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
的作用机制，选择高效微生物的标准包括：①对污染物有较高的耐性；②对环境的适应性较强：③对污染物的降解效率高、专一性强；④不影响环境中原有的生物多样性。我国对生物修复高效降解微生物的筛选源于对农药高效降解微生物的研究。现已筛选出大量的可用于生物修复技术开发的微生物。肖伟等闭从宝钢电镀污泥中分离得到一系列高六价铬抗性菌株能耐受40mmol／LC，。
(3)由于大多数微生物对重金属的抗性系统主要由质粒上的基因编码．且抗性基因亦可在质粒与染色体间相互转移，许多研究工作开始采用质粒来提高细菌对重金属的累积作用，并取得了良好的应用效果。李福德同利用复合功能菌处理电镀废水取得了很好的去除效果。【1】陈范燕重金属污染的微生物修复技术《现代农业科技)2008年第24期
富营养化水体生的物修复
修复微生物与水体微生物修复目标
脱氮除磷相关微生物
氮、磷元素含量过高是水体富营养化的重要原因，因此对其有去除效果的微生物理所应当地成为生物治理水体富营养化的关注点。如：芽孢杆菌、碱杆菌属、假单孢菌、黄杆菌等复合菌都有去除水环境中氮、磷化合物的功能，还可转化水体中的硫、铁、汞、砷等有害物质元素。富营养化水体主要涉及的脱氮过程以硝化作用、反硝化作用最为重要。
水体微生物修复目标
水体微生物修复的目的，主要表现在利用水体自身及人工添加的外来有益微生物和植物对水体环境中的碳循环、氮循环、磷循环和硫循环进行人为调控，加强水生藻类和植物对水体污染物尤其是碳、氮、磷、硫元素的耐受性，促进其对主要污染物的去除、降解和转化，以达到改善水体污染状况，治理水体富营养化，逐步使水体恢复其自净功能。水体生物修复的最终目标，是使水体达到地表水和湖泊水水质国家标准。
微生物对水体生物修复的作用
作为自然生态环境的主要构成部分，环境水体以本身具有生态修复功能的同时，自然水体及其包含的多种植物、微生物还提供着多样的生态服务功能，如：环境改善、水资源与水能、物种生境、景观与文化以及气候调节等。而微生物作为自然界里个体最小，数量最大，分布最广，种类最多的生物类群，通过多种微生物共同作用形成了微生物链，在水体修复中通过氧化、还原、光合、同化、异化作用把有机污染物转变为简单的化合物，保证水质的正常功能，从而改善水体环境质量，进一步影响整个水体生物修复过程。
3.1 净化水体
水体生态环境中的有益微生物(硝化细菌、光合细菌、硫化细菌、芽孢杆菌等净水微生物)，在水环境中能清除水体底部长时间积累的动物排泄物、动植物残体以及有害气体(氨、硫化氢等)，使之先分解为小分子有机物(多肽、高级脂肪酸等)，接着分解为更小分子的有机物(氨基酸、低级脂肪酸、单糖、环烃等)，最终分解为CO2、硝酸盐、硫酸盐、N2等，有效地降低水体COD 和BOD，使水体中的氨氮(NH4-N)与亚硝酸氮(NO2-N)降低，透明度升高，总磷含量降低，起到了净化水质的作用。
3.2 促进碳循环
在水体生态环境中，碳元素的总量非常大，而对水体生物修复有益的微生物的生长繁殖是通过对各种含碳化合物(尤其是作用于无氮有机物)进行发酵和氧化而实现的。水体在纵向上主要分为表层有氧区和无氧区。对水体碳元素循环而言，在表层有氧区微生物如细菌和真菌主要对纤维素、淀粉、几丁质等有机物进行氧化分解使之转化为CO2，而在无氧区(主要指深水区和淤泥层)，有机物主要被微生物发酵产生有机酸、CH4、H2和CO2，其中生成的CO2又经藻类和植物的光合作用合成复杂的有机物，为水生动物、底栖动物等提供O2和多糖类物质，进入动植物体碳循环系统，从而形成一个复杂的动态循环[10]。可见，水体微生物的
存在对水中植物的生长及水体碳元素循环具有不可替代的作用。
3.3 促进氮循环
水体氮循环是水体生态系统中物质循环的重要环节，水体中氮元素含量的多少促进或限制着水体生态系统的能量转化，也是水体植物、藻类生长的限制因子之一，而对水体中氮元素含量的控制可有效控制水体富营养化程度。整个氮循环过程主要包括氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用，其中氨化作用、硝化作用和反硝化作用与水体中氮元素的去除有密切关系。在水体氮循环过程中，生物固氮、氨化、反硝化是微生物的特有环境功能，微生物通过氨化作用、硝化作用、反硝化作用把水体中的NH3、氨氮、亚硝酸氮(NO2-N)和硝酸盐转化为N2，从而降低水体中的氨氮、亚硝基氮和硝酸盐，起到了防止藻类大量繁殖的作用。可见，氮元素循环所涉及的微生物的分布对水体氮循环过程有重要影响[11?13]。另外，每个氮循环环节又都与环境因素和大量微生物的协同作用密不可分，如：最适环境为弱碱性；含氮有机物经微生物分解而产生氨与大量细菌、放线菌和真菌协同作用息息相关，且与上面提到的各种硝化、反硝化微生物等相关[13]。任意一种氮循环环节中的必需微生物的减少或缺失都会影响整条氮循环链，对富营养化水体生物修复中氮元素的转化和去除造成严重影响，从而影响富营养化水体生物修复的氮元素控制修复作用。其次还在促进磷循环，控制藻类繁殖等方面起着重要作用。【2】郑焕春2 周青1,2** 微生物在富营养化水体生物修复中的作用中国生态农业学报2009 年 1 月第17 卷第1 期
3 展望
利用微生物对污染环境的修复既经济又安全,在环境治理过程中有着非常大的潜力。但在自然环境中散在分布的污染物不能进行集中处理,受污染环境中化合物成分变化影响大, pH波动也较大,有可能抑制降解菌的生长及对环境污染物的降解速度,以致达不到实际需要,使受污染环境不能有效地维持降解菌的生物量。对此，我们可以创建具有新代谢途径、矿化能力强、降解范围广、效果好的环境污染物降解超级工程菌,这有很强大的优势,无疑为解决环境污染提供了新途径,对改善环境、控制环境污染都有极其重要的意义,这也是目前最有希望和前途的一种手段。对于不能直接作为微生物生长基质的环境有机污染物的降解,可运用微生物共代谢机制,选择合适的生长基质来诱导产生所需的酶及足够的能量,驱动污染物的最初转化。
石油污染土壤的微生物修复 一、降解石油烃类化合物的微生物种类 自然界中能够降解石油烃类污染物的微生物种类有数百种，70多属，主要是细菌、真菌和藻类三大类型的生物。 表1 石油烃降解微生物种属 细菌真菌藻类 无色杆菌属枝顶孢属双眉藻属 不动杆菌属曲霉属鱼腥藻属 芽孢杆菌属金色担子菌数小球藻属 色杆菌属假丝酵母属衣藻属 诺卡氏菌属镰刀霉属念珠藻属 放线菌属青霉菌属紫球藻属 ……… 按照分子生物学和遗传学分类，可将降解石油污染物的微生物分为土著微生物和基因工程菌两大类。 二、产生表面活性剂的微生物 生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和疏水基于一体、具有表面活性的代谢产物。 分类典型产物 中性脂类甘油单脂、聚多元醇、其他蜡脂 磷脂/脂肪酸磷脂酰乙醇胺 糖脂糖酯、糖醇酯、糖苷 含氨基酸脂类脂氨基酸、脂多肽、脂蛋白 聚合型脂多糖、脂-糖-蛋白复合物 特殊型全胞、膜载体、Fimbriae 生物表面活性剂优点：1较低的表面张力和界面张力；2无毒或低毒，对环境友好；3可生物降解；4极端环境（温度、pH、盐浓度）下具有很好的专一性和选择性；5不致敏、可消化、可作为化妆品和食品的添加剂；6结构多样，可用于特殊领域 三、微生物降解石油的机制
1.微生物吸收疏水性有机物的机理 图1 微生物吸收疏水性有机污染物的4种摄取途径微生物吸收疏水性有机物的模式有4种：1微生物吸收其附近溶解于水相中的烃类；2细胞直接与石油烃接触。这种作用可以通过改变菌毛或细胞表面的疏水性部分的改造进行调控，提高对有机物的吸附；3通过细胞直接与分散在水相中的石油烃的微米或亚微米液滴接触来吸收；4强化吸收模式，即由于细胞产生的表面活性剂或乳化剂使烃的水溶性增强，微生物表面的疏水性更强，使细胞与烃接触。 丝状真菌主要通过菌丝的吸收作用摄取石油烃。 2.微生物细胞膜转运烃机理 微生物对有机化合物的降解作用是由细胞酶引起，整个过程可分为3个步骤。首先化合物在微生物细胞膜表面吸附（动态平衡过程）；其次吸附在细胞膜表面的化合物进入细胞内；最后化合物进入细胞膜内与降解酶结合发生酶促反应（快速过程）。 参与第1个步骤还有表面活性剂。 石油进入细胞方式：非特异性接触，被动运输方式。 3.微生物降解石油的机制 石油类物质+微生物+O 2+营养物质→CO 2 +H 2 O+副产物+微生物细胞生物量 微生物利用石油烃类作为碳源和能源，经过一系列氧化、还原、分解、合成等生化作用，将石油污染物最终矿化为无害的无机物的过程。 途径：烷烃→醇→醛→脂肪酸→β氧化乙酸盐→CO 2+H 2 O+生物量 四、典型石油烃的降解途径
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
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
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
污染土壤的微生物修复研究进展 土壤污染严重影响了土壤的生产力，是急需解决的环境问题。本文全面地介绍了土壤修复的微生物筛选与降解研究，以及污染土壤的微生物修复技术及其应用，提出了今后微生物修复研究的工作重点，强调了污染物降解基因的发掘和微生物复合修复技术开发的重要性。 标签：土壤污染微生物筛选微生物修复 1简介 我国土壤污染总体形势不容乐观，局部地区污染严重，目前至少有1300-1600万hm2耕地受到农药污染，约占全国耕地的10%以上，每年因重金属污染的粮食就达到1200万t，造成的直接经济损失超过200亿元人民币[1]。与大气、水体相比，污染物更难在土壤中迁移、扩散和稀释，所以土壤污染的治理尤为重要，土壤的环境修复技术也应运而生。 80年代以前，土壤的环境修复主要侧重于研究物理、化学修复理论与技术，80年代后微生物修复受到高度重视。微生物修复主要利用土壤中的土著微生物或向污染环境补充经驯化的高效微生物，在优化的环境条件下，加速分解污染物，修复被污染的土壤。微生物不仅种类繁多，数量极大，分布广泛，而且具有繁殖迅速，个体微小，比表面积大，对环境适应能力强等特点，因而在土壤的环境修复上具有巨大的发展潜力。 2土壤修复的微生物筛选与降解研究 我国土壤污染类型中，重金属污染和有机物污染所占比重较大。自然界中存在能够对重金属或有机物进行降解的菌种和微生物，这些微生物大多存在于被相应污染物污染的土壤表层。因此，人们一般以污染土壤为对象，从中筛选相应的降解菌。 为了获得高效镉吸附微生物，刘标等[2]从重金属污染土壤中分离筛选出4株耐镉能力较强的细菌菌株2-1、2-2、4-1、7-1，其中菌株4-1的镉吸附效果最好，并研究分析了其他常见重金属离子对菌株4-1生长的影响，结果显示培养液中加入Zn2+、Cu2+对菌株生长无明显影响，但加入100mg/L Pb2+会抑制其生长。李明顺等[3]研究了微生物对锑的代谢机制，一方面微生物能够利用体内的蛋白如ArsB转运蛋白将锑外排，另一方面微生物能够对锑进行氧化，将毒性较强的Sb（Ⅲ）转化为毒性相对较弱的Sb（Ⅴ）。 为了得到高效的石油降解菌，汪杰等[4]以柴油为培养基的唯一碳源，从山东胜利油田、新疆克拉玛依油田和陕西长庆油田3处的石油污染土壤中富集纯化得到3株高效的石油烃降解菌，用这3株菌进行污染土壤的修复试验，污染土壤中石油烃降解半衰期为30d左右，为自然情况下的1/4左右。姜肸等[5]以南海
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
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
土壤重金属污染的微生物修复技术 农业资源与环境111班罗赛云【1131240125】 【摘要】土壤是农业生产的基础,是人类最基本的生产资料和劳动对象,也是人类世代相传的生存条件和生产条件,是我们的生命线。然而，土壤污染已成为世界性问题，我国土壤污染总体形势也相当严峻；随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，我国土壤重金属污染日益严重。目前，土壤污染的修复方法中以生物修复效果较好，其中微生物修复在土壤污染净化、修复中显示出的作用越来越重要。该文以土壤污染中的重金属污染为切入点，分析了我国土壤的重金属污染,综述了微生物修复土壤重金属污染的研究进展，讨论了微生物在土壤重金属污染修复中的前景。 【关键词】土壤重金属污染微生物修复原理微生物修复技术 一．引言 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于其自然背景含量，并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。重金属不能为土壤微生物分解，而易于积累、转化为毒性更大的甲基化合物，甚至有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。 根据农业部环保监测系统对全国24个省市，320个严重污染区约548万公顷土壤调查发现，大田类农产品污染超标面积占污染区农田面积的20％，其中重金属污染占80％，对全国粮食调查发现，重金属Pb，Cd，Hg，As超标率占10％。重金属污染物在土壤中移动性差，滞留时间长，大多数微生物不能使之降解。并可经水，植物等介质最终危害人类健康。 二．土壤重金属污染状况 污染土壤环境的重金属主要是指生物毒性显著的镉、汞、铅以及类金属砷,其次是指毒性一般的重金属铜、铬、镍、锌、钴、锡等,当前最引起人类关注的是汞、镉、铅、铬、砷等。我国农田土壤重金属污染现象已经十分严重,近10%的耕地和多数城市近郊农田土壤都受到了不同程度的污染。调查表明工矿企业的污水排放、污水灌溉、污泥、垃圾肥料、畜禽粪便以及化肥的大量使用是土壤重金属污染的来源。污水灌溉是我国农田重金属污染的主要原因之一，我国的大型污灌区主要集中在部分大中城市的近郊县,普遍出现了重金属污染问题。 重金属污染不仅使土壤肥力退化,农产品的产量和品质降低,而且促使水环境恶化,并且通过食物链最终危及人类的生命健康。和其他类型的污染物相比,重金属污染具有普遍性、隐蔽性、表聚性、长期性、不可逆性、易积累、不能被降解、毒性大等特点,是影响生态系统安全的一类重要污染物质,对土壤污染有较长的潜伏期，一旦进入农田土壤,对其进行治理十分困难，其修复不仅见效慢而且费用高。 三．土壤重金属污染的微生物修复技术
污染土壤的修复技术汇总 几种典型的土壤污染问题 1重金属污染 采矿、冶金和化工等工业排放的三废、汽车尾气以及农药和化肥的使用都是土壤重金属的重要来源。按生物化学性质土壤中的重金属可以分为两类：第一类，对作物以及人体有害的元素，如汞、镉、铅及类金属砷等，因此，必须减少这些元素的含量使其不超过环境的容量;第二类，常量下对作物和人体有益而过量时出现危险的元素，如铜、锌、铬、锰及类金属硒等，应控制其含量，使其有益作物生长和人体健康。 2石油污染 石油污染是指在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中原油和各种石油制品进入环境而造成的污染，土壤中的石油污染物多集中在20cm左右的表层。石油开采过程中产生的落地油和油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池的底泥，炼油厂含油污水处理设施产生的油泥，也是我国油田土壤石油污染的主要来源。污染土壤中石油主要成分为C15-C36的烷烃、多环芳香烃、烯烃、苯系物、酚类等，其中环境优先控制污染物多达30种。 3化肥污染 化学肥料在现代化的农业生产中不仅是粮食增产的物质基础，更是农业生产资料的主体。在粮食增产中花费的贡献率在40%-60%，稳定在50%左右，但是化肥中的有毒重金属、有机物以及无机酸类等是造成土壤污染的主要来源。 4农药污染 据初步统计，我国至少有l300-1600万hm2耕地受到农药污染。造成土壤农药污染的主要是有机磷和有机氯农药。据2000年国家质检总局数据，全国47.5%的蔬菜农药残留超标，因农残超标被退回的出口农产品金额达74亿美元。 一、污染土壤的修复技术 在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术大致可分为物理、化学和生物等三种。物理修复是指通过各种物理过程将污染物特别是有机污染物从土壤中去除或分离的技术。主要包括土壤淋洗、热吸附、蒸气浸提、微波加热和异地填埋等技术。还包括多相抽提等技术，已经应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯等污染土壤的修复。相对于物理修复，污染土壤的化学修复技术发展较早，主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化-还原技术、化学改良、光催化降解技术、电动力学修复技术和有机质改良等。土壤生物修复技术包括植物富集、微生物修复、生物联合修复和植物固定及降解等技术。利用微生物降解作用发展的微生物修复技术是农田土壤污染修复常见的一种修复技术。进入21世纪后生物修复技术得到迅速发展，成为绿色环境修复技术之一。由于我国土壤污染面积大，污染物质种类多，污染组合类型复杂等原因，单项修复技术往往难以达到预定修复目标，多种修复技术相结合
污染土壤的微生物修复原理与技术进展 土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一。近20年来，随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动，我国土壤的污染面积在不断扩大，土壤质量持续恶化加剧，危害更加严重，已经影响到全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标，未来15年将面临着更为严峻的挑战。在这一形势下，发展污染土壤的治理与修复技术在我国显得尤为必要而紧迫，尤其是生物修复技术。 土壤微生物是土壤生态系统的重要生命体，它不仅可以指示污染土壤的生态系统稳定性，而且还具有巨大的潜在环境修复功能。由此，污染土壤的微生物修复理论及修复技术便应运而生。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。至此，本文以土壤中污染物(重金属及典型有机污染物1为对象，从土壤微生物与污染物质的相互作用入手，较为系统地综合评述污染土壤的微生物修复原理与技术。 1 重金属污染土壤的微生物修复原理 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。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、生物吸着)和生物转化(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)等作用方式。 1.1 微生物对重金属的生物积累和生物吸着 微生物对重金属的生物积累和生物吸着主要表现在胞外络合、沉淀以及胞内积累等3种形式，其作用方式有以下几种：①金属磷酸盐、金属硫化物沉淀；②细菌胞外多聚体；③金属硫蛋白、植物螯合肽和其他金属结合蛋白；④铁载体； ⑤真菌来源物质及其分泌物对重金属的去除。由于微生物对重金属具有很强的亲合吸附性能，有毒金属离子可以沉积在细胞的不同部位或结合到胞外基质上，或被轻度螯合在可溶性或不溶性生物多聚物上。研究表明，许多微生物，包括细菌、真菌和藻类可以生物积累(bioaccumulation)和生物吸着(biosorption)环境中多种重金属和核烈引。一些微生物如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物。Macaskie等分离的柠檬酸细菌属(Citrobacer)，具有一种抗Cd 的酸性磷酸酯酶，分解有机的2-磷酸甘油，产生HP042-与Cd2+形成CdHP04沉淀。Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到许多高级真菌，一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100 mg/㎏埏干重。 重金属进入细胞后，可通过“区域化作用”分配于细胞内的不同部位，体内可合成金属硫蛋白(MT)， MT可通过Cys残基上的巯基与金属离子结合形成无毒或低毒络合物。研究表明，微生物的重金属抗性与 MT积累呈正相关，这使细菌质粒可能有抗重金属的基因，如丁香假单胞菌和大肠杆菌均含抗Cu基因，芽孢杆菌和葡萄球菌含有抗Cd和抗Zn基因，产碱菌含抗Cd、抗Ni及抗Co基因，革兰氏阳性和革兰氏阴性菌中含抗As和抗Sb基因。Hirokit61发现在重金属污染土壤中加入抗重金属产碱菌可使得土壤水悬浮液得以净化。可见，微生物生物技术在净化污染土壤环境方面具有广泛的应用前景。
污染土壤的微生物修复技术 土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一。近20年来，随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动，我国土壤的污染面积在不断扩大，土壤质量持续恶化加剧，危害更加严重，已经影响到全面建设小康社会和实现可持续发展的战略目标，未来15年将面临着更为严峻的挑战。在这一形势下，发展污染土壤的治理与修复技术在我国显得尤为必要而紧迫，尤其是生物修复技术。 1 土壤的微生物修复技术概述 微生物修复是指利用微生物的生命代谢活动减少壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程。是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点。 首次记录实际使用生物修复是在1972年，于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线泄露的汽油。1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术。 根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类：土著微生物、外来微生物和基因工程菌(GEM)。目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物，土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时，就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。近年来，由于生物工程技术的飞速发展，科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中，创造出了具有多种降解功能的超级微生物。 2 农药污染土壤的微生物修复 2.1 农药污染土壤的生物修复背景 化学农药作为保障农业丰收的重要手段，在农业生产中发挥着非常重要的作用。然而，由于人们长期的不科学用药，剧毒、高残留、难降解农药的大量使用，我们面临着不断增加的土壤农药污染的环境问题。 2001年联合国环境规划署（UNEP）通过的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》列出了12种优先控制持久性有机污染物（POPs），其中农药占了9种（艾氏剂、六氯代苯、氯丹、灭蚁灵、狄氏剂、毒杀芬、DDT、异狄氏剂、七氯）；另外，20种被列为潜在持久性有机污染物中农药也占据了大部分。鉴于农药残留的持久性、农药施用的普遍性和农药污染
第１２卷第１期华南热带农业大学学报２００６年３月Ｖｏｌ．１２Ｎｏ．１ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＣＨＩＮＡＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＲＯＰＩＣＡＬＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥＭａｒ．２００６ 目前由于有机物和重金属引起的土壤污染问题相当严重。在我国现有的约１×１０８ｈｍ２耕地中，约近１／５受到不同程度的污染，每年造成粮食减产达２．５×１０９ｋｇ，农业总损失每年达１×１０１１元以上［１］。同时，土壤污染引起作物中污染物含量超标，并通过食物链富集到人体和动物中，危害人畜健康，引发人类癌症和其它疾病等。另外，土壤受到污染后，含污染物质浓度较高的污染表土容易在风力和水力作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水和地下水污染以及生态系统退化等其它次生生态环境问题［２］。 １微生物修复的概念 随着人们生活水平的提高，生态和环境保护日趋受到重视，国家每年都投入大量人力物力进行污染土壤的修复［３］。对土壤污染物的去除以修复被污染的土地，成为土壤环境研究领域里一个非常重要的课题。与物理修复、化学修复相比在污染土壤修复中，生物修复所具有的安全性、非破坏性和经济性的优点，使其成为最具有前途的修复技术。 生物修复（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）是指利用生物的生命代谢活动减少土壤环境中有毒有害物的浓度或使其完全无害化，从而使污染了的土壤环境能够部分地或完全地恢复到原初状态的过程［４］。广义的生物修复包括植物修复、动物修复和微生物修复。本文所说的生物修复实际上是一个狭义的概念，它主要是指利用微生物的作用对进入土壤环境中的难降解物质如大分子有机污染物、重金属等进行治理。通常把这种狭义的微生物修复技术称为土壤的生物修复。生物修复是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低、对环境影响小、效率高等优点［５］。首次记录实际使用生物修复是在１９７２年，于美国宾夕法尼亚州的Ａｍｂｌｅｒ清除管线泄露的汽油。１９８９年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术［６］。除美国外，欧洲各国、加拿大等在生物修复方面也有很大的发展［７］。 ２可用于生物修复的微生物类群 根据来源不同可以把起作用的微生物分为３类：土著微生物，外来微生物和基因工程菌（ＧＥＭ）［８］。目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物，土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时，就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。实验表明，在实验室条件下，３０℃时每克土壤接种１０６个ＰＣＰ降解菌，可以使ＰＣＰ的半衰期（Ｔ１／２）从２周降到１天。近年来，由于生物工程技术的飞速发展，构建更高效的修复污染土壤的基因工程菌引起了人们极大的兴趣。目前生物修复正朝着构建能够快速降解某些特定污染物的工程菌的方向发展，科学家利用基因工 污染土壤的微生物修复机理及研究进展＊ 曹启民１王华２郑良永１夏炜林１桑爱云１ （１中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所海南儋州５７１７３７ ２华南热带农业大学农学院海南儋州５７１７３７） 摘要就微生物修复的概念，微生物修复的机理和技术及特点等进行综述，并对微生物修复的研究方向和发展前景进行展望。 关键词污染土壤微生物生物修复 中图分类号Ｘ５３ ＊国家科技部科技基础性工作和社会公益研究专项项目，项目编号：２００４ＤＩＢ３Ｊ０７３。
土壤生物修复技术——微生物篇 生物修复是指在人为作用下，利用活有机物(微生物、植物和小型动物等)促进环境中有毒有害物质的降解或固定，减少其对环境危害的技术。1989年，美国阿拉斯加海域收到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术。除美国外，欧洲各国、加拿大等在植物修复方面也有很大的进展。生物修复是较为理想的一种治理污染的途径，具有处理费用低，对环境影响小、污染高等优点，包括动物修复技术和植物修复技术。 1. 泥浆生物反应器 挖出的土壤加水制成浆状，然后与降解微生物和营养物质在反应器中混合。添加适量的表面活性剂或分散剂可以促进吸附的有机污染物解离，从而促进降解。 降解微生物可以是原来就存在于土壤的微生物，也可以是接种的微生物。要严格控制条件以利于泥浆中有机污染物的降解。处理后的泥浆经脱水处理。脱出的水要进一步处理，以除去其中的污染物，然后可以被循环使用。 (案例)在1992-1993年，美国的德克萨斯州，曾采用该技术处理了一个被多环芳烃、多氯联苯、苯和氯乙烯污染的土壤。共处理了大约3.0×105t土壤和污泥，每吨土壤的处理费用约60英镑。经过11个月的处理以后，苯浓度从608 mg˙kg-1降低到6 mg˙kg-1，氯乙烯浓度从314 mg˙kg-1降低到16 mg˙kg-1。
2. 生物堆制法 基于处理床技术的异位生物处理过程，通过使土堆内的条件最优化而促进污染物的生物降解。挖出的污染土壤被堆成长条形的静态对。添加必要的养分和水分于污染土堆中，必要时加入适量表面活性剂，土堆上还可以安装有喷淋营养物的管道。 (案例)加拿大魁北克省曾采用此法对有机污染的土壤进行示范性处理。污染点为黏质土，土壤中矿物油和油脂浓度为14000 mg˙kg-1。约500m3的污染土壤被转移到一个清洁沥青台上，定期添加养分。由于土壤质地较黏，所以混入泥炭和木屑以改善通透性和结构。处理费用大约为每立方土壤3英镑。34周的处理以后，72%以上的石油烃被降解，添加泥炭和木屑显著提高了降解率。 3. 土地耕作法 原位土地耕作是通过耕翻土壤(但不挖掘和搬运土壤)，补充氧和营养物质以提高土壤微生物的活性，促进污染物的生物降解。异位土地耕作法指将污染土壤挖掘搬运到另一个地点，将污染土壤均匀撒到土地表面，通过耕作方式使污染土壤与表层土壤混合，从而促进污染物生物降解的方法。 (案例)在德国莱茵河附近的一个炼油厂污染物的土壤曾采用此法进行修复。34周后，土壤中石油烃的浓度从12980 mg˙kg-1降低至1273 mg˙kg-1降低了90%以上)。
重金属污染的微生物修复技术 1 重金属污染的微生物修复原理 许多重金属是生命必需的物质或元素，但是当它们在环境中的浓度超过了限度就成了毒物，微生物可对它们进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，从而达到生物修复的目的。重金属污染的微生物修复原理主要包括生物吸附和生物转化。 1.1 微生物对重金属离子的生物吸附 细胞壁带有负电荷而使整个细菌表面呈现阴离子特性，通过细菌细胞中均聚物或杂聚物上的羰基或磷酰基等阴离子作用可以增加金属离子的吸附。此外，细胞壁中的分子结构也具有活性，可以将金属螯合在细胞表面。细菌可以通过细胞表面的络合作用而阻止某些重金属进入细胞内部敏感区域，而对于那些细胞化学反应需要的金属则可以通过细胞壁运输到原生质中特定位点。真菌对重金属的吸附方式主要有2 种：一是细胞壁上的活性基团（如琉基、羧基、羟基等）与重金属离子发生定量化合反应（如离子交换、配位结合或络合等）而达到吸收的目的；二是物理性吸附或形成无机沉淀而将重金属污染物沉积在自身细胞壁上。细胞通过螯合作用吸附重金属已被证明和真菌细胞壁结构有关，如细胞壁的多孔结构使其活性化学配位体在细胞表面合理排列并易于和金属离子结合。此外，胞壁多糖可提供氨基、羧基、羟基、醛基以及硫酸根等官能团，它们对金属离子有着较强的络合能力。 1.2 微生物对重金属的生物转化作用 微生物对重金属进行生物转化主要作用机理包括微生物对重金属的生物氧化和还原、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转化重金属，改变其毒性，从而形成某些微生物对重金属的解毒机制。细菌对Hg 的抗性归结于它所含的2 种诱导酶：Hg 还原酶和有机Hg 裂解酶，其机制是通过Hg-还原酶将有机的Hg2+化合物转化成低毒性挥发态Hg。微生物也可通过改变重金属的氧化还原状态，使重金属化合价发生变化，改变重金属的稳定性。微生物能氧化土壤中多种重金属元素，某些自养细菌如硫-铁杆菌类（Thiobacillus ferrobacillus）能氧化As、Cu、Mo 和Fe 等，假单孢杆菌属（Pseudomonas）能使As、Fe 和Mn 等发生生物氧化，降低这些重金属元素的活性。硫还原细菌可通过2 种途径将硫酸盐还原成硫化物，一是在呼吸过程中硫酸盐作为电子受体被还原；二是在同化过程中利用硫酸盐合成氨基酸，如胱氨酸和蛋氨酸，再通过脱硫作用使S2-分泌于体外，与重金属Cd 形成沉淀，这一过程在重金属污染治理方面有重要的意义。另外，金属价态改变后，金属的络合能力也发生变化，一些微生物的分泌物与金属离子发生络合作用，这可能是微生物具有降低重金属毒性的另一机理。 2 重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的作用机制，选择高效微生物的标准包括：①对污染物有较高的耐性；②对环境的适应性较强；③对污染物的降解效率高、专一性强；④不影响环境中原有的生物多样性。我国对生物修复高效降解微生物的筛选源于对农药高效降解微生物的研究，现已筛选出大量的可用于生物修复技术开发的微生物。肖伟等[2]从宝钢电镀污泥中分离得到一系列高六价铬抗性菌株能耐受40mmol/L Cr6+。
微生物在环境污染修复原理及技术中的应用 生物修复技术就是利用生物分解有毒有害物质的能力处理土壤、水源中的污染物，净化环境。随着环境保护问题日益突出，各国对于各种环境污染修复方法的研究进一步深入，大量的实验研究证明，使用微生物处理净化有害物质是可以运用于大面积污染物治理的有效方法。生物修复的方法有许多，根据修复环境，生物修复技术可分为土壤生物修复、地下水生物修复、沉积物生物修复和海洋生物修复等。 一、微生物修复技术在水环境污染中的应用 1.1海洋污染的微生物修复 目前，以微生物为主要处理技术的原位生物修复技术在石油污染物的治理方而效果显著，通过培养和筛选过程，在受到石油烃组分氏期污染的区域中讲微生物菌株进行选育和基因改良，然后再将它们投放到受污染的海域，进行石油烃的微生物降解和修复。同时，微生物降解是去除多环芳烃的主要途径，海洋中的多环芳烃通过微生物产最终代谢为酚和醇，代谢产生的内酮酸和乙酸等物质一方面叫一以被微生物利用合成细胞成分，一方面也可以氧化成一氧化碳和水。 1.2河流湖泊污染的微生物修复 对于浅水湖泊，在水中加入营养盐，用曝气法混合，底泥中的有机污染物叫一作为碳源被微生物利用，使污染的湖泊得以修复。利用微生物生态修复剂进行富营养化人上湖水质的修复取得了显著的成效，水体中Chla, COD,TP浓度在经过处理之后有明显的下降。 1.3废水污染的微生物修复
目前，废水污染的微生物修复主要是对重金属离子和有机污染物的修复。微生物治理水体重金属主要表现为微生物对重金属离子的吸附作用。微生物吸附剂主要来源于一此细菌、真菌、酵母及藻类生物。如黑根霉吸附Cr6+，藤黄球菌吸附Cu2+，金黄素链霉菌通过和Au3+进行离子交换降低其毒性等。 1.4水体底泥污染的微生物修复 微生物修复技术能够有效去除多环芳烃的污染，水体中高等水生植物可提供微生物生氏所需的碳源和能源，使根系周围好氧菌数量增多，使得水溶性差的芳香烃在根系旁迅速降解，因此使用微生物和水生植物的生态系统修复水体效果更显著。采用固定化微生物技术净化黑臭水体和底泥，底泥厚度降低80%以上，底泥COD去除率达到93 %、上清液COD去除率达到70%、上清液NH3-N去除率达到95 %，水体生物相种类和数量显著增长。 二、农药污染土壤的生物修复技术 微生物修复技术是利用微生物的生命代谢活动对有机农药的降解作用使受污染土壤恢复到健康状态。 微生物降解农药有2种方式:一是微生物直接作用于农药，以农药成分作为唯一的碳源或氮源、磷源，通过酶促反应降解农药;另一种是将农药与其它有机质进行共代谢。微生物修复与植物修复不同，通常一种微生物能降解多种农药，如假单胞杆菌可降解DDT、艾氏剂、毒杀酚和敌敌畏等另外，微生物也可通过改变土壤的环境理化特征降低农药有效性，从而间接起到修复污染土壤的作用。