的池底均勻地自下而上進入生化處理區。生化處理區的上、下各設置一層JW型攔截網，在上下網之間投放JHE型高效微生物載體，同時在下網底部設置JADS曝氣系統。生化處理區頂部兩側的出水端分設通長三角形溢流堰，通過其可調節出水的均勻性。這樣使河水從生化處理區的底部自下而上、均勻的穿過載體層后通過三角堰進入兩側的流水槽，流入原河道的下端，達到凈化水質的目的。
1.2、微生物、酶與載體的自固定化技術
微生物、酶與載體的自固定化技木是借助由高分子材料合成的載體上帶有氨基、羧基、環氧基等活性基團與微生物肽鏈氨基酸殘基作用，形成離子鍵結合或共價鍵結合，從而將微生物和酶固定在載體上，同時載體上“空間懸臂”的引入，旨在減少載體背景對所固定微生物代謝增殖形成的空間障礙，為其提供了代謝增殖的生存空間。
1.3、 高效微生物載體
高效微生物載體是一種具有空間網狀結構的高分子合成材料，這種材料帶有氨基、羧基、環氧基等活性基團，在污水中具有良好的穩定性和物化性能，其空隙率為96%以上，固定微生物后的載體密度接近于水的密度，微生物負載量大，高達18-40g/L，容積負荷可高達16kgBOD5/m3.d，比表面積為23.3m2/g。這種載體，由于其結構的特點，可使污水、空氣和生物膜得到充分摻混接觸交換，生物膜不僅能大量地在微生物載體內坐床，保持良好的活性和空隙可變性，而且在運行過程中氣體在三維流動的污水帶動下，互相碰撞并被處于蠕動狀態的微生物載體不斷切割成更小的氣泡，增加了氧的利用率，可減小曝氣量。因此它具有切割氣泡能力強、空間體積利用率大、無死區等特點，是當前微生物載體的更新換代產品。
1.4、 高效微生物
污染水體的原位就地修復技術中所采用的J系列微生物菌種由多種高效微生物菌群組成，其為高活性、高濃度、高組合的微生物菌群。它是針對不同的污水污染因子的種類和濃度，研制出不同的微生物菌群。此菌群是高濃度（10億-60億個/克）高組合（幾種-幾百種/劑）的粉狀固體制劑，常溫常壓常濕下，可保存6年。當使用時，微生物菌群制劑投入水中被“激活”，激活后的微生物依靠一種特殊技術（微生物、酶與載體的自固定化技術）生存在生化反應池內，使生化反應池中始終存有大量而豐富高活性的微生物菌群，保證其處理速率和效率，并能隨時根據水體中污染物種類和總量變化及時調節微生物種類和投加量。保證運行效果高效穩定，實現處理后尾水達標排放。且根據處理水質的不同，使用不同的專用特效菌種。產品中菌的數量極高，繁殖速度極快，正常運轉時不再補充菌種，可節省高效微生物的用量。 2、
&污染水體原位就地修復技術的應用
溫榆河作為京城四大河流之一，源于昌平沙河壩水庫，它的上游具有綠色生態走廊之稱，是首都的一大天然水系。然而河水中氮、磷及有機物含量相對較高，遠遠超出了河道本身的自凈化功能，使原有水生生態系統遭到嚴重破壞，藻類死亡后散發出的腥臭味及其底泥厭氧后產生的惡臭味，不僅嚴重損害了首都市民的生活質量和身體健康、而且與北京國際大都市的形象格格不入，也嚴重的破壞了河道的生態環境，同時給首都風景區的旅游事業也造成了很大的影響。其根本原因是溫榆河沿岸各支流、排污口中的氮、磷等污染指標的含量相對較高，從溫榆河上游至下游，河道內水體中的氮、磷含量逐漸升高，氮、磷等污染指標的含量接近生活污水，嚴重影響了溫榆河的水質，為了達到水質的要求， 污染水體原位就地修復技術在溫榆河支流二道溝上得到應用。溫榆河支流河道二道溝水質狀況見表2。
表2 2003年11月份二道溝水質監測情況
單位：mg/L
&監
測
項
目
&
&DO
&NH3-N
&CODcr
&BOD5
&SS
&T-N
&T-P
平均值
&0.00
&24.54
&79.46
&28.07
&21.00
&18.39
&2.89
2.1、設計水質指標
根據對二道溝河水污染治理的要求，在不增加藥劑費用的基礎上， 水中主要污染物的消減量按原水水質的60%設計（N、P等污染指標接近城鎮生活污水，若不增加藥劑費用，用生化法最高能達到60%的去除效果）：T-N≤3.38mg/L、NH3-N≤9.82mg/L、CODcr≤31.78mg/L、T-P≤1.16mg/L 、DO≥5 ppm。
2.2、實驗裝置
針對二道溝河水污染狀況，本次試驗采用蘭州捷暉生物環境工程有限公司自行研制、并擁有知識產權的模擬河道治理試驗裝置，該試驗裝置有效容積為0.8m3，內裝有60%的JHE型高效生物載體和JADS高效曝氣系統。為了更精確地測定該狀態下，生化系統進出水端的液位差的大小，生化系統共設四級，并在其前端還設置了前置庫和轉子流量計，河水中紙張等較大顆粒的固體漂浮物、SS等在前置庫內得到去除。試驗過程中直接用污水泵將河水提升至試驗裝置進行生化處理，出水直接排入河道。
2.3、工藝流程
2.4、 試驗結果與分析
2.4.1、據現場試驗對進出水進行了一個多月的跟蹤檢測，檢測數據見表4，CODcr、NH3-N的去除效果。
表4 跟蹤監測數據
取
樣
&項目
&CODcr(mg/L)
&總氮(mg/L)
&氨氮(mg/L)
&總磷(mg/L)
進
水
&最大值
最小值
平均值
&180.5
55.4
79.46
&14.18
2.701
8.44
&30.81
18.26
24.54
&4.56
1.22
2.89
出
水
&最大值
最小值
平均值
&47.50
19.50
28.15
&6.625
0.822
3.72
&9.05
3. 56
6.31
&0.52
0.18
0.35
平均去除率%
&63.95
&55.92
&74.29
&75.78
2.4.2、其它污染物的去除
污染水體的原位就地修復技術除了對該河水中的COD、氨氮等污染物有很好的去除效果外，還對河水中懸浮物SS、石油類等污染物質都有較高的去除效果，均能達到設計的排放要求，但總氮的去除受溫度影響較大（試驗研究時水溫在6-8℃），未能達到設計的排放要求。
從生化反應時間與各污染物的去除關系可以看出，再延長反應時間，各污染物的去除率曲線變緩， COD、NH3-N等的去除效果變化不大。生物載體在流化過程中得以固、氣、液三相充分接觸與混合，強化了生物膜表面流體的紊亂程度，加快了傳質速度，有效提高處理效能。在載體投加率為60%、氣水比（3.5-4）：1，水與載體的有效接觸時間為1.25 h工況條件下，對CODcr、NH3-N等污染指標均有良好的去除性能，在適宜溫度的條件下，對石油類也有較好的去除效果。
2.4.3、出水水質評價
經采用污染水體的原位就地修復技術處理后的水質清澈透明，在沒有增加藥劑費用的基礎上，除總氮外基本上達到了應有的設計要求。
2.4.4、運行成本
運行費用主要包括人工費，動力費。通過近2個月（2003年10月~2003年12月）的現場試驗，對運行費用進行初步核算，平均運行成本為0.05元/m3水（包括電耗和人工管理費），大大低于污水處理廠對污水處理的費用。
2.5、 工程設計與河道環境相結合
工程設計中結合河道的自然景觀，在不破壞河岸生態的前提下，運用河道生態景觀的設計新理念，對工程的周圍進行了生態景觀的設計，自然的生態磚護堤、鵝卵石及濕生、沉淀池中的自然景石、水生植物的種植及生化處理區出水端濕地的設計，無不體現著一種生態與自然，使工程設計和環境完美的結合在一起。
3、 結論
3.1、采用污染水體的原位就地修復技術對河水的污染治理是可行的， 該技術采用生物方法和化學方法將游離細胞和生物酶固定在生物載體上，使其保持活性并可反復利用，該技術具有生物密度高、反應迅速、生物流失量少、反應控制容易的特點，是一種實用的新型高效河水凈化處理工藝，日處理量為1.7萬 m3/d的河道污染治理工程將于2004年6月份竣工并投入使用。
3.2、采用污染水體原位就地修復技術的新型河水凈化工藝，是一種高科技多學科的組合工藝，無二次污染[1]，屬綠色清潔工藝。
3.2、采用污染水體原位就地修復技術是一種節能、高效、簡易、方便的技術，不僅運行成本低，而且在工程設計中可結合河道景觀進行一起的生態河道設計，屬綠色環保生態工藝。
污染水體的原位就地修復技術，是目前正在興起的突破性的一種水體修復新技術，該技術可以應用于內陸河流、城市河段、湖泊、生活污水等范圍的水體修復。該技術的應用成功，將會給我國水體污染的治理帶來一大福音，給國家社會與城市帶來無限的生機，它將成為生物技術治理污水的又一示范。
原位生物修復技術范文2
關鍵詞：底泥 修復 資源化利用
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0226-02
Abstract：A large number of pollutants in the river sediment，as a secondary pollutant sources seriously affect the aquatic environment. This paper analyzes of the major types of pollutants in the sediment，systematic introduction to the various treatment technologies and resource utilization means.The purpose is to achieve sediment reduction，harmless and resource utilization while exploring a cost-effective，environment-friendly and sustainable development path for China.
Key Words：Sediment；Repair；Resource Utilizing
隨著社會和化工產業的發展，近二十幾年來河道、湖泊等水體的污染嚴重，尤其是河道底泥，底泥中含有大量的污染性物質，特別是致?。ò?、破壞生態的持久性的難分解有機物、嚴重超標的重金屬離子。這些有害物質經過食物鏈的累積和擴大效應，將會影響人類的健康，破壞自然環境和生態系統。此外，水體富營養化的解決關鍵也仍與底泥密切相關。水體底泥污染是世界范圍內的一個環境問題，其污染加劇主要是人為因素造成的，污染物通過大氣沉降、廢水排放、雨水淋溶與沖刷進入水體，大量難降解污染物相當一部分積累在水體底泥中并逐新富集，溶解于水中的污染物濃度在很大程度上受到底泥的影響。污染底泥的治理已刻不容緩，勢在必行。
1 底泥中污染物的種類
疏浚底泥具有泥量大，成分復雜，含水率較高，含有污染物，并且既含有益物質又含有害成分等特點。其成分對處理方案的選擇具有重要意義，主要含有三類：一是重金屬，一般指Hg、As、Zn、Cu等，是環境中普遍存在的一類污染物，具有難降解性、生態毒性和可累積性等特點?？赏ㄟ^生活污水及生產廢水的排放、降水徑流等途徑進入水體，通過沉淀、吸咐、絡合等作用而沉積到底泥中。河流底泥中有重金屬與不同載體相結合，以多種形態存在，大致有可交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、有機物結合態和金屬殘片等，不同形態的重金具有不同的生物有效性[1]。其與水相保持一定的動態平衡，當環境發生水力沖刷、外界擾動等變化時，可再次進入水體，成為二次污染源。二是有機物，底泥中有毒有機物通過富集作用在生物體內達到較高的濃度，從而對生物體產生較強的毒害作用，并通過復雜的污染生態化學過程，即在氣―水―生物―底泥等多介質環境體系中的遷移、轉化和暴露，影響人和動物的健康，從而對人類未來的生存發展構成嚴重威脅[2]。三是含有N、P等營養物質，導致水體的富營養化。
2 污染底泥修復與處理技術
底泥處理的主要目的是降低受污染底泥對水體的污染，使其對生態和環境無害。污染底泥的治理，經過多年的實踐，已取得一定效果。
2.1 原位生物修復技術
底泥原位生物修復是指在基本不破壞水體底泥自然環境件下，對受污染的環境對象不作搬運或運輸，在原場所進行生物修復。分為原位工程修復和原位自然修復。原位工程修復通過加入生物生長所需營養來提高生物活性或添加實驗室培養的具有特殊親合性的微生物來加快環境修復；原位自然修復是利用底泥環境中原有微生物，在自然條件進行生物修復。對底泥進行生物修復，促進底泥微生物繁殖，底泥有機質在微生物作用下，迅速分解，釋放出氨氮、硫化氫等有害氣體，使得底泥好氧層加厚，泥層減薄，加快底泥微量營養的釋放。有利于提高藻類多樣性，同也可以阻隔下層黑臭底泥有毒物質的釋放，加強在泥水界面間的好氧微生物對機污染物分解能力，加快水體生態系統的物質循環和能量循環，提高水體的自凈能力。
2.2 原位掩蔽技術
掩蔽是在污染底泥上放置覆蓋物，使污染底泥與水體隔離，防止底泥污染物向水體遷移的物理修復技術方法。掩蔽作為底泥的一種原位修復技術，對持久性有毒污染物污染底泥的修復效果非常明顯，工程造價低，能有效防止底泥中的持久性有毒污染物污染物進入水體而造成的二次污染。但是，掩蔽會增加底泥的量，使水體庫容減小，不適于河流、湖泊、港口和水庫，只適用于深海底泥修復。目前使用較多的掩蔽材料有未污染的底泥、清潔砂子、礫石、鈣質膨潤土、灰渣、人工沸石、水泥和其它人工合成材料等。這種掩蔽技術在國內鮮見應用。
2.3 污染物與疏浚物固相分離技術
淋洗可以是原位修復也可以是異位修復，淋洗是將水、油或其它能夠促進污染物溶出、溶解遷移的溶劑摻入或注入到污染的底泥中，主要用于重金屬污染土壤，具體是將土壤中的固相重金屬轉移至液相中，再進行深度處理的過程，土壤經清水洗滌后歸原位再利用。底泥淋洗技術推廣應用和修復效果的好壞關鍵在于高效淋洗劑的篩選和研制，既能提取重金屬，又不破壞土壤的結構，不能造成二次污染。目前應用較為廣泛的疏浚底泥淋洗劑主要有酸、堿、表面活性劑、植物油和EDTA絡合劑等。淋洗在美國、日本和德國等一些國家已經得到應用，其在發展中國家推廣應用面臨的最大問題是費用太高，經濟上難以承受。
2.4 清淤疏浚后衛生填埋
底泥疏浚，以改善水體環境質量為目的，用機械手段清除水體底床上層一定范圍內富含有機質、氮、磷和重金屬的污染底泥并妥當處置，一定程度上去除污染內源， 為水體水質的好轉和穩定創造條件。為防止造成二次污染、破壞水體正常生態層， 因此要著重考慮疏挖及輸送方式的選擇，一般采用水采水運方式，即用絞吸式挖泥船進行水下疏挖，用加壓管道將泥漿送至堆場。
衛生填埋對于水體底泥處置而言，其優點是投資較少、容量大、見效快，且能夠通過產生填埋氣獲取新能源。但填埋不當也會造成新的污染，主要是有害物質溶出對地表水和地下水帶來的污染，所以要借鑒城市生活垃圾衛生填埋場的經驗建設，這種廢物填埋場底部鋪有襯層，可防止溶出液體滲透入土壤并污染地下水，溶出液體經管道收集后，送污水處理廠進行處理。
2.5 干式熱處理
底泥的干式熱處理包括污泥干化、焚燒、熔融三種方式。
底泥的干化處理，是指通過直接或間接加熱方式，進行低溫處理，使污泥脫水、減容，同時使泥性趨于穩定化，它是多種處理工藝中重要的第一步，包括機械脫水、土工管袋脫水及自然干化脫水等。
焚燒是目前最終處置含有毒物質的有機底泥最有效的方法，適用于土地資源緊張的大中城市采用。將底泥作為固體燃料投入焚化爐中，使其與氧發生反應，轉化成高溫的燃燒氣和少量性質穩定的固定殘渣。目前應用最廣的焚燒設備是流化床焚燒爐，一般有機污泥應保證燃燒溫度在815℃左右，焚燒過程中所有的病原體、病菌均被殺滅，有毒有害的有機殘余物被氧化分解，但會產生二惡英等空氣污染物。
熔融燃燒溫度與產生底灰與焚燒不一樣，熔融的燃燒溫度高達攝氏1800℃至2400℃，焚化爐的溫度即便在二次燃燒室也僅有攝氏1600℃～2400℃；而熔融燃燒后的灰渣可回收制造路基，焚化爐底灰利用則相對較為困難[3]，其發展趨勢將會取代焚化爐。
干式熱處理成本都較高，都有可能產生二次污染，并且處理產物焚燒灰雖可減容90%以上，還需與其他方法結合使用進行最終處置。
3 底泥資源化技術
3.1 土地利用
此技術操作簡單能耗低，較適合作為低污染底泥的處理方式，疏浚的底泥需經測定達到《農用污泥中污染物控制標準》（GIM284-84）及《土壤環境質量標準》（GB15618-1995）規定的標準。主要有農業園林利用、濕地及棲息地建設、修復受擾動的土地區三種方式。
底泥的土地利用是一種符合中國國情的安全積極的底泥處置方式，此方法需底泥有機質的含量要比較多，需去除有害的病菌、病原體、重金屬、難分解的持久性有害有機物等物質，避免長期使用對人體及土地的毒副作用。底泥中含有豐富的有機物和氮、磷、鉀等營養元素以及植物生長必需的各種微量元素鈣、鎂、鐵等施用于農田能夠改良土壤結構、增加土壤肥力、促進農作物的生長。但是底泥中也含大量病原菌、寄生蟲，以及銅、鋁、鋅、鉻、汞等重金屬和多氯聯苯、二惡英、放射性元素等難降解的有毒有害物[3]。所以，底泥要作土地處置必須經無毒無害處理，否則底泥中的有毒有害物會導致水體或土壤二次污染。
3.2 建筑材料
底泥中除了有機物和重金屬外，還含有20%左右的礦物無素，如硅、鐵、鋁、鈣等，其組成與粘土基本相似。以往技術都是以污泥焚燒灰作為原料生產建材，現在可直接利用污泥來原料來生產建材，這樣可充分利用污泥自身的熱值，節省能耗，節約投資，目前相關方面的技術已開發成功。污泥制水泥的原料有三種形式：脫水污泥、干燥污泥、污泥焚燒灰?，F已確認以污泥為原料生產水泥時，水泥窯排出的氣體中NOx含量減少40%，這是因為污泥中氮在高溫下揮發，與氣體中的NOx反應，使之分解，從而起到脫硝劑的作用[4]。另外還有污泥制輕質陶瓷、污泥制微晶玻璃、污泥制生化纖維板。選取適當的利用途徑，可能實現清淤底泥不脫水直接利用，成功在把污泥處理費用轉移到有用的產品生產上來，因此，污染底泥用于建筑材料有著顯著的節能效果，但其適用于性質穩定、有機質的含量比較低、粘土成份的含量高，無毒害且不含具有放射性的元素的污染底泥。
3.3 填方材料
疏浚底泥可以通過脫水、固化和熱處理等預處理方法使其滿足作為填方材料的要求，固化土有透水性小、強度高、不易固結沉降的特點，一般應用道路路基、低洼地區的回填、筑堤材料。
3.4 污水處理材料
疏浚底泥能制備污水處理填料與其自身性質有關，含有大量的腐殖質，對金屬離子有吸附交換和絡合的作用，并且其吸附能力與底泥表面積有關，表面積越大，吸附能力越強，所以粉狀底泥較顆粒狀底泥具有更強的吸附能力和富集能力。此技術制備的產品應用于污水處理，具有良好的環保效益[5]。
4 結語
由于河流河段不同，污染源差異較大，因此底泥的污染程度和成分也有一定的區別。所以應加強底泥性質及處理技術優缺點的相關性研究，以確保取得最佳的處理方式。就是要結合我國國情，實現底泥減量化、無害化和資源化利用，降低或者減少底泥對環境和對人體的危害，走一條適合我國國情的經濟有效型、環境友好型的底泥可持續發展道路[6]。
參考文獻
[1] 程曉東，郭明新.河流底泥重金屬不同形態的生物有效性[J].農業環境保護科學，2001，20（1）：19-22.
[2] 鐘萍，李麗，李靜媚，等.河流污染底泥的生態修復[J].生態科學，2007，26（2）：181-185.
[3] 景長勇，霍保全.河道底泥的處理處置途徑分析[J].工業安全與環保，2008，34（10）：8-10.
[4] 薛丹.污泥的處理與處置技術探析[J].環境保護與循環經濟，2012，32（5）：58-61.
原位生物修復技術范文3
“凈魔方”全稱河湖水環境原位修復技術，是長江勘測規劃設計院（以下簡稱長江設計院）近年從韓國引進的一項專利技術。為使該技術充分適應我國實際需求，長江設計院在遵循原有技術原理的基礎上進行二次研發，最終探索出能滿足不同需求，可系統性解決河湖水環境和水生態問題的技術和產品體系。
“‘凈魔方’是由多種天然礦物質經離子交換技術制成帶有電荷的、多孔狀礦物質綜合體，簡單說來，當修復劑進入水體后，能像磁鐵一樣吸附水體中的污染物，經吸附、凝聚后沉淀于水底，達到逐步降低水體污染物濃度的效果?！?長江設計院環境公司教授級高級工程師張曦詳細介紹道，“再者，修復劑材料為天然礦物質，不添加任何化學物質，不會對生態環境造成破壞，因而也十分安全高效?！?/p>
不僅如此，具有多孔隙結構、高附著率特性的“凈魔方”修復劑有利于攜氧，進入水體后猶如許多“懸掛”在水中的“富氧空間”，可顯著提高水體溶解氧濃度。在吸附大量污染物的同時，也為水體以及底泥中的土著微生物構筑了一個良好的生長附著環境和廣闊的代謝增殖空間，進而為再現一個自然的、能自我調節的河湖良性生態系統奠定基礎。
“值得一提的是，‘凈魔方’不但能凈化上覆水體，還能原位消減固化底泥。在土著微生物的作用下，讓沉淀于水底和底泥中的有機部分被氧化、分解、吸收，無機成分被氧化、吸收或置換，使底泥逐漸被消減、沙化，最終形成沙化層覆蓋在下層底泥之上，以此來阻隔下層污染物的溶出，避免底泥再懸浮產生污染。同時，修復劑強大的離子交換能力，還可使水體中的重金屬離子與其晶格內的鉀、鈉等離子發生置換，并固定在晶格內部，從而失去游離態時的污染性。這也是該技術優于國內其他修復技術的最大特點?！睆堦厝缡钦f。
控源截污是河湖水環境治理和水生態修復的前提，倘若只治理仍匆約吧細菜體本身，往往治標不治本。為此，長江設計院集成“凈魔方”技術和固載微生物技術之優勢，創造性地研發出“復合生態濾床”“富氧生物床”“曝氣生物濾池”等外源分散式減排凈化系統。充分利用“凈魔方”顆粒的高效凈水性能和優越的固化微生物載體特性，構建起一套好氧、厭氧共生的復合生物系統，使固體有機污染物在“凈魔方”空隙內被厭氧液化，可溶性有機污染物被好氧分解，從而在源頭上減少了污染物的入河負荷。
原位生物修復技術范文4
關鍵詞:土壤污染、生物修復、研究進展
前言
土壤重金屬污染是指由于人類活動將金屬加入到土壤中，致使土壤中重金屬明顯高于原生含量、并造成生態環境質量惡化的現象。加之重金屬離子難移動性，長期滯留性和不可分解性的特點，對土壤生態環境造成了極大破壞，同時食物通過食物鏈最終進入人體，嚴重危害人體健康，已成為不可忽視的環境問題。隨著我國人民生活水平的提高,生態環境保護日趨受到重視,國家對污染土壤治理和修復的人力，物力的投入逐年增加，土壤污染物的去除以及修復問題,已成為土壤環境研究領域的重要課題。而生物修復技術是近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術,同傳統處理技術相比具有明顯優勢，例如其處理成本低,只為焚燒法的1/2-1/3，處理效果好,生化處理后污染物殘留量可達到很低水平;對環境影響小,無二次污染,最終產物CO2、H2O和脂肪酸對人體無害，可以就地處理,避免了集輸過程的二次污染,節省了處理費用，因而該技術成為最有發展潛力和市場前景的修復技術。
1.污染土壤生物修復的基本原理和特點
土壤生物修復的基本原理是利用土壤中天然的微生物資源或人為投加目的菌株,甚至用構建的特異降解功能菌投加到各污染土壤中,將滯留的污染物快速降解和轉化成無害的物質,使土壤恢復其天然功能。由于自然的生物修復過程一般較慢,難于實際應用,因而生物修復技術是工程化在人為促進條件下的生物修復,利用微生物的降解作用,去除土壤中石油烴類及各種有毒有害的有機污染物，降解過程可以通過改變土壤理化條件(溫度、濕度、pH值、通氣及營養添加等)來完成,也可接種經特殊馴化與構建的工程微生物提高降解速率。
2.污染土壤生物修復技術的種類
目前,微生物修復技術方法主要有3種:原位修復技術、異位修復技術和原位-異位修復技術。
2.1原位修復技術：
原位修復技術是在不破壞土壤基本結構的情況下的微生物修復技術。有投菌法、生物培養法和生物通氣法等,主要用于被有機污染物污染的土壤修復。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,同時投加微生物生長所需的營養物質,通過微生物對污染物的降解和代謝達到去除污染物的目的。生物培養法是定期向土壤中投加過氧化氫和營養物,過氧化氫則在代謝過程中作為電子受體,以滿足土壤微生物代謝,將污染物徹底分解為CO2和H2O。生物通氣法是一種加壓氧化的生物降解方法,它是在污染的土壤上打上幾眼深井,安裝鼓風機和抽真空機,將空氣強行排入土壤中,然后抽出,土壤中的揮發性有機物也隨之去除。在通入空氣時,加入一定量的氨氣,可為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異位修復技術：
異位修復處理污染土壤時,需要對污染的土壤進行大范圍的擾動,主要技術包括預制床技術、生物反應器技術、厭氧處理和常規的堆肥法。預制床技術是在平臺上鋪上砂子和石子,再鋪上15-30cm厚的污染土壤,加入營養液和水,必要時加入表面活性劑,定期翻動充氧,以滿足土壤微生物對氧的需要,處理過程中流出的滲濾液,即時回灌于土層,以徹底清除污染物。生物反應器技術是把污染的土壤移到生物反應器,加水混合成泥漿,調節適宣的pH值,同時加入一定量的營養物質和表面活性劑,底部鼓入空氣充氧,滿足微生物所需氧氣的同時,使微生物與污染物充分接觸,加速污染物的降解,降解完成后,過濾脫水這種方法處理效果好、速度快,但僅僅適宜于小范圍的污染治理。厭氧處理技術適于高濃度有機污染的土壤處理,但處理條件難于控制。常規堆肥法是傳統堆肥和生物治理技術的結合,向土壤中摻入枯枝落葉或糞肥,加入石灰調節pH值,人工充氧,依靠其自然存在的微生物使有機物向穩定的腐殖質轉化,是一種有機物高溫降解的固相過程。上述方法要想獲得高的污染去除效率,關鍵是菌種的馴化和篩選。由于幾乎每一種有機污染物或重金屬都能找到多種有益的降解微生物。因此,尋找高效污染物降解菌是生物修復技術研究的熱點。
3.影響污染土壤生物修復的主要因子
3.1污染物的性質：
重金屬污染物在土壤中常以多種形態貯存,不同的化學形態對植物的有效性不同。某種生物可能對某種單一重金屬具有較強的修復作用。此外,重金屬污染的方式(單一污染或復合污染)，污染物濃度的高低也是影響修復效果的重要因素。有機污染物的結構不同,其在土壤中的降解差異也較大。
3.2環境因子：
了解和掌握土壤的水分、營養等供給狀況,擬訂合適的施肥、灌水、通氣等管理方案,補充微生物和植物在對污染物修復過程中的養分和水分消耗,可提高生物修復的效率。一般來說土壤鹽度、酸堿度和氧化還原條件與重金屬化學形態、生物可利用性及生物活性有密切關系,也是影響生物對重金屬污染土壤修復效率的重要環境條件。
3.3生物體本身：
微生物的種類和活性直接影響修復的效果。由于微生物的生物體很小,吸收的金屬量較少,難以后續處理,限制了利用微生物進行大面積現場修復的應用，
植物體由于生物量大且易于后續處理,利用植物對金屬污染位點進行修復成為解決環境中重金屬污染問題的一個很有前景的選擇。但由于超積累重金屬植物一般生長緩慢,且對重金屬存在選擇作用,不適于多種重金屬復合污染土壤的修復。因此,在選擇修復技術時,應根據污染物性質、土壤條件、污染程度、預期修復目標、時間限制、成本及修復技術的適用范圍等因素加以綜合考慮。
4.發展中存在的問題：
生物修復技術作為近20年發展起來的一項用于污染土壤治理的新技術,雖取得很大進步和成功,但處于實驗室或模擬實驗階段的研究結果較多,商業性應用還待開發。此外,由于生物修復效果受到如共存的有毒物質(Co-toxicants)(如重金屬)對生物降解作用的抑制；電子受體(營養物)釋放的物理;物理因子(如低溫)引起的低反應速率;污染物的生物不可利用性;污染物被轉化成有毒的代謝產物;污染物分布的不均一性;缺乏具有降解污染物生物化學能力的微生物等因素制約。因此,目前經生物修復處理的污染土壤,其污染物含量還不能完全達到指標的濃度要求。
5.應用前景及建議：
隨著生物技術和基因工程技術的發展,土壤生物修復技術研究與應用將不斷深入并走向成熟,特別是微生物修復技術、植物生物修復技術和菌根技術的綜合運用將為有毒、難降解、有機物污染土壤的修復帶來希望。為此,建議今后在生物修復技術的研究和開發方面加強做好以下幾項工作:
(1)進一步深入研究植物超積累重金屬的機理,超積累效率與土壤中重金屬元素的價態、形態及環境因素的關系。(2)加強微生物分解污染物的代謝過程、植物-微生物共存體系的研究以及植物-微生物聯合修復對污染物的修復作用與植物種類具有密切關系。
(3)應用現代分子生物學與基因工程技術,使超積累植物的生物學性狀(個體大小、生物量、生長速率、生長周期等)進一步改善與提高,培養篩選專一或廣譜性的微生物種群(類),并構建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物與微生物對污染土壤生物修復的效率。
(4)創造良好的土壤環境,協調土著微生物和外來微生物的關系,使微生物的修復效果達到最佳，并充分發揮生物修復與其他修復技術(如化學修復)的聯合修復作用。
(5)盡快建立生物修復過程中污染物的生態化學過程量化數學模型、生態風險及安全評價、監測和管理指標體系。
結論
綜上所述，我們不難發現由于土壤重金屬來源復雜,土壤中重金屬不同形態、不同重金屬之間及與其它污染物的相互作用產生各種復合污染物的復雜性增加了對土壤重金屬治理和修復難度,且重金屬對動植物和人體的危害具有長期性、潛在性和不可逆性,同時進一步惡化了土壤條件，嚴重制約了我國農業生產的加速發展，所以要更好的防治土壤重金屬污染還需要廣大科研工作者不懈的努力，研發出更好的效率更高的修復治理技術，同時我們還不應該忘記必須加強企業自身的環保意識，提高企業自我約束能力，始終將防治污染積極治理作為企業工作的頭等大事來抓，把企業對環境的污染程度降到最低限度，形成全社會都來重視土壤污染問題的良好環保氛圍，逐步改善我們的土壤生態環境。
參考文獻：
[1]錢暑強,劉錚.污染土壤修復技術介紹[J].化工進展,2000(4):10-12,20.
[2]陳玉成.土壤污染的生物修復[J].環境科學動態,
1999，(2):7-11.
[3]李凱峰,溫青,石汕.污染土壤的生物修復[J].化學工程師,2002,93(6):52-53.
[4]楊國棟.污染土壤微生物修復技術主要研究內容和方法
[5]張春桂,許華夏,姜晴楠.污染土壤生物恢復技術[J].生態學雜志,1997,18(4):52-58.
[6]李法云,臧樹良,羅義.污染土壤生物修復枝木研究[J].生態學雜志,2003,22(1):35-39.
[7]滕應,黃昌勇.重金屬污染土壤的微生物生態效應及修復研究進展[J].土壤與環境,2002,11(1):85-89.
[8]沈德中.污染環境的生物修復(第一版)[M].北京:化學工業出版社,2001:14,311.
原位生物修復技術范文5
生物修復主要依靠微生物、植物和土壤動物吸收、代謝、降解污染物,最終使其無害化,具有對環境擾動小、不產生二次污染、運行成本低等特點.該技術主要分為兩類,即植物修復和微生物修復.由于PCBs疏水性強、生物可利用性低,因此會阻礙植物對它的吸收與轉化,從而影響植物修復效果.而優良的PCBs耐受或降解植物的缺乏也在一定程度上限制了該技術的推廣應用.微生物修復常采用2種方式[21]:一是生物激勵,通過向土壤中添加有機物如葡萄糖或者其他營養元素如N、P等,以促進土著微生物生長,達到降解污染物的目的;二是生物強化,即向土壤中添加外源的高效降解菌(或含有高效降解菌的載體),以促進土壤中污染物的降解.在實際應用過程中,通常都是將這兩種技術相結合,以期達到最佳的修復效果.PCBs是人工合成的難降解化合物,其所污染的環境必須經歷一個相當漫長的時期才能自然馴化出一些具有降解PCBs能力的微生物,進而轉化分解PCBs,其效率較為低下.因此,通過人工篩選獲得高效的PCBs降解菌,將其擴大培養后投入污染土壤中加速PCBs的降解,是一種十分可行的技術手段.目前研究工作者已經從環境中分離出了許多能夠降解PCBs的微生物,主要分布在假單胞菌屬(Pseudomonas)、紅球菌屬(Rhodococcus)、產堿桿菌屬(Alcaligenes)、伯克霍爾德氏菌屬(Burkholderia)及鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)等多個屬,代表種有真養產堿桿菌(AlcaligeneseutrophusH850)、伯克霍爾德氏菌(Burkholderiasp.LB400)和假單胞菌(Pseudomonassp.KF707)[22-24].在實驗室條件下,微生物降解PCBs的效果往往比較理想,但在實際應用中,由于抗毒害能力差、被原生動物吞噬、與土著微生物競爭處于劣勢等原因[25],導致外源投加微生物的生物量及代謝活性迅速降低,污染物降解能力也隨之下降.因此,如何使外源微生物定殖于原位環境中并穩定發揮其功能,一直是國內外學者關注的焦點,而固定化微生物技術的興起則為解決這一問題提供了新思路.
2固定化微生物技術及其在土壤修復方面的研究現狀
2.1固定化微生物技術固定化微生物技術是指通過物理或化學的方法將游離的微生物與特定的載體相結合,使其固定在某一空間區域內,以提高微生物細胞的濃度、保持較高的生物活性并能反復利用的方法[26].微生物被固定后,載體為微生物提供了一個相對穩定的生存環境[14];載體作為一種屏障,能在一定程度上減輕土著微生物帶來的競爭壓力、削弱原生動物的吞噬作用[15];成型的固定化顆粒中微生物細胞密度大、代謝活性較強.這些特點使得固定化微生物具備了更好的環境適應能力和應用價值.載體的種類和固定化方式是決定固定化微生物性能的關鍵因素.良好的載體需具備機械強度高、理化性質穩定、物理性狀優良、壽命長、無毒、不溶于水、價格低廉及易制備等特點[27].目前研究與應用中常見的微生物固定化載體材料主要分為4類:無機載體、天然高分子載體、人工合成高分子載體及復合載體[28-29].這4類載體各有優缺點,其中無機載體如蛭石、硅藻土以及天然高分子載體海藻酸鈉、瓊脂糖等均來源于自然環境,價格低廉且不易造成二次污染,是制備固定化微生物的首選載體,將其應用于環境修復方面的研究報道也較為豐富[17,30-31].此外,固定化方法也會對微生物的生長和活性造成不同程度的影響.因此,必須根據固定化微生物的用途及其應用的環境選擇合適的固定方法.吸附法、包埋法、共價結合法和交聯法為4種最主要的微生物固定化方法,其各自的特點見表1[26,28].交聯法和共價結合法制備的固定化微生物細胞活性相對較低,而且傳質阻力大、制備成本高,目前仍然處于實驗室研究階段.吸附法與包埋法對細胞活性影響小,而且制備過程比較簡單,所以是目前應用較為廣泛的微生物固定化方法[32].2.2固定化微生物技術在有機污染土壤修復方面的研究現狀固定化微生物技術興起于20世紀80年代,運用該技術處理含酚廢水、含油廢水和味精廠廢水[33-37]等高濃度有機廢水時均取得了良好的效果.但是到目前為止,固定化微生物技術在土壤修復方面的研究仍然處于起步階段.其中,利用固定化微生物技術降解土壤中的殘留農藥及多環芳烴方面的研究報道相對較多.Su等[15]以蛭石為載體,吸附固定毛霉(Mucorsp.SF06)及芽孢桿菌(Bacillussp.SB02),用于降解土壤中的苯并[a]芘.42d內,苯并[a]芘的降解率高達95.3%,而游離菌組的降解率僅為79.6%.Balfanz等[38]將用粘土吸附固定的產堿桿菌(Alcaligenessp.A7-2)投入反應器中,提高了土壤中對氯苯酚的降解速率.吸附固定的過程比較簡單,但其缺點在于微生物與載體結合不夠緊密,在使用過程中微生物易從載體上流失.而包埋法則能有效克服這一缺點,所以包埋法以及包埋法與吸附法相結合的微生物固定化技術也受到了廣泛關注.Lin等[14]把粉末活性炭加入到海藻酸鈉凝膠包埋體系中固定黃孢原毛平革菌(PhanerochaetechrysosporiumBKM-F-1767),制得的固定化顆粒對五氯酚的降解能力優于游離菌,而且還具備了污染物吸附性能.范玉超等[17]采用竹炭吸附蒼白桿菌(Ochrobactrumsp.AHAT-3),并輔以海藻酸鈉包埋,所得到的固定化顆粒在28d內對砂姜黑土和紅壤中阿特拉津的降解率分別為51.9%和52.8%,均比添加游離菌的試驗組高出約10%.Wang等[19]的研究結果表明,在采用海藻酸鈉和聚乙烯醇包埋微生物時,添加活性炭粉末有助于固定化顆粒形成良好的孔隙結構、利于物質傳輸和微生物生長.固定化微生物技術在降解有機污染物方面的優越性已經引起了越來越多的關注,而開發多樣化的固定化技術則會成為研究的重點.2.3固定化微生物技術在PCBs污染物修復方面的研究現狀國內外有關應用固定化微生物技術修復PCBs污染土壤的研究報道十分少見.現有研究主要集中于分離PCBs降解微生物、研究微生物對PCBs代謝譜和代謝產物以及分析相關功能基因和酶的結構[39-43].直接投加微生物修復PCBs污染土壤的研究也處于探索階段[44-46].20世紀末美國通用電子公司嘗試通過投加微生物并結合翻耕等技術實地修復PCBs污染土壤,最終發現土壤的溫度、濕度及有機質含量是影響微生物降解PCBs的重要因素[47-49].2011年,Tu等[50]報道了一株具備PCBs降解能力的苜蓿中華根瘤菌(Sinorhizobiummeliloti).室內模擬試驗結果表明,該菌不僅能提高土壤中PCBs的降解率,而且能促進土著細菌與真菌生長,預示著該菌株具備較高的應用價值.近十年來開始有研究者關注固定化微生物對PCBs的降解(表2).Mukerjee-Dhar等[12]首次采用海藻酸鈣包埋的混濁紅球菌(RhodococcusopacusTSP203)降解水體中的PCBs,發現固定化的菌株具備更持久的PCBs降解能力:半連續降解試驗表明,在第一個降解周期結束后,游離菌的PCBs降解活性基本喪失,而固定化菌株的PCBs降解活性可維持至第三個降解周期.聚氨酯泡沫也是一種常用的載體,Na等[51]用其包埋假單胞菌(Pseudomonassp.SY5)并獲得了高活性的固定化顆粒,其對Aroclor1242中不同PCBs同系物的降解率要比游離菌高5%~40%.隨后有學者嘗試運用吸附型載體固定PCBs降解微生物、構建生物膜反應器,用于降解水體中的PCBs.Borja等[53]以水泥顆粒為載體設計的簡易生物膜反應器運行5d后,Aroclor1260的降解率高達95%左右.Diana等[54]以聚氨酯泡沫和磨砂玻璃珠為填料,通過添加多種微生物所構建的生物膜反應器能有效的降解多種PCBs和氯代苯甲酸(chlorobenziocacids,CBAs).該研究結果表明,生物膜結構能有效抵御環境沖擊對微生物造成的不利影響,從而保證微生物穩定的發揮其功能。目前,僅有少量研究涉及固定化真菌修復PCBs污染土壤.Fernández-Sánchez等[55]以甘蔗渣為主要基質培養黃孢原毛平革菌(PhanerochaetechrysosporiumH-298),并用其修復PCBs污染土壤.結果表明附著在甘蔗渣上的真菌能定殖在土壤中并加速土壤中PCBs的降解.而且外源真菌和土著微生物間能建立協同關系,使得土壤中的異養生物活性提高,并促進土壤中PCBs的降解.Federici等[56]用玉米秸稈顆粒培養虎皮香菇(LentinustigrinusCBS577.79),使該菌在生長過程中逐漸與秸稈顆粒緊密結合.土壤修復試驗結果顯示,這種真菌能顯著提高Aroclor1260的降解率,并能促進土壤微生物多樣性的恢復.生物質材料不僅能作為真菌附著生長的載體,而且還能為真菌的生長提供營養,這兩種效用確保了真菌穩定地定殖在土壤中,持久發揮其功能.故在探索真菌固定化方法的過程中,擴大生物質載體材料的篩選范圍是非常有必要的.而以PCBs降解菌為對象、選擇適當的載體材料、結合不同的物化技術制備出高性能的固定化微生物,并應用其修復PCBs污染土壤是值得深入探究的.雖然迄今為止已經發現了大量具備PCBs降解功能的細菌,但尚未出現與固定化細菌降解土壤中PCBs相關的研究報道.本課題組從長期受PCBs污染的土壤中獲得了1種微生物混培物和1株飛魚鞘氨醇菌(SphingobiumfuliginisHC3,GenBank登錄號為KC747727).它們均能降解氯取代數小于4的PCBs同系物.研究還發現當微生物吸附在以水稻秸稈為材料制備的生物炭上后,其細胞能維持較高的代謝活性.因此我們嘗試以生物炭為主要載體固定PCBs降解菌,以期獲得能適用于PCBs污染土壤修復的固定化微生物.
3應用固定化微生物技術修復PCBs污染土壤的可行性
雖然目前有關采用固定化微生物技術修復PCBs污染土壤的研究報道仍然較少,但應用該技術修復多環芳烴、石油及農藥等有機物污染土壤方面的研究已經取得了一定的進展.這些有機物和PCBs具有類似的性質,如具有生物毒性、疏水性強、生物可利用性較低.Su等[15,57]以蛭石和玉米芯顆粒為載體、Chen等[58]以生物炭為載體,制備固定化微生物降解土壤中的多環芳烴;Xu等[59]以花生殼粉為載體、Liang等[60]以活性炭和沸石為載體,制備固定化微生物修復石油污染土壤;Lin[14]等采用凝膠包埋法(輔助活性炭)制備固定化微生物降解土壤中的五氯酚;范玉超等[17]用包埋法制備固定化微生物降解土壤中的阿特拉津.這些研究都表明在土壤中添加固定化微生物降解有機污染物的效果優于直接添加游離微生物.其主要原因為微生物被固定后,載體形成的屏障能在一定程度上屏蔽土著微生物帶來的競爭壓力、抵御環境因素變化對微生物的沖擊,而且適當的固定化方法還能改善微生物的代謝活性[12-16].因此,運用固定化微生物技術修復PCBs污染土壤具有一定的可行性.而且在土壤原位修復過程中,固定化微生物技術的實施工藝簡單、對土壤生態環境的擾動小,使這項技術具備了較高的推廣價值.此外,目前研究工作者已經篩選出了許多能降解PCBs的微生物,其中能有效降解PCBs并且降解途徑已經被闡明的代表種有紅球菌(Rhodococcussp.RHA1和Rhodococcussp.R04)、伯克霍爾德氏菌LB400、和彎曲無色細菌(AchromobactergeorgiopolitanumKKS102)[61-64].這些寶貴的微生物資源將為制備固定化微生物提供物質基礎.能用于固定微生物的載體材料十分豐富,如天然載體硅藻土、蛭石、瓊脂糖、海藻酸鈉、農作物秸稈以及人工合成載體聚乙烯醇、硅膠和聚酯酰胺泡沫等都比較容易獲取或制備,為研究與開發不同性能的固定化微生物提供了充足的資源.其中,蛭石和農作物秸稈常被用作吸附載體固定微生物[15,55-56],而海藻酸鈉和聚乙烯醇則可作為交聯劑包埋微生物[12,14,19].
4今后研究的重點
原位生物修復技術范文6
關鍵詞大型水生植物；水污染治理；降解
中圖分類號X52文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2013）12-0194-01
大型水生植物指在江河湖泊中常見的各種高等植物群體，常被應用于濕地和水塘中的污水處理。大型水生植物的自身代謝既能降解一些污染物，還能促進微生物的降解，這些生態功能使得它們在水污染治理中具有重要地位[1]。大量的試驗和研究證明，以大型水生植物為主的水污染處理系統耗能低、投資小，是一項價值很高的綠色技術，也已成為環境領域的一項新研究熱點。
大型水生植物在水污染治理中可以發揮多種作用：一是通過自身的生長代謝可以大量吸收氮、磷等水體中的營養物質，有些種類還可以富集不同類型的重金屬或吸收降解某些有機污染物；二是通過促進微生物的生長代謝，可以使水中大部分生物可降解有機物（BOD）降解；三是可以通過抑制低等藻類的生長，控制富營養化的表現形式等。根據不同的生活型特點，利用大型水生植物進行污水處理和水體修復的方式也多種多樣，主要包括：以漂浮植物為主的塘系統和以挺水植物為主的人工濕地系統等[2]。該文從生態功能發揮的角度探討了植物降解污染物的機理，并對以大型水生植物為核心的各種污水處理系統的研究進展與現狀進行了闡述，對大型水生植物在水污染處理中的應用做出了具體分析。
1大型水生植物系統的運行方式
水生植物在水污染治理中的方式，按照其植物生活型不同可以分為3類：沉水植物系統、挺水植物系統和漂浮植物系統。而整個污水處理系統的核心正是這些水生植物，植物的光合作用將太陽能轉化為系統可以利用的能量；并且這些植物還能在水中創造良好的環境，供其他的動植物生存，這些大型水生植物和這些動植物一起作用，將植物中的污染物進行降解，所以稱這種處理系統為人工生態處理系統或者自然處理系統。生態處理系統具有耗能低、成本小并且綠色無副作用的特點，比傳統的微生物處理系統更具優勢。同時大型水生植物水污染處理系統也具有占地面積大、處理周期長以及容易受到氣候影響的缺點[3]。3種處理系統可以單獨使用，也可以隨意組合形成更有效的處理方式，還可以和其他處理系統聯合形成水污染處理系統。這種組合或聯合的方式是以水生植物為結合點，協調其他系統的輔助功能和污水處理功能，以更好地發揮系統功能。
2污染物的去除機制
2.1植物吸收
水生植物在水污染中處理的污染物主要有2類：第1類是一些危害水生植物生長的有機物和重金屬。第2類是氮、磷等對植物有益的營養物質。第1類污染物被植物直接吸收后即而被植物降解，脫毒后則儲存在植物體內。第2類污染物被植物直接吸收，并形成植物自身的結構。氮磷是蛋白質和核酸的組成元素，而大型水生植物能夠直接吸收底泥和水層中的氮磷，因此可以將其轉化為自身的結構。植物的生長速度、水體環境的營養物水平是水生植物同化氮磷速度的直接影響因素，在營養豐富的環境中，水生植物會通過營養增殖來積累大量的氮磷物質，這些對植物的生長非常重要，因此大型水生植物吸收氮磷的效果非常好。相比于普通的藻類植物，大型水生植物的生命周期長，而體內吸收的氮磷直到死亡才會被釋放，因此，大型水生植物儲存氮磷的能力要強于藻類植物。在污染水源中若檢測到氮磷的含量較高，則可以通過大型水生植物來很好地降解吸收氮磷，例如漂浮類植物浮萍和鳳眼蓮，因其生長速度快而被廣泛應用。
2.2微生物降解
微生物降解在大型水生植物水污染處理系統中具有重要意義，微生物降解對污染物的降解對系統的污水處理起著重要的作用。微生物的自身代謝活動可以降解污水中的一些有機物；而除了大型水生植物對氮的吸收，微生物的硝化作用和反硝化作用對氮的吸收也占據主要作用。微生物代謝所需要的微環境主要是系統中水生植物的根部區域，這是因為水生植物會利用體內的發達的呼吸系統來給水下的根部提供充足的氧氣，根部呼吸所消耗的多余氧氣就在根部周圍區域形成了有氧環境。微生物在此區域進行代謝活動也就有更好的降解作用。對于好氧微生物，一方面植物根系會分解一些有機物來促進微生物的代謝，另一方面也會吸引很多微生物在植物根系上附著。對于厭氧微生物，一般會選擇在植物根系以外的區域，通過硝化作用和反硝化作用進行降解。由此可見，微生物對污染物的降解作用非常重要，但是很大程度上也離不開大型水生植物的作用，它們之間有著直接的聯系。
2.3物理化學作用
物理和化學作用在水污染處理中也具有一定作用，通過吸附、揮發和沉降等物理作用，去除水中的一些污染物。水污染處理系統中，植物的作用遠遠大于物理化學作用，這在以前的研究中較少關注。在今后的水污染處理研究中，應該加強大型水生植物的研究，這不僅是由于水生植物的自（下轉第198頁）
（上接第194頁）
身降污功能，也由于植物對微生物降解的作用，二者都將大大提高水污染治理的效率。
底泥生物修復可分為原位生物修復、異位生物修復以及聯合生物修復。原位生物修復（in-site remediation），指在基本不破壞水體底泥自然環境條件下，對受污染的環境對象不做搬運或運輸，而在原場所進行修復。原位生物修復又分為原位工程修復和原位自然修復。在原位工程修復中經常加入微生物生長所需營養來提高生物活性或添加實驗室培養的具有特殊親合性的微生物來加快環境修復。
3水污染處理系統中植物種類選擇與搭配
植物種類的選擇主要根據水污染處理系統中植物所發揮的作用來決定。對于需要大量吸收氮磷、BOD和重金屬的系統，應該選擇生長速度快、富集吸收能力好的植物種類；對于需要大量吸收BOD和N的系統，應該選擇根系龐大和傳氧能力強的植物，這樣可以為微生物的降解提供足夠的附著空間；對于水中污染物種類多且都需要去除的系統，應該選擇生態功能多樣的植物種類，也可以選擇用不同的植物相互搭配來處理，才能有效發揮水污染處理作用。此外，水污染處理系統中植物的選擇還應該考慮植物對氣候的適應、對病蟲害的抵抗能力、植物的抗逆性和植物管理的難易程度。通過試驗，研究人員發現鳳眼蓮、蘆葦等植物能在各種水污染系統中發揮高效作用，因而被廣泛應用于人工濕地和氧化塘等環境中。目前，對植物根部區域微生物降解的作用研究較多，缺少對植物自身作用來處理污水的研究和應用，主要表現在研究者對植物在吸收污染物后對生物量的資源化利用以及自身生長規律2個方面沒有深入的研究。
4結語
總之，大型水生植物在水污染處理中，利用的是植物光合作用吸收的太陽能，既能較好地處理水污染，而且沒有有毒副作用，不需要任何化學品，還能夠固定能源和回收有用資源。而其他的污水處理系統，不僅前期需要大量的投資費用，而且運行過程中產生大量耗能費用，經濟損失較大。因此，以大型水生植物為主的水污染處理系統，是一項綠色技術，在今后的研究和推廣中，將具有更加廣闊的前景[4]。
5參考文獻
[1] 郭慧，吳小松.富營養化水體生物凈化中水生維管束植物的應用[J].科技風，2010（22）：220.
[2] 張廣柱，劉均洪，劉嬋嬋.利用水生大型植物改善水質研究進展[J].天津化工，2009，23（2）：18-21.
