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微生物修復技術原理范文1
關鍵詞：生物技術；環境保護；應用；探究
生物技術可以廣泛應用于環境治理和保護。一方面可以直接用于被污染的環境治理和監測。通過微生物清潔環境、將廢物經微生物變廢為寶、微生物測量污染程度等。另一方面還可以改善生態環境。常見的有生物固態氮代替化學肥料、使用微生物農藥殺蟲、開發生物資源，保持生物物種的多樣化，保護生態環境。本文將從利用生物技術改善環境狀況以及保護生態環境方面加以論述。
一、生物技術在環境保護中的應用
1、運用生物技術處理廢水
（1）活性污泥法
微生物的種類繁多，不同的微生物有著不同的性質，結合微生物的特點可以有多種去除污染的方法。利用微生物的喜氧性使水和污濁物分開，這種微生物可稱為有生命的去污劑。去污方法如下：在被污染的水中存在著許多被污染了的有機化合物，他們是許多微小生物的食物。將大量含有氧氣的空氣注入被污染的水中，水中的各種微小生物迅速地得以繁衍，與那些被污染了的有機化合物一起漂浮于水面，其中喜氧性微生物將水中溶化了的有機化合物作為食物，不斷地繁衍增多，水中被污染的有機化合物最后消除，將處理后的水與漂浮物分開。
（2）生物保護膜法
這也是利用微生物喜氧性進行污水處理的一種方法。具體做法如下：首先要進行微生物保護膜的掛膜。在生物濾池中投放濾料，使那些喜氧性的細菌和大量的真菌粘附在過濾性的材料表面，形成一層帶粘性、薄膜狀的微生物混合群體。在生物濾池中微生物保護膜與水充分接觸，溶于水中的被污染的有機化合物被微生物保護膜吸住，變成了他們的食物，被污染的水得到處理。這項污水處理方法在許多污水治理項目中得以應用。
（3）天然微生物處理法
在自然界中生活著大量的微生物，利用這些天然微生物治理污水的技術是一種行之有效的方法。建一個生物塘，將土地進行適當的人工修整，并設置圍堤和防滲層，依靠塘內生長的微生物來處理污水。主要是利用菌藻的共同作用處理污水中的有機污染物。在生物塘中各種菌藻通過光合作用提供大量的氧氣，用以溶解有機污染物，這些被溶解的有機物成為好氧微生物的食物，從而達到污水的凈化。生物塘污水處理系統具有建設投資和運轉費用低、維護和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機物和病原體、無需污泥處理等優點。
（4）厭氧生物處理法
這是利用一些微生物的代謝過程不需要氧氣，就能將水中的有機底物降解進而轉化為甲烷、二氧化碳的有機污水處理方法。這種處理方法分為酸性消化和堿性消化兩階段。在第一階段，在產酸菌分泌的外酶作用下，大分子有機物變成簡單的有機酸和醇類、醛類氨、二氧化碳等；第二階段酸性消化的代謝產物在甲烷細菌作用下進一步分解成甲烷、二氧化碳等構成的生物氣體。這種廢水處理能耗少，是一種低成本的廢水處理技術。它是一種將廢水處理與能源回收利用相結合的技術，十分適合廢水濃度高，環境污染嚴重的部門使用。
2、生物技術應用于廢氣凈化處理
現在較為常用的廢氣凈化方法主要有：利用微生物進行過濾法、利用微生物對某些廢氣的吸附法，還有微生物洗滌法。運用微生物技術對廢氣進行處理，與舊的廢氣處理辦法相比，有費用低、功效高、無危險、不產生垃圾等優勢。利用微生物對廢氣進行處理，生產原理是根據不同性質的廢氣，利用微生物本身的特點，對廢氣予以處理，主要運用微生物的吸收和過濾作用。吸附法主要是含有胺、酚、乙醛等污染氣體通過微生物時，微生物會吸收這些氣體，凈化率達到95%以上；過濾法就是有臭味的氣體通過微生物時，微生物予以分解的過程。
3、生物技術應用于固體廢棄物處理
固體廢物就是進行工農業生產產生的廢物、城市生活廢品廢物，還有凈化污水留下的淤泥等。現在我們國家有四種辦法處理固體廢棄物：（1）積聚：這是最早的方法，現在已經過時，這種方法要占用大量的土地，因為大量廢物堆積，也極易引發臭味。（2）深埋：這種方法是先選擇一塊場地，挖掘深坑，把廢棄物填在其中，上面蓋以新土，在密閉的空間內，廢棄物會發生物理、化學反應。也可以在上面種植植物或修建建筑物；（3）燒毀：這種方法是把含有有機物的廢棄物高溫處理，但這種方法建成設備投資和操作費用都比較高，存在二次污染的問題。廢品中的有機物在城市垃圾中占到50%，把這些有機物提煉出來，轉變為農業生產中的肥料，既節約了成本，又使廢物得到了二次應用，對生態環境的保護非常有利。
4、生物技術應用于環境污染修復
利用微生物修復就是運用微生物本身進行生命活動的代謝過程來去除或降低環境中有毒有害化合物的科技體系，目前應用的方法主要有增加透氣量、添充微生物營養、增添新型菌種，運用微生物自身特有的吸附、過濾、分解能力處理污染物，除去人類生存環境中的有害物質，對環境達到凈化的目的。在以前的20年里，我國的生物修復技術主要是以外國在此方面的研究成果為基礎，經過多方面的探討，取得了很大的成就，但涉及應用原理的研究很少。伴隨著這項科技的快速發展，生物修復的內容也在日益增多。以前應用的生物修復技術除外，最近幾年還進行了植物修復方法、真菌修復方法等技術的研究?？捎糜谏镄迯偷姆秶軓V，依據修復的環境來說，有土地生物修復、堆積物生物修復、用水生物修復和大海生物修復等；依據人的參與情況來說，有自然界生物修復和人為生物修復，人為生物修復又包括原位置生物修復、移動位置生物修復和運用器械幫助生物修復。
三、結語
生物技術在環境保護方面的應用愈來愈普遍，是一種高效環境整治措略，它在整治環境污染、生物修復等方面得到了普遍運用，受到了很多人群的關注，為社會積累了財富。有財富必然會有發展，這種技術的飛速發展有力帶動了環境保護前進的腳步，會給人類綜合治理環境和能源開發提供強有力的技術支持。
參考文獻：
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微生物修復技術原理范文2
關鍵詞：環保工程；生物技術；應用；處理
中圖分類號： O434 文獻標識碼： A
一、在環保工程中運用生物技術的優點
垃圾廢棄物是一種較為常見的污染物，我們利用生物技術對其進行處理，能夠讓其分子結構改變，生物能對發生降解的各種產物和副產物進行重新利用，從而使環境污染程度得到降低，同時也將這些廢棄物進行轉化，變為可利用資源。
污染物經過發酵工程技術處理后，其最終轉化物大部分是甲烷氣體、氮氣、水、CO2等穩定物質，處理的過程是直接處理的，減少轉移的次數，降低重復污染的發生，因此，生物技術能夠安全、有效的治理環境污染。
在利用酶促反應處理污染物的過程中，用到的酶是一種活性蛋白質，在常溫常壓和中性條件下進行的，這就使得大多數的生物技術可以快速的在現場進行。它具有一定的優點：第一，操作比較簡單；第二，成本比較低；第三，發生反應的條件比較簡單；第四，反應過程較為穩定；第五，效果比較好。這些方面的優點使生物技術得以在環保工程中進行普遍應用。
二、生物技術在環保工程中的運用
1、生物膜法處理廢氣方式
生物膜法的處理原理：在對氣體與液體的擴散時，需要將空氣中的化學物質進行有效的轉換，需要將氣化的物質轉變成液化的物質，而其中的媒介主要以填料氣為主。在固體與液體進行擴散的過程中，需要對其中的化學物質進行改變，將其由液體的方式變成出現在填料表層的物質，這種廢氣處理法我們稱之為生物膜法。之后再生物進行氧化反應的時候，出現在填料表層的生物膜需要將與凈化的空氣進行化學反應，與此同時還會進行相應的營養物質轉化。
具體的處理流程：首先，相關工作人員需要將臭氣從通風管中抽進洗塔，在洗塔中對氣體進行處理，并且對空氣進行加濕處理。之后再將臭氣抽入生物過濾塔，借由微生物的凈化能力對氣體進行進化，微生物所凈化的物質就是空氣中存在的有害物質。之后再將已經凈化的空氣使用風機進行排空。
微生物的生長需要一個相對穩定的環境。首先，在洗滌泵中需要提供充足的水源，之后將水從洗滌塔的頂部噴出，使得水與經過洗滌的污染物一同流入到儲水箱中，以便對水資源進行循環利用。第二，通過噴淋泵為微生物提供必要的干凈水源，在過濾塔中，空氣與液體得到了充分的逆時針流動，為微生物提供了必要的生長養分，以促進微生物的更好生長，此外還需要為微生物提供一些必要的養分，這就要求相關工作人員定期在儲水池中投入一些營養液。
2、生物修復污染土壤
對土壤造成的污染主要是重金屬，我們用生物技術對其修復。主要是利用生物作用將重金屬進行凈化，降低其毒性。由于生物的作用，在土壤中，重金屬的具體化學形態得到了改變，毒性降低，因此不能在土壤中進行移動擴散，生物的吸收以及代謝使重金屬得到了消減以及凈化和固定。同時在污染土壤的生物修復過程中，使得土壤有機質的含量增加，微生物變得更有活性，土壤的生態結構得到改善，能夠抵抗外部因素的侵蝕，防止水土流失，沙漠化的發生。
3、廢水的生物凈化
生物技術處理廢水具體方法是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進行轉移和轉化，從而使廢水達到凈化的目的。根據水體自凈的原則，利用微生物的催化作用和代謝活性，好氧或厭氧分解和轉化污水中的污染物后，配合物理、化學方法使污水得到凈化。研究證實，活性污泥法與生物膜法是目前應用最廣的污水處理技術。自活性污泥于1912年在英國試驗成功并投入使用以來，廢水生物處理方法已經走過了百年歷程。而隨著水污染狀況的不斷惡化，隨著高新技術的不斷發展，環境對我們提出了更高的要求。而生物-生態修復技術是一種新興的廢水處理生物技術。
所謂生物膜法，它是一種借助某些固體物表面的生物膜（或附著的微生物）來實現有機污水處理的生物技術。污水處理生物膜法的工作原理為：生物膜把附著在水層的有機物吸附牢固有機物經好氣層的好氣菌被分解有機物流入厭氣層有機物經厭氣被分解流動水層沖掉老化的生物膜新的生物膜生長出來污水凈化完成?？傮w而言，污水處理生物膜法具備如下優越性：對水質變動、水量變動、水溫變動具有極強的適應性；污水處理效果相當理想，同時具備極強的硝化功能；污泥量較活性污泥法小25%，同時極易實現固液分離；動力費用較低。所謂生物-生態修復技術，它是一種以植物與微生物等生命活動為載體，以轉移轉化降解水中污染物為實現過程，以凈化水體、創造滿足生物生息的環境、重建和恢復水生生態系統為最終目的的生物技術?？傮w而言，生物-生態修復技術具備諸多優越性，比如工程造價低廉、運行成本低、處理效果好、耗能低、無需向水體投放藥劑、可與景觀及綠化環境有效結合等，其目前已被認定為水體富營養化治理與水體污染治理的發展方向。
4、消除化學農藥污染
使用化學農藥進行殺蟲，農藥殺蟲劑大部分會殘留在土壤中，經生態系統的循環會積累毒害。近年來，使用生物技術降解農藥殘留，消除農藥對環境的污染受到了人們的廣泛的關注?；蚬こ碳夹g的運用原理是：一些微生物能夠對農藥進行降解，這項技術對這些微生物做改造，將它們的生化反應途徑進行改變，從而實現較好的降解以及消毒的效果，從而避免各種負面效應的產生。所以，要對生物農藥進行推廣。生物體自身經過代謝活動之后，會產生一些物質，這些物質不僅能除雜草，還能避免各種病蟲害的發生。
5、有機固體廢棄物的生物處理
有機固體廢棄物是一種含水率
6、消除白色污染
廢棄塑料長時間化解不了，嚴重污染了環境。就目前情況來看，我國有著比較多的廢棄塑料，它們在土壤中殘存，會對作物產量造成極大的影響，同時也影響了我國的生態環境。因此，要采取各種有效措施對白色污染進行治理。利用生物技術降解塑料的研究得到了人們的廣泛認可。主要的原理是：挑選出能夠對塑料進行降解的相關微生物，對它們進行改造，將其制作成相應的降解菌，另外還能將克隆降解基因分離出來，這樣之后，在微生物中導入這種基因，從而在一定條件作用下使廢棄塑料得到快速的降解。
結束語
眾所周知，生態環境是實現人類生存與發展的必要條件，但因受到社會經濟與人口壓力的影響，我國生態環境呈現出急劇惡化的趨勢，其中“廢氣、廢水、固體廢棄物”污染已經成為制約人類社會進步的致命因素。由此可見，把生物技術引入環保工程領域，切實提高我國環境保護與環境治理力度意義重大。
參考文獻
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微生物修復技術原理范文3
關鍵詞：植物-微生物聯合修復；重金屬污染；底泥/土壤
中圖分類號 X53；X820.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）06-83-04
The Research Progress on Plant-microorganism Combined Remediation of Heavy Metals-contaminated Soil & Sediments
Wen Xiaofeng1 et al.
（1School of Hydraulic Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410004，China）
Abstract：As a kind of persistent toxic，heavy metals pollution has caused a high degree of attention recently in China.As a green technology，plant-microorganism combined remediation are increasingly mature on its application in the oil pollution of soil，so appllying to the restoration of sediment/soil heavy metal pollution has been gradually carried out.This article summarizes the current situation of sediment/soil heavy metal pollution，the processing method and so on.Also the definition，principle about the plant-microorganism combined remediation was expatiated，and the different forms of plant-microorganism combined remediation on plant-microbial was described.Finally，the application foreground of the plant-microorganism combined remediation in sediment/soil heavy metal pollution repair was prospected.
Key words：Plant-microorganism combined remediation；Heavy metals pollution；Sediments & Soils
重金屬（Heavy metals）一般是指密度大于5g/cm3，超過一定量后對生物具有明顯毒性的金屬或者類金屬元素，如鎘、鉻、鋅、銅、鉛、汞、砷等[1]。這些（類）金屬元素及其化合物在環境中只是發生形態或者價態的變化，難以被降解，屬于持久性的累積性毒物，對人類有著潛在長久的危害[2]。底泥、土壤是眾多底棲生物、陸生生物的棲息覓食生活場所，在底泥/土壤中累積的重金屬會通過食物鏈的放大，最終進入人體，使得人體內的重金屬含量逐漸增多，從而出現慢性中毒，對人類的健康造成長久且不可挽回的損害[3]。因此，對底泥/土壤中重金屬污染的治理研究有著重要的意義。中國對重金屬污染底泥/土壤的治理始于20世紀70年代，對重金屬污染底泥/土壤的處理機理分為固定、活化2種，前者降低底泥/土壤中重金屬離子的有效性，使其沉淀化從而降低其生物有效性，降低對植物的毒害，后者通過一系列措施提高重金屬的生物有效性，再通過植物、微生物等吸附提取從底泥/土壤中去除[4]。目前用于處理重金屬污染底泥/土壤的方法可分為原位修復（In-situ Remediation）與異位修復（Ex-situ Remediation）。物理修復法見效快，但工程量大，耗財耗力，且通過物理修復后均難以使底泥/土壤達到要求的標準；化學修復法能在短時間內大幅度去除底泥/土壤中的重金屬，但去除一般都不徹底，且治理成本高，人力物力耗費較多，易造成二次污染，化學藥劑也會對水生/陸生生態系統構成潛在的威脅[5]。植物-微生物聯合修復在進入21世紀后得到了快速發展，近年來由于其在富營養化污廢水、石油污染水體/土壤中的良好治理效果而引起了高度關注[6]，在重金屬污染底泥/土壤的處理中極具潛力，是今后治理重金屬污染底泥/土壤著重研究發展的方向。
1 植物-微生物聯合修復的定義及原理
植物-微生物聯合修復屬于生物修復，它通過建立植物-微生物共生體系，通過微生物加強植物富集、固定底泥/土壤中重金屬的能力，利用植物-微生物共生體系富集、固定底泥/土壤中的污染物[7]。微生物強化植物修復主要是強化植物富集、固定能力，主要表現在2個方面[8]：（1）活化或固定底泥/土壤中重金屬；（2）促進植物生長。用于重金屬污染修復的植物-微生物聯合修復中的植物與微生物兩者是互惠互利的關系，土壤-微生物共存環境中，底泥/土壤中附著在根際的微生物能將土壤有機質、植物根系分泌物轉化成自身可吸收的小分子物質，同時通過分泌有機酸、鐵載體等螯合物質改變底泥/土壤中重金屬的賦存狀態或者氧化還原狀態，降低重金屬的毒性，增加重金屬的生物有效性，減少重金屬對植物本身的毒害，有利于植物對重金屬的吸收、轉移、富集，從而增加了累積植物重金屬的生長量、富集量[8-9]。體外微生物對土壤中Fe、Mn氧化物進行還原，解析出其中的重金屬，也可將硫等氧化成硫酸鹽，降低土壤的pH值，進而增加了重金屬的活性，轉換成易于被植物吸收的形態；活動于植物體內的根內菌則通過分泌一定量的生長促生劑促進宿主植物生長，進而增加宿主植物對重金屬的富集量，有利于植物對底泥/土壤中重金屬的吸收[6，10]。而植物對微生物修復的強化則體現在植物根際分泌物上，根際的分泌物對根際微生物起著很關鍵的作用，根系分泌物數量豐富，一般包括糖、蛋白質、氨基酸、有機酸、酚類等，其中有機酸通過螯合、活化作用改變土壤中的重金屬化學行為、生態行為，進而改變重金屬對植物、微生物生物有效性、毒性[11]。同時，蛋白質、糖等有機質分泌物可以作為根際微生物的營養、能源來源，大大提高了根際微生物的活性，根際微生物活性的增加又反過來作用于植物根際，影響了根的代謝活動和細胞膜的膜透性，并改變了根際養分的生物有效性，促進了根際分泌物的釋放[12]。植物-微生物二者的聯合對植物、微生物修復法各自處理底泥/土壤中的重金屬起到了強化作用，提高了對底泥/土壤中重金屬的處理效率，在處理重金屬污染底泥/土壤中有著很大的潛力[13]。
2 植物-微生物聯合修復技術的幾種形式
2.1 植物-土著優勢菌聯合修復 隨著底泥/土壤中重金屬污染的加重，某些微生物能對重金屬表現出耐受性，從污染底泥/土壤中分離出來的此類微生物即為土著優勢菌種[14]。真菌、細菌、放線菌是底泥/土壤中分布廣、生物量大的微生物，表面積/體積比很大，表面附著的羧基、磷?；?、羥基等負電荷的功能基團使得它們對重金屬陽離子有著很強的吸附作用[15]。土著優勢菌強化植物富集重金屬的機制主要表現在以下幾個方面[16]：（1）微生物分泌胞外聚合物與重金屬離子絡合解毒，降低重金屬毒性；（2）分泌的酸類對重金屬起到活化作用，提高重金屬的生物有效性，增強了植物對重金屬的富集能力；（3）微生物對土壤中金屬離子進行氧化還原及甲基化作用，從而對重金屬離子產生作用，將重金屬轉化為低毒、無毒的形式。陳文清等[17]利用盆栽實驗研究了魚腥草與內源根際微生物聯合修復鎘污染土壤，發現在土壤鎘濃度為5mg/kg、10mg/kg時，魚腥草的富集率分別為2.86%、1.63%，吸收量最高可達培養前自身鎘濃度的200倍（種植前魚腥草鎘含量0.114 6mg/kg，富集后最高達24.44mg/kg），根際的細菌、霉菌耐性較弱，培養初期放線菌對鎘耐性很強，較高濃度鎘可能刺激了放線菌的大量生長，在兩者聯合下，土壤微生態系統能夠保持較好的穩定性。高亞潔等[18]利用草本植物紫花苜蓿-土著微生物對重金屬污染的河道底泥進行修復，在經過6個月的PVC箱培養后，底泥中的Ni、Cu、Pb、Cr、Mn、Zn都得到了一定的去除，Ni、Cu、Pb、Cr、Zn均累積在紫花苜蓿根部，其中對Zn的總累積量最大，而Mn則在紫花苜蓿葉片中累積最多，占植物中總累積量的42.47%，而根際微生物也對植物修復起了輔助強化作用，其中的Cu與細菌總數有著相關系數為0.90的相關關系。
2.2 植物-根際菌根真菌聯合修復 菌根是一個微生物團，主要包括真菌、放線菌、固氮菌，是在植物根際發現的有助于植物生長的菌絲團，是土壤中的微生物與根系形成的聯合體[19-20]。菌根表面微生物形成的菌絲大幅度增加了根系吸收面積，而菌根真菌是處理重金屬的主要部分，真菌的酸溶、酶解能力使得它們能為植物提供了一部分營養物質，增加了植物的長勢，同時改善根際土壤環境，增加了植物抗蟲、抗逆的生存能力[21]。菌根真菌在自然界分布廣泛，一般來說，重金屬污染區域的菌根植物根際的真菌對重金屬會有著強的耐受力，也可從未受重金屬污染土壤中分離菌根真菌再進行篩選強化。李芳等[22]選了未受重金屬污染的點柄粘蓋牛肝菌、卷緣樁菇2種外生菌根真菌，研究二者對Pb、Zn、Cd的耐受性，發現卷緣樁菇比點柄粘蓋牛肝菌更耐受Pb、Zn的毒害，點柄粘蓋牛肝菌則對Cd有更強的耐受性。
2.3 植物-植物內生菌聯合修復 植物內生菌（Endophytes）是指那些在其生活史的一定階段或全部階段生活于健康植物的各種組織和器官體內或細胞間隙的真菌和細菌，被感染的宿主植物不表現或暫時不表現外在病癥[23]。內生菌通過代謝作用利于宿主植物的生長和抗重金屬毒性，可通過沉淀重金屬離子、產有機酸和蛋白降低植物毒性、產生促進植物生長的植物激素、抗氧化系統抵御重金屬毒性、增強植物對營養元素的吸收能力等來強化植物修復[24]。萬勇等[25]通過在龍葵種子中接種來自龍葵的抗性內生菌（S.nematodiphila，LRE07）來處理污染土壤，對龍葵富集鎘濃度沒有顯著影響，但極大地促進了植物的生長量，間接地提高了植物對鎘的總富集量，在10μM鎘濃度下，植株鎘富集量比對照組增長了（72±5）%。Sheng等[26]將來自油菜根部的內生菌P.fluorescens G10、Microbacterium sp.G16接種于鉛污染土壤，極大地提高了土壤中可溶態鉛的含量，有利于植物對鉛的富集吸收。Badu等[27]將從歐洲赤松根部內分離得到的抗性菌蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis，GDB-1）接種于赤楊皮樹苗體內，用以處理污染土壤，發現相對對照組赤楊皮樹根部重金屬濃度分別提高了154%（Ni）、135%（Cd）、120%（Zn）、117%（Pb）、114%（Cu）、113%（As），莖部重金屬濃度分別提高了175%（Ni）、160%（Cd）、137%（Zn）、137%（Pb）、161.1%（Cu）、110.1%（As）。
2.4 植物-其他微生物聯合修復 除了以上3類聯合，可以和植物聯合修復底泥/土壤重金屬污染的微生物還包括產酸微生物、基因工程菌等。楊卓等[28]利用印度芥菜與能產生有機酸、檸檬酸的巨大芽孢桿菌-膠質芽孢桿菌、黑曲霉混合制劑來修復Cd、Pb、Zn污染的土壤，添加巨大芽孢桿菌-膠質芽孢桿菌混合制劑時，污染土壤中印度芥菜對Cd、Pb、Zn的提取量分別提高了1.18、1.54、0.85倍，污染底泥中印度芥菜對Cd、Pb、Zn的提取量分別提高了4.00、0.64、0.65倍；添加黑曲霉時，污染土壤中印度芥菜對Cd、Pb、Zn的提取量比對照提高了88.82%、129.04%、16.80%，污染底泥中印度芥菜對Cd、Pb、Zn的提取量比對照提高了78.95%、113.63%、33.85%。在基因工程菌的研發方面，Lodewyckx等[29]將植物內生菌的抗性基因ncc-nre耐鎳系統接種到Burkholderia cepacia L.S.2.4，再將B.cepacia L.S.2.4接種到羽扇豆（Lupinus luteus），發現根部的鎳濃度比對照提高了30%。
3 研究展望
植物-微生物聯合修復技術中能用于單一重金屬或有機物污染底泥/土壤的植物修復相對較多，多種重金屬和重金屬與有機物的復合污染的植物修復則相對較少。目前已發現的重金屬超積累植物大都為單一重金屬的超積累植物。超積累植物存在著個體矮小、生長緩慢、根系擴張深度有限、對重金屬有選擇性、從根部到莖葉的重金屬轉移率較低等缺陷。而微生物對影響生長代謝的生物因子均有一定的耐受范圍，超出范圍微生物易死亡或休眠，因此在聯合修復中還應根據微生物的需要，對環境因子做出相應的調整，使微生物的代謝活動處于最佳狀態。
在實際利用植物-微生物聯合修復重金屬污染土壤時，“植物-微生物”聯合體的選擇至關重要。從目前來看，徹底解決底泥/土壤中的重金屬污染問題還需要很長一段時間。為了加速改善這種狀況，推進植物-微生物修復在重金屬污染底泥/土壤實際修復中的應用，近期應該注重以下幾個方面的深入研究：（1）對植物-微生物不同聯合形式修復底泥/土壤中重金屬吸收、轉運、忍耐機制進行深入研究；（2）尋找能縮短修復周期、增強植物生長量、解決植物植株矮小等問題的手段；（3）針對超累積植物處理重金屬種類單一的缺點，應加強對能同時修復多種重金屬的陸生、水生、濕生植物品種的篩選培育；（4）利用基因工程、分子技術研制適用于植物微生物聯合體系的微生物的篩選研發，同時加強對底泥/土壤中土著微生物方面的研究；（5）盡快探索出能解決接種微生物與土著微生物競爭及適應性問題的方案。
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微生物修復技術原理范文4
關鍵詞：農藥；土壤污染；微生物；修復
農藥，作為人類文明進步的產物，為解決人類溫飽、增強社會穩定、促進社會發展做出了貢獻，對人類健康起到了積極作用。尤其是20世紀三四十年代，有機農藥的成功發現和生產，為控制害蟲的危害提供了有效的手段。然而，從現階段看，農藥的使用已不可避免，為了人類更加健康安全地生存，了解、避免、減緩和解決這一越發嚴重的問題，有必要和必須探索和研究農藥的環境污染機理。
1 概述
1.1 農藥的定義
農藥廣義的定義是指用于預防、消滅或者控制危害農業、林業的病、蟲、草和其他有害生物以及有目的地調節植物、昆蟲生長的化學合成或者來源于生物、其他天然物質的一種物質或者幾種物質的混合物及其制劑。是指在農業生產中，為保障、促進植物和農作物的成長，所施用的殺蟲、殺菌、殺滅有害動物（或雜草）的一類藥物統稱。特指在農業上用于防治病蟲以及調節植物生長、除草等藥劑。
1.2 農藥的毒性
農藥對人體的危害主要表現為急性毒性和慢性毒性。農藥經口、吸呼道或接觸而大量進入人體內，在短時間內表現出的急性病理反應為急性中毒。急性中毒往往導致神經麻痹乃至死亡，甚至造成大面積死亡，成為最明顯的農藥危害。據世界衛生組織和聯合國環境署報告，全世界每年有300多萬人農藥中毒，其中20萬人死亡。時至今日，由于農藥在各方面的廣泛應用，任何一個生活在現代生活中的人都不可能避免每天接觸很低濃度的各種不同種類的農藥，或是通過食物，或是通過飲水。由此所產生的可能對人體健康的危害屬于連續的低水平暴露，這是一種潛在的慢性毒性效應。
1.3 農藥對土壤的污染
土壤是污染物的匯也是污染物的源。農藥土壤污染是農藥污染最典型的例子之一。農藥的理化特性決定了它在土壤中的分布、降解速率及對環境的影響。農藥在土壤中經土壤微生物作用，可以遷移、轉化直至礦化。土壤污染了，土壤上所生長的作物和所結的果實也會吸收污染空氣。一種簡單的植物物種，吸收也是多種多樣的，植物根系可以吸收土壤溶液中的農藥，土壤中固體顆粒也能吸收土壤溶液中的農藥。有些農藥易揮發，植物的葉子可以吸收空氣中的農藥蒸氣；而根又能吸收土壤中的農藥，再從葉面上蒸發出它，過程相當復雜。植物根莖葉吸收農藥后，繼而在植物體內提升，最后可殘留在植物體內，人們攝入該植物可直接攝入農藥。
2 農藥在土壤中的環境行為與降解機理
2.1 農藥在土壤環境中的滯留、遷移
一般而言，如果農藥能被強烈地吸附，則它們就容易滯留在土壤的固相，不易進一步造成對周圍環境的污染；反之，就容易發生遷移，如被淋溶進入地下水而造成污染。農藥滯留、遷移的物理化學原理有：表面功能基團；表面配合物；表面吸附。
2.2 農藥在土壤中的水解作用
農藥的水解是農藥分子與水分子發生相互作用的過程，它是農藥在環境中遷移轉化的一個重要途徑。水解反應是許多農藥如有機磷、菊酯、氨基甲酸酯及羧酸脂等降解的主要步驟，與農藥在環境中尤其是在水體中的持久性是密切相關的，是影響農藥在環境中歸宿機制的主要判據之一，也是評價農藥在水中殘留特性的重要指標。研究農藥在環境系統中的水解，尤其是一些有機磷酸脂類殺蟲劑、磺酰脲類除草劑水解反應是其在環境中降解轉化的初始步驟，對于了解這些農藥在環境系統中的歸宿機制、殘留特性及其對靶標與非靶標生物的毒理效應具有重要意義。
2.3 農藥在環境中的光降解
農藥可以吸收一定的光能量或光量子，發生光物理和光化學反應。光物理反應包括輻射能以光、熱等能量形式吸收或釋放，但農藥分子形態沒有變化；而光化學反應則是通過農藥分子的異構化、鍵斷裂、分子重排或分子間反應生成新的化合物。環境中農藥的光化學反應可在氣相、水相、固相中發生。盡管評價農藥在環境中遷移、轉化行為時，有一些農藥光化學降解可以忽視，但許多農藥的光降解還是其在環境中主要的降解途徑之一。農藥光解釋農藥真正的分解過程，它不可逆地改變了反應分子，強烈影響著某些農藥在環境中的趨勢。因此研究農藥的光化學降解具有非常重要的意義。
3 農藥污染土壤的生物修復技術
微生物修復技術是利用微生物的生命代謝活動對有機農藥的降解作用使受污染土壤恢復到健康狀態。所利用的微生物主要有土著微生物、外來微生物和基因工程菌3種類型。微生物修復技術可分為原位修復、現場修復和異位修復，其中原位修復不僅操作簡單、成本低，而且不破壞植物生長所需要的土壤環境，污染物氧化安全，無二次污染，處理效果好，是一種高效、經濟和生態可承受的環保技術。
微生物降解農藥有2種方式：一是微生物直接作用于農藥，以農藥成分作為唯一的碳源或氮源、磷源，通過酶促反應降解農藥；另一種是將農藥與其它有機質進行共代謝。微生物修復與植物修復不同，通常一種微生物能降解多種農藥，
如假單胞桿菌可降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。另外，微生物也可通過改變土壤的環境理化特征降低農藥有效性，從而間接起到修復污染土壤的作用。如：劉憲華等人用假單胞菌AEBL3降解呋喃丹污染，結果發現未加菌土壤呋喃丹在0 ～7cm土層中含量已達90mg/kg，加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg，后者降解率達96.4%。
現今微生物修復農藥污染已進入基因水平，通過基因重組、構建基因工程菌來提高微生物降解農藥的能力。目前對微生物修復技術的研究已相當成熟。世界各國的科研工作者分離篩選了大量的降解性微生物，利用基因工程技術，人們按照需要構建具有特殊功能、降解效率高、降解范圍廣和表達穩定的新菌株。有微生物原位修復技術的構成提高修復效果的技術措施的成功例子，但存在的問題也非常突出。首先，雖然已經篩選到許多有機農藥降解菌，但高效菌種不多；其次，降解菌的降解譜不夠廣，不能完全代謝有機農藥中各組分；另外，許多實驗室得到的高效降解菌在實際應用中效率不高，修復效果不理想。為此，有機農藥高效降解菌的篩選及降解效果的改良是環境科學工作者的研究熱點課題。基因工程菌用于污染物處理的研究成果令人鼓舞，發展潛力很大。但是，基因工程菌的應用研究尚停留在實驗室水平，真正投入污染物處理的還很少，而且基因工程菌在實際應用中存在一些問題，主要包括基因工程菌構建的技術問題和應用的安全性問題。如今，微生物修復技術作為一種有效的環境治理措施， 在治理土壤污染方面的作用已越來越突出。
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微生物修復技術原理范文5
關鍵詞：生物技術 環保工程 廢氣 水體 污泥和土壤中的重金屬
中圖分類號：X172 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-01
隨著社會經濟的不斷進步、科學水平的不斷提高，人民過上了幸福的生活，對生活質量的要求也隨之水漲船高?，F如今，大家對環境保護的意識不斷的提升，而且環境工程和生物工程技術也開始慢慢地深入人心了。該文分析了幾種生物技術在環保工程中的應用，以達到保護環境，提高生活環境水平。
1 關于廢氣的處理方式
1.1 生物膜法
1.1.1 原理。（1）首先在氣體與液體擴散這一過程中，需要將臭氣里的化學物質進行轉換，也就是說需要將氣相的物質變成液相物質，其中的媒介為夜界面或者為填料氣。（2）其次在液體與固體擴散這一過程中，要對化學物質進行一種改變，將其從一種液相的方式改變成在填料的表層出現的一種物質，我們把它叫做生物膜。（3）最后在生物進行氧化的這一過程中，在填料的表層出現的生物膜把需要凈化的氣體進行生化反應，在反應的同時會進行微生物的營養物質的轉化，包括氧的轉移，一部分變為微生物分解代謝的提供來源，另一部分進行其他化合反應。
1.1.2 工藝流程。將臭氣從風管中排進洗滌塔，在洗滌塔中把氣體做預處理并且進行增加濕度處理，之后再排進生物過濾塔，由微生物把氣體進行凈化，其媒介就是生物過濾塔，所凈化的物質就是存在于氣體內部的有害物，之后氣體再有風機進行排空。微生物的生長需要一個穩定的環境，首先，由洗滌泵提供洗滌塔所需要的水源，之后，水從洗滌塔的頂部噴出，與洗滌出來的污染物一同回流到儲水箱里，進行有序的循環使用。其次，由噴淋泵提供生物過濾塔所需要的水源，氣體和液體進行逆時針流動接觸，給微生物提供生長過程中所需要的養分，這一循環最終回流到儲水池中進行有序的循環使用。最后，為了使微生物更好的生長，還需要定期的為微生物提供一些營養物質，也就是需要定期將營養液投放入儲水池，這一過程由藥泵來完成。
1.2 生物過濾法
1.2.1 原理。生物過濾法指的是，讓我們所收集到的廢氣通過滿是微生物的填料（也就是我們常說的固體載體），并且要求在適當的條件下，氣體物質首先被固體載體所吸收，之后被微生物分解，這樣廢氣的除臭就完成了。完成物質轉換這一功能的就是微生物，其成長和培育需要充足的有機養分，因此，填料內就需要擁有充足的有機成分，要想微生物具有較高的活性，那么必要條件就是需要一個很好的生存環境，因為微生物生長的環境直接影響了微生物的生長與繁殖，所以，在會改變微生物生長環境的情況下就應該注意其生長環境的溫度、含氧量、濕度等問題。
1.2.2 填料選擇。固體載體需要滿足：可以在填料中培養的微生物種類要多，填料自身擁有較大的表面積、無異味、結構較為均勻、不易老化、吸水性強，填料的材料需要性價比高，保養起來容易，營養成分既豐富又搭配合理。我們常見的填料有：塑料、纖維性豐富的物質、干的草和樹皮等等。
2 水體處理
在我國目前最有效的并且是最常用的處理污水的方法即生物膜法和活性污泥法。
2.1 生物膜法
首先將帶有著從水中得來的有機物的生物膜放入好氣層，讓其進行好氣分解，接著，再將生物膜放入厭氣層，讓厭氣菌將之分解，然后，流動的水層會把老化掉的生物膜沖掉，這樣新的生物膜就會再次生長出來，不斷的反復上述過程，就可以將污水進行凈化了。這就是我們所說的生物膜法的工藝流程。生物膜法的優勢：（1）對水的質量和溫度的變化適應性較強。（2）擁有姣好的硝化功能。（3）污泥的含量較小，方便固體和液體的分離。（4）動力方面的性價比較高。
2.2 活性污泥法
活性污泥法是指用微生物將廢水中的生物進行處理的方式。我們所使用的活性污泥包括好氣性的微生物和無機有機物所生成的微生物，這種微生物是一種易與水分離的黃褐色物質。微生物是用來對污染物質進行降解的主要物質。細菌、真菌等可以從可溶性有機物中直接的獲取營養物質，而微型生物則不行，在這一過程中起到關鍵性作用的就是腐生性的微生物。另外，也存在著可以為原生動物等提供所有有營養的微生物。
2.3 生物及生態的修復
這種技術的目的是為了讓水體得到凈化，其中的媒介是微生物和其他的一些生物，其方式是通過移動、改變和降解。重新構建了并且恢復了水體中的生態系統。蘆葦床系統是利用性價比較高的各種水生以及半水生植物的處理污水的研究中效果最好的一個。這種修復技術因其獨特的優勢，如今已經成為了水污染處理和富營養化治理這兩方面的重要的發展方向，其優勢包括：性價比高、處理的效果明顯、耗能較低、向水體中投放藥物不會出現二次污染。
3 污泥以及土壤當中的金屬的處理
3.1 微生物法
污泥和土壤中的重金屬可以依靠微生物法有效地去除。在去除重金屬時PH值至關重要，并且在加速污泥和土壤中的重金屬形式的轉變還需依靠微生物的獨特的特性，即其代謝和吸附特性等。
3.2 植物的修復
這種技術是通過將植物對污染環境進行降解一種方式，其媒介是植物本身以及多種微生物，這一技術擁有很多的優勢，它簡便環保，只要是土壤符合要求就可以使用這一技術。 這一技術的類型有四種：植物的根系的過濾、植物的穩固性的過濾、植物的提取的過濾以及植物的揮發性的過濾，其依據是植物本身所具有的特性，植物的穩固性過濾中，主要是依靠有一定抗金屬的植物來降低土地中的金屬元素，令重金屬減少了進一步擴散污染環境的概率；植物的提取是通過超累積植物將重金屬從土壤當中提取出來，然后收取地上的部分進行統一處理，之后繼續種植這一類植物，不斷地循環往復。依靠植物的揮發性進行過濾，其媒介是植物的根系，作用為吸收金屬元素來減少土壤中的污染程度，其過程是通過將金屬元素氣化到空氣中，依靠植物的根系進行過濾是通過浮游水生植物將水中的重金屬吸附作用來降低水中的污染程度。
3.3 生物的消解
應用生態學是污水處理技術的一個基礎，現今的城鎮中所使用的都是這種污水處理技術，其中的不可缺少的物質是微生物以及蚯蚓，這樣做的目的就是人工的加長生物鏈，同時加長了污泥處理的時間，令污水中的
污泥。
4 結語
社會不斷的發展，科技不斷的進步，人們越來越在意環境的好壞，相應的生物技術也受到了社會的廣大關注，并且生物技術在不斷的完善，以適應更加深入的問題的解決。這一技術也順應了市場的需求，做到了低碳生活節能減排，在我國發展可持續戰略的道路上做出了一定的貢獻。
參考文獻
微生物修復技術原理范文6
關鍵詞生態環境可持續發展環境修復
隨著地球上人口的劇增和工農業生產的迅速發展，特別是工業革命以來，人類對自然資源需求水平不斷提高，生產強度日益加大，有毒、有害廢氣物質不斷的輸入環境，遠遠超過了環境的自凈能力而導致環境污染日益嚴重。為了解決人類面臨的這個重大問題，對于大氣污染和地表水污染之力的研究已十分廣泛，許多技術已相當成熟并被廣泛應用。
對于污染土壤及地下水的之力來說，由于其具有隱蔽性、滯后性、累積性以及難治理和修復周期長等區別與大氣和地表水體污染的特點，其修復問題已成為環境科學研究日益活躍的領域，同時也是世界性難題。雖然人們已在污染土壤及地下水物理修復和化學修復領域進行了有益探索，形成了一些實用技術，但這些修復方法往往會破壞場地結構、造成二次污染，對于污染面積巨大且污染程度較輕的土壤甚至難以應用。為此，近年來，人們在污染環境的物理修復、化學修復甚至生物修復取得一定成功的基礎上，進一步提出了生態修復的理念，并對其概念、內涵、原理、產業化途徑等進行了理論上的探索和實踐上應用的探索，試圖以生態學的原理和方法，在污染環境的修復和治理過程中實現人與自然的和諧發展，從而達到可持續發展。
一、生物修復—生態修復的基礎
生物修復是對污染環境實施修復、之力的最為重要的技術之一，是正在發展中的技術，是生態修復的基礎。
目前被廣泛認同的生物修復定義，是指微生物催化降解有機污染物，從而修復被污染環境或消除環境中的污染物的一個受控或自發進行的過程，這是狹義的定義。
除了微生物修復外，植物修復、動物修復乃至酶學修復等方式的出現，賦予了生物修復更廣泛的內涵，即生物修復是指利用細菌和真菌等微生物、蚯蚓等動物以及水生藻類、陸生植物，甚至酶及分泌物等的代謝活性降解、減輕有機污染物的毒性，改變重金屬的活性或在環境中結合態，通過改變污染物的化學或物理特性二影響其在環境中的遷移、轉化和降解速率。
目前使用最廣、最有效的生物修復技術仍是微生物修復。
二、物理與化學修復—生態修復的構成要素
從修復原理來看，物理修復與化學修復是指充分利用光、溫、水、土、氣、熱等環境要素，根據污染物的理性性質，通過機械分離、蒸發、點解、磁化、冰凍、加熱、凝固、氧化—還原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化學反應，使環境中污染物被清除或轉化為無害物質。通常，為了節省環境治理的成本，物理修復或化學修復往作為生物修復的前處理階段，近年來根式作為生態修復的構成要素。無論是環境要素或生態因子，還是工程措施，對于修復生物的生命活動來說，是非常重要的影響要素。若將它們有機的結合起來，使環境條件和生態因子在有利于生物生活的同時，也有利于污染物的去除或轉化，將極大地提高生物修復或植物修復的效率，這一點對于生態修復來說是至關重要的。
物理與化學修復措施與生物修復的結合，是生態修復必不可少的構成要素，其利用的是否直接關系到生態修復的有效性和成敗。在實際的修復過程中，把物理修復、化學修復措施更好地與生物修復結合起來，才能形成有效的生態修復技術。
三、植物修復—生態修復的基本形式
植物修復這一概念大約是1980年代前期提出來的，其最初的思想是利用超累積植物的的超量富集作用來去除污染環境中多余的重金屬。
目前，植物修復這一技術已經涵蓋了污染環境治理的各個方面，如城市樹木、草坪乃至花卉植物對大氣或室內空氣的凈化；池塘中水生植物通過對氮、磷等營養物質的利用而對富營養化水體的凈化；污染土壤及水體中無機污染物的去除及有機污染物的講解等。
在污染環境治理中，從形式上來看，似乎主要是植物在起作用，但實際上植物修復過程中，往往是植物、根系分泌物、根際圈微生物、根際圈土壤物理和化學因素（這些因素可以部分人為調控）等在共同起作用。因而，總的來說，植物修復幾乎包括了生態修復的所有機制，是生態修復的基本形式。
利用植物對重金屬如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se，放射性核素如Cs、Sr、Ur，多環芳徑，石油，化學農藥，有機氯溶劑如TCE，廢棄炸藥如TNT等的修復研究均有報道。
四、污染環境修復標準—生態修復評判基礎
污染環境修復標準是指唄技術和法規所確定、確立的環境清潔水平，通過生態修復或利用各種清潔技術手段，使環境中污染物的濃度降低到對人體健康和生態系統不構成威脅的、技術和法規可接受的水平。
