第六章污染土壤的生物修复

《土壤污染修复工程》课程教学大纲Engineering of Soil Pollution Remediation一、课程基本信息二、教学目标（一）知识目标通过该课程的学习能够使学生从理论到实际了解、学习、掌握污染土壤诊断及其方法，土壤污染风险评价与管理，污染土壤的植物修复、生物修复、化学修复、物理修复，污染土壤修复标准，污染土壤修复的技术再造等。

— 1 —（二）能力目标通过课程学习使学生初步具备针对不同的土壤污染问题制定修复方案的能力，并具有对土壤污染修复效果进行评估的能力，训练学生分析问题解决问题的能力。

（三）素质目标提高学生对土壤污染问题的关注，培养学生对土壤环境专业领域的兴趣，为今后在这一领域的继续深造或采用土壤污染修复的知识和技术解决实际问题奠定较扎实的基础。

三、基本要求（一）了解土壤污染的定义、类型、土壤污染物的主要来源及生态危害。

（二）理解无机污染物和有机污染物在土壤中的迁移转化行为及影响因素。

（三）掌握重金属和有机污染土壤植物修复、微生物修复和物理化学修复方法的基本原理、适用范围、优缺点及应用；污染场地土壤修复技术方案的编制。

四、教学内容与学时分配第一章土壤污染概述2学时第一节土壤环境污染知识点：土壤环境污染的概念、特点、危害第二节土壤环境背景值和环境容量知识点：土壤环境背景值、环境自净作用、土壤环境容量第三节土壤污染物与污染源知识点：土壤污染物、土壤污染源、土壤污染类型第四节土壤污染物的迁移转化特征知识点：土壤环境污染发生的机制、污染物在土壤中的环境行为本章小结重点：土壤污染的概念、土壤环境背景值和环境容量、土壤污染源、有机和无机— 2 —污染物的迁移转化规律难点：土壤环境容量、有机和无机污染物的迁移转化规律思考题：何谓土壤背景值及其应用? 简述土壤中污染物的化学行为。

作业：查阅资料总结山东省的土壤环境污染状况?建议教学方法：探究式教学第二章土壤环境的无机污染4学时第一节土壤重金属污染知识点：土壤重金属污染的来源、土壤重金属污染的生态环境效应、重金属污染在土壤中的环境行为及影响因素第二节土壤的非金属污染知识点：土壤非金属污染的生态环境效应、非金属污染在土壤中的环境行为及影响因素第三节土壤的放射性元素污染知识点：土壤放射性污染物的生态环境效应、放射性污染物在土壤中的环境行为及影响因素本章小结重点：土壤重金属和非金属的生态环境效应、重金属污染在土壤中的环境行为及影响因素难点：重金属污染物在土壤中的环境行为及影响因素思考题：土壤中Hg的主要存在形态? 土壤中Hg的迁移转化主要受那些因素影响?作业：土壤中重金属镉的主要来源及生态环境效应?建议教学方法：案例教学第三章土壤环境的有机污染4学时第一节土壤的农药污染知识点：农药的种类及性质、农药对土壤的污染、农药在土壤中的迁移转化、农药的生态效应第二节土壤的石油污染— 3 —知识点：石油污染物的组成及危害；石油在土壤中的迁移转化第三节土壤的POPs污染知识点：主要的POPs及危害、POPs在土壤中的迁移转化本章小结重点：土壤有机污染物的种类和来源；有机污染物在土壤中环境行为及影响因素难点：有机污染物在土壤中的环境行为思考题：有机污染物降解的方式有哪些?作业：减少农药对农产品污染的措施有哪些?建议教学方法：案例教学第四章污染土壤的植物修复4学时第一节概述知识点：植物修复的概念、超积累植物、植物修复的基本类型、植物修复的优势与特点、植物修复的局限性第二节植物根际圈及根分泌物的作用知识点：根系分泌物的组成、根系分泌物在污染土壤修复过程中的作用第三节修复植物的筛选与性能改进知识点：筛选条件与过程、植物修复性能改进第四节重金属的植物修复知识点：重金属污染的特点、重金属对植物的伤害与机理、植物对重金属的抗性机制、重金属的提取修复、重金属的挥发修复、重金属的稳定修复第五节有机污染物的植物修复知识点：有机污染物的植物降解、多环芳烃污染土壤的植物修复本章小结重点：植物修复的类型、优势与局限性；修复植物的筛选；重金属污染植物修复的机理；有机污染植物修复的机理。

全文|《中华人民共和国土壤污染防治法》2018年8月31日第十三届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过。

以下是全文：中华人民共和国土壤污染防治法(2018年8月31日第十三届全国人民代表大会常务委员会第五次会议通过)目录第一章总则第二章规划、标准、普查和监测第三章预防和保护第四章风险管控和修复第一节一般规定第二节农用地第三节建设用地第五章保障和监督第六章法律责任第七章附则第一章总则第一条为了保护和改善生态环境，防治土壤污染，保障公众健康，推动土壤资源永续利用，推进生态文明建设，促进经济社会可持续发展，制定本法。

第二条在中华人民共和国领域及管辖的其他海域从事土壤污染防治及相关活动，适用本法。

本法所称土壤污染，是指因人为因素导致某种物质进入陆地表层土壤，引起土壤化学、物理、生物等方面特性的改变，影响土壤功能和有效利用，危害公众健康或者破坏生态环境的现象。

第三条土壤污染防治应当坚持预防为主、保护优先、分类管理、风险管控、污染担责、公众参与的原则。

第四条任何组织和个人都有保护土壤、防止土壤污染的义务。

土地使用权人从事土地开发利用活动，企业事业单位和其他生产经营者从事生产经营活动，应当采取有效措施，防止、减少土壤污染，对所造成的土壤污染依法承担责任。

第五条地方各级人民政府应当对本行政区域土壤污染防治和安全利用负责。

国家实行土壤污染防治目标责任制和考核评价制度，将土壤污染防治目标完成情况作为考核评价地方各级人民政府及其负责人、县级以上人民政府负有土壤污染防治监督管理职责的部门及其负责人的内容。

第六条各级人民政府应当加强对土壤污染防治工作的领导，组织、协调、督促有关部门依法履行土壤污染防治监督管理职责。

第七条国务院生态环境主管部门对全国土壤污染防治工作实施统一监督管理;国务院农业农村、自然资源、住房城乡建设、林业草原等主管部门在各自职责范围内对土壤污染防治工作实施监督管理。

地方人民政府生态环境主管部门对本行政区域土壤污染防治工作实施统一监督管理;地方人民政府农业农村、自然资源、住房城乡建设、林业草原等主管部门在各自职责范围内对土壤污染防治工作实施监督管理。

Z h o n g f e i n o n g y a o随着科技的发展，为了有效减少病虫害，提高粮食产量，我国的农药使用量正在逐年增加。

但由于施药技术落后，残余农药进入土壤，导致土地污染严重。

所以，对土壤农药污染的修复极为重要，所以微生物修复技术逐渐成为人们的重点研究对象。

一、微生物修复农药污染土壤的意义根据我国环境检测部门的研究数据显示，我国的农药使用量平均为每年 万吨以上，有一千万公顷以上的耕地受到农药污染。

所以不难发现，我国的土壤污染问题已经到了不得不控制的局面。

而且，农药污染的范围大，类型多，利用传统的药物修复或换土修复很难达到预期目的，并且所耗成本过大。

这时微生物修复的优点就充分的体现出来。

微生物修复可以将农药污染进行降解和转化，使之分解为二氧化碳和水等无毒成分。

同时，部分微生物还可以以分解物作为能源，促进自身的生长于繁殖。

此外，还有一些微生物可以在与其他有机物产生反应的时候，同时降解农药残留，达到降解土壤农药污染的目的。

据美国科学家研究表明，利用微生物技术修复土壤所需要的投资相较于传统物理化学修复要减少三分之一到五分之一，所以微生物修复技术是廉价且安全有效的修复手段，对保护耕地，促进土地资源健康持续发展有着不可忽视的作用。

二、农药污染土壤的微生物修复的方法农药污染土壤的微生物修复技术主要包括原位修复和异位修复两种方式。

将两种修复方法有机结合，可以优势互补，获得更好的修复效果。

、原位修复原位修复就是在污染源原地对土壤进行修复的过程。

利用这种方法修复土地，主要是通过土著微生物或人为引进的外源微生物的吸收、吸附、沉淀以及转化的作用，改变土壤中农药污染物的化学特性，使其在土中迁移或转化，从而达到降低土壤中毒性的作用。

同时，有些微生物可以将污染通过降解变为无害物质，甚至可以将其转化，来增加土壤的养分。

原位修复技术主要可以分为生物强化法、生物通风法、土地耕作法及化学活性栅修复法四种。

生物强化法。

引言概述：土壤污染是当前全球面临的一项重大环境问题，由于人类活动以及工业化进程的加速推进，土壤中的污染物质不断增加，对生态系统和人类健康产生了严重影响。

传统的土壤修复方法主要依赖于物理化学处理，以去除或稀释污染物质。

这些方法存在成本高、效率低等问题。

近年来，发展起来的一种新兴技术——土壤微生物修复技术，开始受到广泛关注。

本文将重点探讨土壤污染的微生物修复技术，探讨其原理、应用和前景。

正文内容：1.微生物修复技术的基本原理1.1微生物降解机制1.2微生物促进污染物转化的作用1.3微生物修复技术的优势2.微生物修复技术的应用范围2.1石油污染土壤的修复2.1.1原位微生物增殖技术2.1.2微生物代谢产物的应用2.2有机污染物修复2.2.1微生物吸附技术2.2.2微生物降解技术2.3重金属污染土壤的修复2.3.1微生物吸附技术2.3.2微生物沉淀技术3.微生物修复技术的关键因素3.1适宜的微生物菌株选择3.2适宜的环境条件3.3适宜的修复流程和操作方式4.微生物修复技术的挑战与进展4.1微生物菌株选择与改良4.2修复效率与速度的提升4.3创新修复技术的研究5.微生物修复技术的前景与应用前景5.1可持续发展与环境友好5.2经济效益与社会效益5.3与其他修复技术的结合应用总结：土壤污染的微生物修复技术作为一种新兴的治理方法，具有许多优势和应用前景。

通过降解和转化污染物质，微生物修复技术可以有效地恢复土壤的生态系统功能，并减轻对人类健康产生的影响。

微生物修复技术仍面临一些挑战，例如微生物菌株选择与改良、修复效率与速度提升等。

未来，通过不断的研究和创新，微生物修复技术有望在土壤污染治理领域发挥更大的作用，为实现可持续发展和环境友好目标做出贡献。

重金属污染土壤的微生物修复技术重金属是指密度大于5克/厘米³、原子质量较大、化学性质相对固定的金属元素，如汞、铅、镉等。

大量的重金属污染土壤会对环境和人类健康造成极大威胁。

土壤中的重金属主要来源于工业排放、农药、化肥和矿渣等，这些物质大多是全球性的污染源。

如何有效地治理重金属污染土壤是今天科学界的重要研究课题，微生物修复技术为解决该问题提供了一种新途径。

微生物是指细菌、真菌、原生动物、病毒等单细胞或多细胞的微小生物，它们具有分解、转化、去除重金属和筛选/激活细胞因子等功能。

微生物修复技术是指人类利用微生物的这些功能，通过生物化学途径处理、降解、转化或去除污染物质的一种方法。

针对重金属污染土壤，微生物修复技术主要有以下几种形式：一、植物-微生物协同修复技术植物-微生物协同修复技术是指将适应重金属污染的植物种植在污染土壤中，在根系部位添加特定微生物，协同修复重金属污染土壤。

植物的根系和微生物污染土壤中的重金属元素反应，将重金属元素吸收到植物根系中，再通过植物与微生物相互作用、去除或稳定重金属元素。

世界上已经有很多对植物-微生物协同修复技术进行的研究和应用，其中反应最为明显的是超微镉芥（Thlaspi caerulescens），它能够在高浓度重金属污染土壤中使其种子发芽和茎叶生长，并且吸收大量的重金属元素，植物根系产生的有机物可以使重金属元素发生还原，微生物则可促进这一作用。

二、生物富集污染物技术生物富集污染物技术是指通过微生物的代谢活动，选择有强化学亲和力的特定微生物，将其加入到污染土壤中，使其富集组成有机物的重金属元素。

微生物修复技术的富集作用可以大大提高重金属污染土壤中有机物的浓度，进而进一步降解重金属污染物。

目前，这种微生物修复技术已经在污染土壤中得到了广泛应用，其中一个例子就是使用硫氧化菌来消除羟基氯苯的污染。

三、模拟显微环境修复技术模拟显微环境修复技术是指将特定微生物加入到重金属污染土壤中，通过制造适于微生物呼吸代谢的氧气和微生物的饲料，形成模拟显微环境，创造一种抵御重金属污染的新生态。

污染土壤的生物修复技术第一章：污染土壤对环境和人类的危害土壤污染是指土壤中存在有害化学物质或化学物质的浓度超过环境质量标准，导致土壤质量下降，对生态环境和人类健康产生不良影响。

土壤污染主要来源于农业、工业、生活废弃物等多个方面。

土壤污染不仅会破坏土地自然生态系统，还会影响周围自然环境和人类健康。

当有害物质进入土壤中，它们很容易被传递到食物链的顶端，对人体产生影响，严重的污染将会导致土地的使用受限、人类健康受损和地球生态失衡。

因此，保护土壤是保护大自然，保护人类健康的必要手段。

在土壤污染的防治工作中，生物修复技术作为一种重要的方法，日益受到人们的关注和重视。

第二章：生物修复技术的定义生物修复技术 (bioremediation) 是指通过利用生物物种对土壤污染物的吸收、代谢、转化或分解，达到降低或除去土壤污染物的目的，达到对土壤进行生态修复，恢复土壤自然状态的技术方法。

生物修复技术主要有两种方式：一种是使用天然物种，另一种是使用转基因生物。

天然物种即天然微生物、植物和动物，而转基因生物是通过基因工程手段改造而来的生物物种。

第三章：生物修复技术优缺点分析1. 优点(1) 对环境的破坏性小：生物修复技术不会像土壤热解、化学污染源治理和还原法治理等技术那样，对土壤和周边生态环境造成破坏。

(2) 高效：生物修复技术具有修复时间段短、修复效果显著的特点。

(3)成本低：与传统的土壤污染修复方式相比，生物修复技术的费用要低很多。

2. 缺点(1) 修复速度慢：修复土壤需要时间较长，可能需要几年才能完成。

(2) 适用性有限：不适用于所有种类的污染，有些污染物可能无法通过生物修复技术去除。

(3) 影响不稳定：受气候、土壤和生态环境的影响较大，影响其稳定性和微生物的分解功能。

第四章：生物修复技术的应用1. 微生物修复技术微生物修复技术是利用各种微生物菌种，对各种污染物进行生物降解，可以达到去除污染物的目的。

微生物修复技术可以分为自然微生物修复技术和人工增强微生物修复技术两种方法。

重金属污染土壤的生物修复技术在地球上，有一种非常重要的自然资源，那就是土壤。

土壤是生命的基础，它是植物生长和发育的根基，是微生物和动物生活的场所，同时也是人类粮食和原料的来源。

但是，随着城市化和工业化的发展，很多土地受到重金属污染，给土壤生态环境带来严重威胁。

如何治理重金属污染土壤，成为一个紧迫的问题。

生物修复技术是当前研究的热点之一，能够利用一些细菌、真菌或植物等生物体，将重金属离子转化为无害的物质或固定化。

一、重金属污染土壤的成因重金属是人体和动物所需要的微量营养元素之一，但过量摄入会对生命体造成危害。

随着现代工业的发展，许多化学工厂和电厂排出的废水中含有重金属物质，这些物质经过一段时间的累积最终被排放到土壤中，导致土壤受到严重的重金属污染。

此外，行业排放、生活废弃物和农业活动也是造成土壤重金属污染的主要原因之一。

二、生物修复技术的应用生物修复技术是一种基于生物体代谢特性的治理方法，其原理是将活体或其代谢物添加到污染土壤中，利用微生物、植物和真菌等生物体，对重金属进行降解、吸附、转化或固定化，从而达到治理重金属污染的目的。

在生物修复技术中，主要应用的生物体包括：土壤细菌、真菌、高等植物等。

1. 土壤细菌土壤细菌是一种微生物体，他们可以在各种环境中生存并能够对重金属进行吸附和转化。

在土壤中引入一些具有重金属抗性的细菌，如酸中铅杆菌、放线菌等，可以通过细菌抗性及其腐殖物、鞭毛、膜等物质对重金属进行微生物脱色技术和颗粒吸附技术，降低了重金属在土壤中的浓度。

2. 真菌真菌是一类广泛存在于自然界中的真核微生物，它们利用固有的抗性、吸附性等特点，可以将重金属转化为低毒、低残余性的化合物，从而在土壤修复中发挥积极作用。

目前，利用真菌修复污染土壤的方法主要有养殖方法和原位修复两种，而植物生物修复技术则是目前应用最广泛的重金属污染土壤修复方法。

3. 高等植物植物农田配置是把具有重金属抗性的植物种植在受污染的土壤上，通过植物对土壤中的重金属进行吸收、固定、还原等过程，降低重金属含量，同时改善土壤环境，提高土壤质量。