微生物在生态修复中的作用精选(九篇)

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第1篇：微生物在生态修复中的作用范文

关键词：根瘤菌豆科植物；共生体系；重金属污染；修复方式

中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：16749944（2016）02007603

1引言

随着重金属污染问题对全球环境及人类健康造成的危害日益扩大，重金属污染的修复问题越来越为世界各国所关注。我国大部分废弃地或矿区均存在残留重金属浓度高、氮素、磷素等营养元素缺乏及土壤偏酸性等问题，微生物对土壤氮循环中起着关键的作用，而根瘤菌豆科植物共生体系在修复重金属污染中具有划时代的意义。豆科植物具有重金属耐性，其可以与根瘤菌共生，起到固氮的作用，可有效解决上述存在的问题[1]。本文主要论述修复土壤重金属污染的方法，简要分析微生物抗重金属的相关原理，同时讲述根瘤菌豆科植物共生体系在重金属污染环境修复中的应用，希望能为科研学者们提供参考。

2修复土壤重金属污染的重要意义

土壤是人类获取食物和其他资料的基础保障，同时土壤也是各种物质循环的基础存储库，其对环境的各类变化具有很高的敏感度。土壤中重金属的残留时间越久不仅使土壤的肥力退化，而且会通过食物链使人类间接的吸收重金属，危害到人类的健康。有权威资料显示，土壤、大气和水体三者之间的相关性和耦合性使得人类对修复大气和水体的重金属污染的关注度大于对修复土壤的重金属污染的关注度，但无论怎样，若是土壤的重金属污染环境得不到修复，则大气和水体的污染环境也无从解决。因此修复土壤的重金属污染环境可从根本上维持生态的可持续和稳定发展。

3修复土壤重金属污染的方法

当前很多领域对土壤的重金属污染修复技术都做了很多研究，笔者经过查阅资料后总结出修复土壤重金属污染的两大有效途径就是运用固化作用和活化提取去除。通过固化作用可降低各生物之间的循环利用性，同时降低重金属的迁移性和毒性。详细的方法有自然、物理、化学及生物等修复方式[2]。从综合的角度分析，自然修复主要与土壤自身的理化性质有很大关系；物理修复和化学修复在整体的修复效果来说非常好，所花费的时间较少，但修复成本较高，会造成土壤物理性质的变化，有可能会引发二次感染，无法解决实际问题；生物修复包含微生物修复、植物修复及微生物植物共同修复这3种形式，是一种新兴的修复技术，其以操作简便、成本低廉、安全性高及对环境影响少等优点而被当作修复重金属污染环境的有效途径。微生物修复虽然可通过积累重金属或是改变重金属的化合状态来达到降低土壤中重金属毒性的作用，但纯粹的微生物修复在实际应用中并没有将Cu、Pb等重金属离子从土壤中移除，待微生物细菌死亡后这些金属又会自然的回到土壤中产生循环污染，因此采用微生物修复方式没有明显作用。而微生物植物共同修复方式则是结合微生物与植物共生的关系，充分发挥各自的修复作用，并弥补对方的不足，从根本上提升了土壤重金属污染的修复效率，具有很高的应用价值。

4微生物-植物共同修复方式的具体阐述

4.1微生物的抗重金属性及解毒机制

若土壤中的重金属浓度过高，则会影响到微生物的代谢功能，最终改变微生物物种的分布和数量。因此为了适应这样的污染环境，微生物会形成对应的抗重金属性和解毒机制[3]。而微生物对重金属的解毒机制在理论上非常复杂，且不同种类的微生物其抗性及解毒机制也不太相同，所运用的解毒原理通常都包括沉淀、整合、外排、富集和隔离等。例如微生物对铜的抗性最显著的就是大肠杆菌，其主要是负责将过量的Cu2+移出细胞质，并通过其他组分将细胞周围的Cu2+浓度进行控制，保证植物在一定Cu2+浓度下存活；而微生物对对锌的抗性则表现为当细胞内的Zn2+浓度达到一定值时，微生物会通过自身对Zn2+的吸收性，启动外排系统将细胞内定量的Zn2+排出细胞外，从而达到降细胞内Zn2+浓度的效果。利用这样的抗性机制，微生物可以同时转化和改变土壤中重金属的离子形态，这本身就是一种解毒效果，对土壤的整体环境而言就是一种良好的修复效果（图1）。

4.2微生物-植物共同修复技术的作用

该项技术一方面主要是运用PGPR细菌（促植物生长根际细菌）能分泌的酶、有机酸和表面活性剂等物质，进而提高土壤中重金属的生物有效性，从而提升植物对重金属元素的可吸收性、累积和固化等效率；另一方面主要是依靠ACC脱氨酶等各类分泌特异性酶、维生素、各类植物激素以及具有氮固定作用的根瘤菌来促进植物的生长，从而提升植物的总量，进而增加重金属的总积累量。同时植物在整个过程中不断的分泌类似糖、氨基酸和有机酸等物质，在一定程度上为微生物提供了能源，保证了微生物的作用持续，同时还改善了土壤的理化性质，也间接促进了微生物的繁殖和生长[4]。由此可见，微生物-植物共同修复技术弥补了微生物及植物各自在修复过程中存在的不足，提高了整体的修复效率。由上文的分析中可知，氮素等营养成分不足是限制重金属污染地植被恢复的关键因子，因此氮素含量水平成为了判断重金属污染地生态修复效果的指标。根瘤菌豆科植物共生体系是目前固氮能力及抗逆能力最强的体系，两者之间存在一种紧密互利关系，既可以提升土壤的肥力，同时还能够固定或移除土壤中的重金属

4.3根瘤菌豆科植物共生体系修复重金属污染的效果

4.3.1根瘤菌的选择和促植物生长的相关特性

具有重金属抗性的根瘤菌在重金属长期污染环境下，可有效的与宿主（豆科植物）进行结瘤和固氮。与众多的微生物相同，根瘤菌也可以通过某一种重金属抗性系统维持某一种金属离子的稳定状态，其作用机制与上文提到的相同。因此，国内外很多学者对豆科植物和根瘤菌的共生体系做了很多研究，并提出了根瘤菌的选择的重要性。有学者从受Ni污染的土壤中分离出40余种微生物后进行分类，对其中的9种重金属做耐性评定之后发现某一株菌对Zn2+具有很好的耐性；也有学者在某一矿区中筛选出某一种株菌并对其进行液体培养基时发现存在具有很好耐受性的Zn和Cd离子。由此可见根瘤菌作为一种内生菌，其通过长期的进化后能与植物形成一种稳定的互惠互利关系，其能够为植物提供营养，发挥促进植物生长的作用；同时其位于植物的内部，植物本身也对其具有保护和提供能源的作用，从而发挥稳定的促生作用。当然，根瘤菌也与其他促生菌相同，除了促进植物生长，同时还有重金属累积作用，在重金属污染地的修复中发挥着强大的作用。

4.3.2根瘤菌的抗重金属性及解毒机制

根瘤菌通过长期的进化后能有效适应环境的改变和有害物质的存在，这就表现出了根瘤菌的抗重金属性。有学者对某一株菌对Cd的抗性书评进行研究，经镉处理前后观察GSH变化后发现，Cd抗性对根瘤菌处理前后其GSH变化明显，且GSH对Cd有一定的解毒效果。现阶段关于根瘤菌的抗重金属性及解毒机制的研究成果还比较少，需要更进一步研究。

4.3.3根瘤菌豆科植物共生体系生态修复效果

通常根瘤菌在土壤中生长速度较慢，但如果侵染豆科植物后其生长速度明显加快。侵染后其能在豆科植物的根部形成根瘤，随后持续繁殖，此时它可为植物提供氮素，同时还能通过自身的分泌物促进植物的生长和累积重金属[5]。有学者对两者共生体系的特性进行研究时候发现，没有经过接种的某一株菌其生物量非常小，并表现出营养不足的症状，但经过抗金属性接种后其生长速度明显加快；也有研究学者研究As对根瘤菌大豆共生体系所产生的影响后发现As营养液中生长的某一株菌其茎和根的重量虽没有上升，但相对于没有接种的植物来说，其重量上升了40%左右，而植物本身的氮素含量却没有升高，由此可以得出这一株菌能分泌

植物激素，有促生作用。以上学者的研究结果表示可通过根瘤菌豆科植物共生体系之间的相互作用，以固氮作用加快重金属污染地中氮元素的累积，促进土壤中的氮素循环和其他营养成分的累积，同时还可富集众多的重金属元素，保护生态环境。

5结语

近年来，我国各大矿区和废弃地接连发生土壤贫瘠、氮素等营养元素不足及重金属污染的不可降解性等问题，而这些均是限制重金属污染土壤生态修复的主要因素。根瘤菌作为一种重要的农业资源，其在环境修复过程中起着关键的作用。能在重金属环境中存活的豆科植物，主要是依靠根瘤菌侵染自身后与之进行共生和固氮，将两者的共生体系应用在重金属污染土壤的修复中，对土壤的氮素循环和积累营养元素有了显著的促进作用。文中，笔者介绍了目前全球最先进的土壤重金属污染修复技术，指出了根瘤菌豆科植物共生体系共同修复能够维持污染环境的氮素平衡，实现了人类与环境的和谐共生。

参考文献：

[1]罗巧玉，王晓娟，林双双，等.AM真菌对重金属污染土壤生物修复的应用与机理[J].生态学报，2013，13（22）：3898～3906.

[2]赵叶舟，王浩铭，汪自强.豆科植物和根瘤菌在生态环境中的地位和作用[J].农业环境与发展，2013，4（9）：7～12.

[3]冀玉良，李堆淑，赵龙飞，韦革宏.陕西商洛部分地区刺槐根瘤菌的遗传多样性和系统发育[J].农业生物技术学报，2013，11（19）：1373～1383.

第2篇：微生物在生态修复中的作用范文

关键词：环境保护；新技术；探讨

1 环境保护工作的意义

人类社会的发展与生态和自然环境密不可分。环境是社会发展的重要因素之一，影响着资源开发和环境的利用，随着社会的发展进步与周围环境的接触融合日益紧密，可以说环境是人类赖以生存与发展的基础，也是人类开发利用的主要对象。环境的主要功能和作用有：一是提供人类生存与发展所必需的各种物质基础和自然生态条件及自然资源。环境可以提供人类从事生产活动的一切原料，也能保证包括人类在内所有生物生存所需营养供给。人类从自然地理环境中发掘各种能源如煤、石油、天然气等，利用耕地资源生产粮食蔬菜等，利用森林牧场生产木材和畜产品等，使人类形成了许多生产经营等活动。所以环境资源的雄厚与匮乏在一定意义上影响着经济活动的效益、规模和速度。当人类掠取资源的速度超过环境支付的水平时，便产生了入不抵出，就难以维持继续发展了。二是消费和吸收人类活动产品，必然会有不能被消耗掉的东西流入环境，成为污染环境的废物。当这些废弃物排放总量超过环境的消化吸收能力的时候，就会导致环境质量的整体下降。三是环境能够为人类生活提供美好的精神享受。环境除了给人类提供能量，供给物质基础以外，还能很大程度上带给人们精神的愉悦。清爽的空气，优美的环境，不但使人们心情愉快、精神放松，更能够提高人体素质，增强机体活力，提高整个人类生活水平。所以说环境影响举足轻重，保护环境功在当代利在千秋。

2 生物技术在环境保护中的应用

2.1 运用生物技术处理废水

2.1.1 活性污泥法

微生物的种类繁多，不同的微生物有着不同的性质，结合微生物的特点可以有多种去除污染的方法。利用微生物的喜氧性使水和污浊物分开，这种微生物可称为有生命的去污剂。去污方法如下：在被污染的水中存在着许多被污染了的有机化合物，他们是许多微小生物的食物。将大量含有氧气的空气注入被污染的水中，水中的各种微小生物迅速地得以繁衍，与那些被污染了的有机化合物一起漂浮于水面，其中喜氧性微生物将水中溶化了的有机化合物作为食物，不断地繁衍增多，水中被污染的有机化合物最后消除，将处理后的水与漂浮物分开。

2.1.2 生物保护膜法

这也是利用微生物喜氧性进行污水处理的一种方法。具体做法如下：首先要进行微生物保护膜的挂膜。在生物滤池中投放滤料，使那些喜氧性的细菌和大量的真菌粘附在过滤性的材料表面，形成一层带粘性、薄膜状的微生物混合群体。在生物滤池中微生物保护膜与水充分接触，溶于水中的被污染的有机化合物被微生物保护膜吸住，变成了他们的食物，被污染的水得到处理。这项污水处理方法在许多污水治理项目中得以应用。

2.1.3 天然微生物处理法

在自然界中生活着大量的微生物，利用这些天然微生物治理污水的技术是一种行之有效的方法。建一个生物塘，将土地进行适当的人工修整，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要是利用菌藻的共同作用处理污水中的有机污染物。在生物塘中各种菌藻通过光合作用提供大量的氧气，用以溶解有机污染物，这些被溶解的有机物成为好氧微生物的食物，从而达到污水的净化。生物塘污水处理系统具有建设投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。

2.1.4 厌氧生物处理法

这是利用一些微生物的代谢过程不需要氧气，就能将水中的有机底物降解进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法。这种处理方法分为酸性消化和碱性消化两阶段。在第一阶段，在产酸菌分泌的外酶作用下，大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；第二阶段酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。这种废水处理能耗少，是一种低成本的废水处理技术。它是一种将废水处理与能源回收利用相结合的技术，十分适合废水浓度高，环境污染严重的部门使用。

2.2 生物技术应用于废气净化处理

现在较为常用的废气净化方法主要有：利用微生物进行过滤法、利用微生物对某些废气的吸附法，还有微生物洗涤法。运用微生物技术对废气进行处理，与旧的废气处理办法相比，有费用低、功效高、无危险、不产生垃圾等优势。利用微生物对废气进行处理，生产原理是根据不同性质的废气，利用微生物本身的特点，对废气予以处理，主要运用微生物的吸收和过滤作用。吸附法主要是含有胺、酚、乙醛等污染气体通过微生物时，微生物会吸收这些气体，净化率达到95%以上；过滤法就是有臭味的气体通过微生物时，微生物予以分解的过程。

2.3 生物技术应用于固体废弃物处理

固体废物就是进行工农业生产产生的废物、城市生活废品废物，还有净化污水留下的淤泥等。现在我们国家有四种办法处理固体废弃物：（1）积聚：这是最早的方法，现在已经过时，这种方法要占用大量的土地，因为大量废物堆积，也极易引发臭味。（2）深埋：这种方法是先选择一块场地，挖掘深坑，把废弃物填在其中，上面盖以新土，在密闭的空间内，废弃物会发生物理、化学反应。也可以在上面种植植物或修建建筑物；（3）烧毁：这种方法是把含有有机物的废弃物高温处理，但这种方法建成设备投资和操作费用都比较高，存在二次污染的问题。废品中的有机物在城市垃圾中占到50%，把这些有机物提炼出来，转变为农业生产中的肥料，既节约了成本，又使废物得到了二次应用，对生态环境的保护非常有利。

2.4 生物技术应用于环境污染修复

利用微生物修复就是运用微生物本身进行生命活动的代谢过程来去除或降低环境中有毒有害化合物的科技体系，目前应用的方法主要有增加透气量、添充微生物营养、增添新型菌种，运用微生物自身特有的吸附、过滤、分解能力处理污染物，除去人类生存环境中的有害物质，对环境达到净化的目的。在以前的20年里，我国的生物修复技术主要是以外国在此方面的研究成果为基础，经过多方面的探讨，取得了很大的成就，但涉及应用原理的研究很少。伴随着这项科技的快速发展，生物修复的内容也在日益增多。以前应用的生物修复技术除外，最近几年还进行了植物修复方法、真菌修复方法等技术的研究。可用于生物修复的范围很广，依据修复的环境来说，有土地生物修复、堆积物生物修复、用水生物修复和大海生物修复等；依据人的参与情况来说，有自然界生物修复和人为生物修复，人为生物修复又包括原位置生物修复、移动位置生物修复和运用器械帮助生物修复。

3 结束语

生物技术在环境保护方面的应用愈来愈普遍，是一种高效环境整治措略，它在整治环境污染、生物修复等方面得到了普遍运用，受到了很多人群的关注，为社会积累了财富。有财富必然会有发展，这种技术的飞速发展有力带动了环境保护前进的脚步，会给人类综合治理环境和能源开发提供强有力的技术支持。

参考文献：

[1]宋晓明.环境监测在环境保护中的作用及意义[J].民营科技，2011，（08）.

[2]张邦维.纳米材料与环境保护[J].海南大学学报（自然科学版），2010，（02）.

[3]余宏伟.微生物在环境保护中的应用[J].农家科技，2012，（04）.

[4]宋晓明.环境监测在环境保护中的作用及意义[J].民营科技.2011，（08）.

第3篇：微生物在生态修复中的作用范文

关键词：生物修复；池塘自净能力；池塘生态；自净能力；藻相；微生物相

1、前言

水产养殖是我国国民经济的重要组成部分，海水养殖作为水产养殖的支柱产业，为国民经济建设和人民生活水平提高做出了重要贡献。但随着海水养殖业的迅猛发展，海区污染、虾塘老化、黑臭底泥淤积、大规模灾难性病毒病的爆发和流行等问题迅速暴露出来，使人们对传统掠夺式养殖模式提出质疑[6、7].、生物修复（ Bioremediation）是国内外近10年发展起来的最新环境工程技术，已被成功地应用于土壤、城市河湖、地下水，近海洋面的污染治理和农业、畜牧业、水产养殖等多个领域[1、2、3、4、5]，并成为二十世纪环境科技发展最快的高新技术领域之一。和传统掠夺式养殖模式不同，生物修复技术应用于水产养殖，并不通过大量使用高营养的饵料和抗生素提高养殖产量，而主要通过生物-生态措施，修复受损的池塘生态系统，加速生态系统的物质循环和能量循环，增加水体溶氧，改善水质和池塘自净能力，提高水产养殖产量和品质，实现水产养殖的可持续发展。

2、传统水产养殖存在的主要问题

传统养殖模式，尤其是高密度养殖模式大多以消耗大量高蛋白饲料，以污染池塘自身和近岸环境为代价来维持的生产方式，加之养殖户为了防治鱼（虾）病，大量使用消毒剂、抗生素等虾药，甚至人药鱼（虾）用，用药剂量越来越高，药物的毒性越来越强，这些药物的使用，又严重破坏了已经十分脆弱的生态环境，形成越病越治、越治越病的怪圈[6、7、8、9、10、11].老化池塘中，养殖残饵、粪便、死亡动植物尸体和消毒剂、抗生素等有毒化学物在池底沉积多年，形成黑色污泥，污泥中含有丰富的有机质，厌氧微生物占主导地位，气温升高加速了有机质的厌氧分解，消耗水中大量氧气，产生NH3、H2S、NO2-等有毒物质，影响对虾正常生长发育，而且黑色污泥中含有大量的致病菌，寄生虫和敌害生物的卵，增加了池塘病源的传播途径，使生产过程中鱼（虾）药的用量增加，水产品品质下降。如在我国沿海地区对虾养殖区，老化虾塘的底泥污染问题，已成为困扰养虾业发展的重要因素之一[11].

3、池塘生态系统与水产养殖

池塘是一个人工圈养体系，其生态系统与自然生态系统有很大差异，其结构特点是养殖动物在生物群落中占绝对优势，这一优势是在人工扶持下形成的，由于大量人工饲料投入养殖系统，除牧食链，腐屑链外，在食物关系中又增加了饲料链，也因此使系统的结构和功能发生了一定改变，决定了系统的低生态缓冲能力和脆弱性，其庞大的养殖动物生物量造成系统生态金字塔畸形，系统生物多样性指数下降，水质也常常出现较大波动。

3.1、池塘生态系统中生产者在池塘生态体系中，浮游植物是初级生产者，藻类通过光合作用合成碳水化合物，放出氧气，优良的单胞藻可为池塘中浮游动物，底栖动物甚至养殖动物直接滤食，也可直接吸收池塘中NH3、H2S、等有害物质，改良池塘水质，更为重要的是，藻类光合作用提高池塘的溶氧水平，促进池塘好氧微生物的生长繁殖，加速池塘有机质的分解和矿化。藻类的生长繁殖需要营养盐，营养盐主要来源于底泥的释放和好氧微生物对有机质的分解矿化，优良的藻相能提高池塘溶氧水平，特别是池塘中下层水体溶氧水平，有利于建立良好的池塘生态体系。

3.2、池塘生态系统中分解者微生物是池塘生态体系中的分解者，分解池塘残饵、对虾粪便以及浮游动植物残体等有机污染物，使之矿化成营养盐，供藻类吸收利用。池塘微生物种类和数量，尤其是底泥微生物种类和数量不同，对有机质的分解能力、分解途径和终产物不同，好氧微生物对有机质进行完全分解，其分解产物主要为CO2等，而厌氧微生物对有机质进行不完全分解，产生NH3、H2S等有害物质，造成池塘水质恶化，影响养殖动物的正常生长发育。在池塘生态体系中，由于有机污染物的大量进入，微生物对有机质的分解消耗大量氧气，很容易造成池塘，尤其是池塘底部溶氧降低，可能形成有机物厌氧分解，使用池塘生态体系失控。

3.3、池塘生态系统中生产者、分解者及其与水产养殖相互关系从池塘对有机污染物的自净能力上看，微生物和藻类是池塘诸多生态因子中最为关键的二大因素，在池塘生态体系中，微生物种群和数量（即微生物相）与藻类的种群和数（即藻相）是密切相关的，微生物通过其分泌物的直接作用或通过其代谢产物―――营养盐化学状态和浓度的间接作用而影响藻相，研究表明，微生物具有杀藻、抑藻和有效降低藻毒作用，且存在种间选择性。同样，藻类通过对池塘溶解氧的影响而影响微生物相，池塘溶氧增高，能促进底泥好氧微生物繁殖，加速有机质的完全分解和矿化，维持池塘良好的生态环境。

在池塘微生物相和藻相的相互关系中，池塘水体，尤其是中下层水体的溶氧水平是最为重要指标。池塘溶氧，除了供养殖动物消耗外，更多的应用于水质净化，研究表明，虾池水耗氧量占池塘总耗氧量的69.4％，池塘溶氧主要来源于表面水面与空气接触溶入和浮游植物的光合作用，藻相对池塘溶氧水平起到至关重要的作用。

藻类的生长不仅需要N、P等营养，而且需要Ca、Mg、Fe、Mo、有机酸等微量营养[16、17、18]，当池塘中微量营养缺乏时（浓度过低或者以不溶性化合物形式存在），一些藻类，尤其是高等产氧单胞藻（即所谓优良藻类）的生长受到限制，此称之谓限制生长营养。而另外一些藻类如丝状蓝绿藻等因其具有遗传上适应性，具有较大表面积和气泡，能争夺微量营养供其生长繁殖，浮在池塘表面遮住阳光，抑制产氧单胞藻的生长，而较容易形成优势种群，因此，微量营养缺乏时，往往使原始蓝绿藻等不良藻类迅速取得竞争优势，降低了藻类多样性指数，形成不良藻相，形成池塘溶氧水平的波动。池塘藻相的形成与稳定性与池塘水体中N、P营养的供应水平和池塘微量营养的浓度密切相关。

第4篇：微生物在生态修复中的作用范文

1.1生物膜技术采用生物栅、人工水草、漂浮湿地浮体等高比表面积材料，使有水质净化作用工程菌、原生动物、后生动物等附着在材料表面上并生长繁育，形成膜状微生物层。受污染水体与生物栅、人工水草、漂浮型人工湿地浮体接触时，水体中的有机污染物、氮、磷等营养物首先被其上的微生物大量分解、转化成CO2、N2等无气味气体释放出水体（异化作用）和少量吸收成为自身的组成部分并繁殖（同化作用），之后通过水体中食物链使同化作用部分的元素不断地从水体中去除，使水体得到净化，同时也为水体生态系统构建提供了大量初级的生产者。这种处理方法能够有效的去除污水中污染物，使水体得到净化。生物栅、人工水草、漂浮型人工湿地载体还为水生动物提供良好的栖息环境和隐蔽场所，有益于水体生态系统的构建。

1.2水生植物净化技术水生植物净化技术主要是指利用在水体中种植水生植物，通过水生植物的生长吸收、水生植物与水接触面的生物膜形成和其他物理、化学作用达到净化水体作用的技术，与水生植物种植相关的水生植物培育技术也是该技术组成部分。本设计中采用了吸污耐污能力较强的水生植物品种，同时兼顾水体水面景观要求，其中：挺水植物采用漂浮湿地、浅难湿地种植，浮水植物采用净化浮岛种植，沉水植物种植于水面较浅、阳光充足的水域。

1.3微生物循环驯化技术微生物循环驯化技术是利用污染水体中的营养盐作为培养基，通过特殊技术工艺，将高效微生物菌种进行原位不间断培养，通过驯化、增氧、生化、循环等过程，在短时间内降解水体中的污染物，并持续维持水质治理效果。如工艺流程如图1所示，该技术包括在河岸设置生物培养罐，用于高效微生物培养、驯化、繁殖；高效微生物在生物培养罐培养成熟后，定期投加到设置于河道水体中的水下生物培养器，高效微生物在水下生物培养器的环境中进一步繁殖，并不断地将高效微生物释放到河道水体中；进入河道水体的高效微生物通过生物同化、异化作用不断消耗河道水体中的有机物、氨氮以及其他营养物质，从而达到增加水体自净功能、改善水体水质的目的。在此过程中，还必需设置鼓风机、推流曝气机、搅拌机、人工水草等设备，其中鼓风机的作用是为生物培养罐和水下生物培养器提供充足的溶解氧，推流曝气机的作用是水体造流以及增加水体溶解氧，搅拌机的作用是水体造流以及底泥分解减量，人工水草的作用是增加水体中高效微生物栖息场所以及在水质改善之后为水中高等水生生物提供栖息场所。

1.4河道造流曝气技术河道造流曝气技术是一种适应于河道特点的专用增氧技术。与一般增氧技术不同，本设计所选用河道造曝气技术是采用水下推流吸入式曝气装置，在获得高效率增氧效果的同时不占地、噪声低、装拆方便、水体流动性好。河道造流曝气技术作为一种投资少、见效快的河流污染治理技术，在很多工程被优先采用。在河道中进行充氧不但能改善水体黑臭状况，而且能使上层底泥中还原性物质得到氧化或降解。曝气在河底沉积物表层形成了一个以兼性菌为主的环境，并使沉积物表层具备了好氧菌群生长刺激的潜能，从而能够在较短的时间内降低水体中有机污染物，提高水体溶解氧的浓度，增强水体的自净作用，改善水环境。该技术与生物膜技术相结合，生物膜提供充足的水质净化微生物、河道造流曝气提供充足的水质净化微生物所需氧，从而有助于水体自净能力的提高。

2专项技术可行性论证实证研究--以2012年度慈溪市城区河道生态修复工程为例

2.1慈溪市城区河网情况慈溪市30km2中心城区范围内有主要河道共计92条，总长度约为109km2。除此之外，另有一些无名支流及断头槽，平均河宽5m。近年来由于慈溪市城市发展迅速，各类污染排放量也相应增加，其中大量污水排入城区内河，造成其生态环境不同程度恶化。

2.2慈溪市城区内河治理现状1997年慈溪市开始实施城区内河治理，到2005年底，以一横一纵的大塘江、浒山江为骨干，以中心旧城区为重点完成了一次综合性治理，共治理城区内河17条（段）计18km，建成截污管、渠29km，拆迁房屋4万m2，新建大小节制闸8座、橡胶坝2座，设置排涝和污水提升泵站4座，新增绿化面积2万m2，累计投入资金2.2亿元。其中截污包括污水排放点源治理、污水收集系统建设和城市污水处理厂建设这三个过程。从2006年~2007年，慈溪市对大塘江、浒山江、邵家路江、城东新村横河、东城河等河段进行了生态治理。根据2009年8月12日水质监测数据，未进行水生态修复河道断面各类污染物浓度与进行水生态修复河道断面各类污染物浓度相比，进行过生态修复的断面各项污染物浓度明显低，其中平均CODcr降低了19.70mg/L、BOD5降低了4.08mg/L、NH3-N降低了8.01mg/L、TP降低了0.44mg/L，由此可知，水生态修复能很大程度的提升水体自净能力，降低水中污染物浓度，见表1、表2。2011年慈溪市城市内河生态治理工程主要以中心城区内的五灶江、六灶江（虞波江）为治理河道，实施生态治理措施包括人工湿地、生态浮岛、荷花、睡莲、人工水草、沉水植物鱼类、底栖动物等。同时还实施了慈溪市第一条以水质养护模式建设的城市内河--东城河水质养护工程；该河道实施措施主要为造流曝气机、人工水草，工程实施以来，东城河基本无黑臭现象发生。

2.3实例项目概况2012年度慈溪市城区内河生态修复工程治理方案如表3：

2.4治理效果水体中的污染主要由初期雨水、排放或溢流污水、底泥释放形式进入。水体的水质生物自净能力主要以各功能植物、人工水草、造流曝气、微生物循环驯化及水体其他的功能微生物来实现。(1)单纯设置人工水草对水体净化:单纯设置人工水草可对河道水体中COD降解，可去除大量氮素。不结合造流曝气人工水草1950m2，CODcr、TN去除能力分别为6474g/a.m2、324g/a.m2，年CODcr、TN去除量12624kg、632kg。(2)人工水草结合造流曝气时对水体净化:结合造流曝气时，人工水草对河道水体中COD降解能力有较大增强，同时可去除大量氮素。结合造流曝气的人工水草900m2，CODcr、TN去除能力分别为57.6kg/a.m2、2.56kg/a.m2，年CODcr、TN去除量51.84t、2.3t。(3)人工水草结合微生物循环驯化技术时对水体净化:结合微生物循环驯化技术时，人工水草对河道水体中COD降解能力有也较大增强，同时可去除大量氮素。结合微生物循环驯化技术的人工水草150m2，CODcr、TN去除能力分别为126.3kg/a.m2、56.8kg/a.m2，年CODcr、TN去除量18.95t、0.9t。(4)功能植物对水体净化:本工程种植：挺水植物1500m2，浮水植物2500m2，沉水植物600m2。挺水植物平均TN去除能力为38g/a.m2，TP去除能力为8g/a.m2；浮水植物平均TN去除能力为72g/a.m2，TP去除能力为17g/a.m2；沉水植物平均TN去除能力为61g/a.m2，TP去除能力为13g/a.m2；据此计算年植物去除河道水体氮磷量见表4。(5)漂浮湿地对水体净化:漂浮湿地1350m2，CODcr、TN去除能力分别为327g/a.m2、63.6g/a.m2，年CODcr、TN去除量441kg、86kg。本生态治理工程实施后，CODcr年去除量83.86t，TN年去除量3.9t，TP年去除量62.3kg。

3结论

第5篇：微生物在生态修复中的作用范文

关键词：高水力负荷；生态滤床；城市河道

中图分类号：X522

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）6-0026-04

1 引言

城市景观水体具有水域面积小，与人居环境联系紧密，易受污染，水体自净能力差等特点，加之生活污水、地表径流的注入，使得水中污染物增加，尤其是氮、磷营养元素积累，温度较高时极易造成水体富营养化，甚至爆发水华，严重影响水体生态和周围环境[1]。东营市水系水体长期依赖换水保持水质清洁，造成其自身生态修复能力较弱，且换水费用较高。治理城市景观水是一项复杂的系统工程，目前国内外在使用的城市景观水治理及修复技术主要有物理法、化学法和生物法[2]。针对当前城市景观水环境问题，结合东营市河道水自身特点，对国内外生态滤床技术研究、总结的基础上，提出对东营河道水体的治理采用一种新型高负荷生态滤床工艺。

生态滤床（BF）集生物氧化过程与固液分离于一体，具有投资少、建筑面积小、运行和维护费用低等优点，被广泛用于污水厂出水的深度处理及水源水的预处理[3，4]。高负荷生态滤床具有传质速率高，生物量大，微生物种类多等特点，且具有同滤床相似的过滤作用，容易挂膜，能够处理不同浓度废水，处理工艺流程和设备结构简单，不会出现污泥膨胀。本文研究了生态滤床在超高水力负荷条件下，水力负荷的变动对城市河道景观水水质净化效果和有机污染物去除的影响，以期为今后实际应用中工艺参数的设计提供理论参考和技术支撑。

2 材料与方法

2.1 实验装置

本实验装置采用超高水力负荷的进水模式，利用单组循环复氧生态系统对河道水体污染物的去除效果进行研究，该实验装置采用撬装化钢板整体结构，双系统并行实验流程，并根据水质特点进行针对性选择填料，单组循环复氧生态系统如图1所示。

在实验河道，创新性的运用分布式的方式，在河岸两边放置多个生态滤床同时运行，共同净化河水水质，并且生态滤床上部的水生植物成为很好的景观。由于处于中试阶段，为模拟多个生态滤床共同工作的情形，在水下安装一个10 m3的水箱与之对应，形成一个整体的实验体系，生态滤床系统如图2所示。实验初始泵入10 m3水进入水箱，之后，河水自下而上进入滤床，其中携带的悬浮物被截留，当水位上升到虹吸管顶部并超过后，则产生虹吸出水重新进入水箱。在进出水过程中，空气吸入填料孔隙之中，与填料中的水膜相接触而进行大气复氧，使得填料表面生物膜中的好氧微生物生长繁殖，促进河道水中污染物分解，使水质得到净化[5～7]。生态滤床的进水管设置水阀，能有效控制水力负荷。

滤床断面面积为1 m2，滤料有效深度为1.2 m，填料分3层，依次填充3～5 cm的陶粒，0.8～1 cm的粗砂，0.3～0.5 cm细沙，见图3。

2.2 运行条件

本研究选取山东省东营市利三沟水系南段水域作为典型试验区域进行现场中试试验，生态滤床安装在利三沟水系源头，水箱安装在水面以下。

在设备运行稳定后，利用进水水阀有效控制水力负荷，在相同运行条件下，研究生态滤床在水力负荷分别为4 m3/（m2・h）、5 m3/（m2・h）、6 m3/（m2・h）、7m3/（m2・h）时，对水质污染物去除效果的影响。

2.3 O测项目与分析方法

水质分析化验方法采用国家环境保护局规定的有关标准分析方法（表1）对该污水进行检测。CODCr采用重铬酸钾法（ GB/T11914-1987） ； NH+4 -N 采用纳试剂分光光度法（ GB/T7479-1987） ； TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法（GB/T11894 -1989 ） ； TP采用过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法（ GB/T11893-1989） [8] 。

3 实验结果与讨论

3.1 CODCr去除效果的分析

图4为生态滤床的水力负荷分别为4 m3/（m2・h）、5 m3/（m2・h）、6 m3/（m2・h）、7 m3/（m2・h）时，对CODCr去除率的影响。由图4可以看出，水力负荷在4～7 m3/（m2・h）范围内，生态滤床对水中有机物的去除率均为62%以上。水力负荷为5 m3/（m2・h）时，CODCr的去除率最大，达到78.04%。

由此可以得出，水力负荷对COD去除率影响较小，其原因主要是由于高负荷生态滤床在水力负荷较高的情况下，传质阻力小、速度快，加上溶解氧充足，加快了生物膜的更新，河水在经过生态滤床的过程中， 通过填料截留作用和生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部的扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机污染物的分解[9]，使水体中污染物达到很好的去除效果[10]。另一方面，强大的水力冲刷使填料上形成的生物膜脱落，并由虹吸作用进入水箱，水箱中的微生物和活性污泥能同时降解有机物，这样，可以通过生态滤池中填料表面的生物膜及水箱中的活性污泥两方面作用来降解有机物。因此，水力负荷较高时，COD去除率仍能保持在较高水平上。

3.2 氮去除效果的分析

污水中的氮主要以氨氮和有机氮的形式存在。在生态滤床中氮的转化作用包括有机氮的氨化作用、硝化作用、反硝化及氨的同化作用[11，12]。由图5可以看出，高负荷生态滤床对水中氨氮的去除效果较好，均维持在70%左右。较高的负荷使河水在生态滤床中的停留时间较短，曝气充足，溶解氧含量高，填料上附着大量微生物，硝化菌大量繁殖，充足的氧环境为硝化菌的生长和代谢提供了有利条件，使硝化反应较强[13]。因此，氨氮去除率能一直保持在较高水平。

水力负荷为4～6 m3/（m2・h）时，氨氮去除率随着水力负荷的增加而增大，而水力负荷为7 m3/（m2・h）时，氨氮去除率大幅度降低，其主要原因可能是强大的水流使生物膜难以附着在生态滤床上，造成氨氮去除率降低。

图6为生态滤床对TN去除效果的分析，可以看出，水力负荷对TN的去除率影响较大，水力负荷在4～7 m3/（m2・h）时，TN的去除率随水力负荷的增大而下降，其主要原因是在生态滤床在较高的氧环境下运行，河水中的有机氮被异养微生物首先转化为氨氮，S后氨氮在硝化细菌的作用下转化为无机的硝态氮和亚硝态氮[14]。但随着水力负荷的增大，生态滤床中DO增大，较好氧环境阻止了反硝化细菌的反硝化反应，另外，碳源供应不足是反硝化作用的另一限制因素[15]。因此反硝化作用受到抑制，无法将由硝化反应形成的NO-2、NO-3还原为N2，硝态氮大量积累，不能从系统中除去，造成TN 去除率逐渐下降。

3.3 TP去除效果的分析

当水力负荷为4～5 m3/（m2・h）时，随着水力负荷的增大，TP的去除率先增大，但当水力负荷大于5 m3/（m2・h）时，TP的去除率急剧下降，当水力负荷为7 m3/（m2・h）时，TP的去除率仅为36.59%。

生态滤床系统中的磷主要是通过微生物的吸收和填料的物理化学作用来去除[16]，进水中的有机磷经微生物吸附作用转化为磷酸根，微生物量在生长的同时进行硝化作用，利用一部分磷酸根，微生物中聚磷菌具有厌氧释磷，好氧超量吸磷的生理特性[17]。当水力负荷增大时，溶解氧充足，微生物硝化作用增强，因此硝化时同化作用利用的磷增加，使磷的去除率增大[18，19]，而水力负荷过大时，处理水的流速过大，对填料的冲击将吸附在填料表面的磷冲出系统，造成TP去除率下降。因此，TP的去除率会随水力负荷的增大而减小。

4 经济效益分析

治水成本是决定该技术是否能大规模的推广和应用，因此研究治水成本十分必要。该项技术的成本主要为电耗，研究了在不同水力负荷下对水质污染物的净化效果进行了成本分析。按照中华人民共和国国家标准（GB/T3838-2002）《地表水环境质量标准》基本项目标准限值的要求，水箱水质达到地表水水质标准，治水成本如表2所示。

治水成本随着水力负荷的增大而增大；而在相同水力负荷下，治水成本随着地表水环境质量标准基本项目标准限值要求增高而增大。在城市河道高负荷生态滤床的最佳水力负荷4 m3/（m2・h）时，水质达到《地表水环境质量标准》基本项目标准限值Ⅴ类的平均治水成本为0.75 元/m3， 水质达到Ⅳ类时， 平均治水成本为1.15 元/m3，水质达到Ⅲ类时，平均治水成本为1.75 元/m3。

5 结论

（1）水力负荷是影响生态滤床净化污染物重要因素，水力负荷在4～7 m3/（m2・h）的范围内，COD、氨氮和TP的去除率均随着水力负荷的增大先增大后减小，而TN的去除率却随着水力负荷的增大而快速减小。

（2）较高的水力负荷使溶解氧充足，为微生物提供了良好的生存环境，有利于硝化细菌的硝化作用，但却抑制了反硝化细菌的反硝化反应，对水中总氮的去除产生影响，另外，碳源供应不足可能是是反硝化作用较差的另一主要原因。

（3）综合考虑水力负荷对COD、氨氮、TN、TP等去除效果的影响，城市河道高负荷生态滤床的最佳水力负荷为5 m3/（m2・h）。但从经济角度出发，水力负荷最佳为4 m3/（m2・h），既能使河水达到良好净化效果又能保证成本合理。

参考文献：

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第6篇：微生物在生态修复中的作用范文

一、分解者的种类

分解者又称“还原者”，同化作用类型是异养生物。主要包括细菌、真菌等具有分解能力的生物，也包括某些原生动物和小型无脊椎动物。它们能把动、植物残体中复杂的大分子有机物糖、蛋白质、核酸等，分解成简单的无机物，返还到无机环境，分解者在生态系统中的地位是极其重要的，分解者将动植物遗体、排泄物等物质分解成生物能够利用的小分子，没有分解者这些物质就不能被利用，生态系统的物质循将无法循环，整个生态系统会崩溃。分解者的分解作用不是一类生物所能完成的。

（一）细菌细菌是重要的分解者，他们分布很广而且可以分解有机物，细菌在生态系统中物质循环是重要的。细菌的增生是被限制而且吃暴露在表面的有机物，真菌可以使用他们的菌丝去穿透较大的有机物质。

（二）真菌真菌不同于细菌，是单细胞生物，大多腐生营养真菌会增加分歧网状系统的菌丝。真菌可以分解许多生活垃圾。真菌很能分解腐烂物质，如腐烂木头上木耳，蘑菇。真菌表面的菌丝用于分解物质和吸收营养以及再生产。当两个真菌的菌丝生长接近对方，便会融合在一起，并形成另一真菌。

（三）小型无脊椎动物，如：苍蝇、蜣螂、蚯蚓。它们以动植物的遗体残骸为食物，将这些大分子物质分解后，供给其他生物再利用。分解者还有中大型食腐动物，例如秃鹫等。

二、分解者的分解作用

分解者是联系无机环境和生物群落的纽带，将生物群落内部的有机物分解后回归到无机环境。它们将动植物的遗体、残骸分解为简单的无机盐和水，其中无机物能被植物重新利用从而实现生态系统的物质循环。分解者多有机物分解分为细胞外分解和细胞内分解。

细胞外分解：各类分解者分泌胞外酶将大分子的物质水解在不同的小分子物质。（多糖被水解成单糖，蛋白质被分解为小分子的氨基酸或短肽）分解者吸收这些小分子物质到细胞内加以利用合成自身的物质。

细胞内分解：是指营养物质在分解者的细胞内在多种酶参与下进行的生物化学反应，通过有氧呼吸和无氧呼吸这两种方式将这些营养分解成无机物返回到无机环境中去。[1]

三、分解者对维持生态系统稳定方面的应用

（一）分解者在减轻水体富营养化中的应用

水体富营养化已成为严重影响我国生态安全、制约社会经济发展、降低居民生活质量的一大因素。分解者参与了水体氮、磷等元素的代谢循环，作为自然生态环境的主要构成部分，分解者大部分是微生物，它们在生态系统中分布广泛，个体数量多。分解者在水体中通过分解、还原作用对净化水体起着重要作用。提高了水体生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，进而改善水体环境质量，进一步影响整个水体生物修复过程。

（二）分解者在生态系统中的应用

1.海洋生态系统

整个生物圈中海洋占到70%左右，海洋生态系统对全球环境有着重要的影响。海洋的非生物成分包括：阳光、空气、海水、无机盐，溶解氧等。海洋的生物成分有生产者、消费者、分解者。海洋中微生物是海洋分解者的主要成员，[2]海洋分解者分解有机物，实现海洋生态系统的物质循环。海洋生态系统的平衡离不开分解者的作用。

2.陆地生态系统

陆地生态系统如果没有分解者，环境中将垃圾如山，最终物质不能被循环利用。分解陆地上枯落物对调控陆地生态系统功能有重要意义。陆地生态系统地上枯落物的积累和分解，主要考陆地上的一些分解者进行分解，经过物理、化学、生物作用，最终被分解成无机物返还到无机环境中。陆地生态系统中分解者的数量直接影响物质循环的速度。

（三）分解者在保护环境方面的作用

现阶段，分解者在环境保护中也有广泛的应用，微生物技术在处理环境污染物等方面具有成本低，效率高，没有污染的特点。 应用微生物在污水处理中可以将其中的氮、磷等有机污染物降解，防止富营养化，处理时同时会产生代谢副产物，这些物质被分解者利用，周而复始，循环利用。分解者分解有机物的能力是惊人的，分解者几乎能分解自然界中存在的一切有机物。[3]应用微生物技术也能够除去废水中的重金属，可以间接的提高粮食的安全性。废水中重金属微生物处理法的原理是利用细菌、真菌、藻类等生物材料及其生命代谢活动去除和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。微生物治理环境的应用前景广阔。[4]

分解者是生态系统必备成分之一，许多分解者个体很小，我们肉眼几乎看不见，但它在生态系统的平衡、物质循环方面却有着巨大的作用。

参考文献：

[1]黄福贞.生物学通报[M].1996-12-20

[2]周浩，王璐.论微生物在海洋中的作用[M]2010年12月17日

第7篇：微生物在生态修复中的作用范文

随着人们环境意识和生态概念的不断加强，市场对生物技术、生物产品的需要明显增多，政府也更加重视生物技术的发展，环境生物科学本身也将更加成熟。

1环境生物科学在废气及大气污染治理中的应用采用生物技术控制和处理废气，将废气中的有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质，从而净化空气，是一项空气污染控制的新技术。目前主要采用以下方法：

（1）生物过滤法生物滤池内部填充活性填料，废气经加压预湿后从底部进入生物滤池，气体中的无机污染物、有机污染物或恶臭物质与填料上附着生成的生物膜（微生物）接触，被生物膜吸收，最终被降解为水和二氧化碳或其它成分，处理过的气体从生物滤池的顶部排出。

（2）生物洗涤法生物洗涤法分为废气吸收和悬浮液再生两个阶段，通常由一个装有填料的洗涤器（吸收设备）和一个装有活性污泥或生物膜的生物反应器（再生反应器）构成废气从吸收设备底部进入，向上流动，与顶部喷淋向下的生物悬浮液在填料床中相互接触，经传质过程进入液相，再进入微生物细胞内或经微生物分泌的胞外酶作用分解，净化后的气体从吸收设备顶部排出。吸收了废气的生物悬浮液从再生反应池的底部进入，通入空气充氧，废气被微生物氧化利用的过程也就是悬浮液的再生过程，再生后的悬浮液再进入吸收设备进行顶部喷淋，吸收与再生两个过程反复进行。

（3）生物滴滤法生物滴滤法是在生物吸收法基础上进行的改进，集合了生物过滤法和生物吸收法两种工艺的优点，生物吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。滴滤池内装有填料，填料表面被生物膜覆盖。循环水不断喷洒在填料上，废气通过滴滤池时，气体的污染物被微生物降解。

2环境生物科学在水污染治理中的应用环境生物科学中利用微生物的降解作用来处理水中污染物的方法，通常被称为生化处理方法或生物降解法，以植物吸收为主来净化土壤与水体的方法有土地生物修复、生物塘和人工湿地技术等。

（1）生化处理技术由于生化反应的过程、条件和参与反应的微生物种类的不同，生化处理技术可简单地分为好氧与厌氧降解两类，两类生化反应的基本过程如下：好氧降解：有机物＋氧气＋好氧微生物/酶水＋二氧化碳＋无机养分＋能量。厌氧降解：有机物＋厌氧与兼氧微生物/酶降解的有机产物＋无机养分＋能量。

①好氧降解技术好氧降解技术包括活性污泥法和生物膜法。

A活性污泥法活性污泥法是最传统的好氧生物处理技术。活性污泥是指微生物利用废水中的有机物生长与繁殖而形成的絮凝体。

B生物膜法生物膜法是在处理污水的反应器中添加介质（填料）作为微生物附着的载体。在分解有机污染物的过程中，微生物在介质表面生长繁殖，逐步形成粘液状的膜，然后利用固着在介质表面的这种微生物膜来净化污水。

②厌氧处理技术自20世纪70年代起，就有一大批类似好氧降解的厌氧反应器被研制和开发出来，厌氧技术的应用范围已扩展到高、中、低浓度的多类有机废水和生活污水的处理，其特点是废水处理和能源回收相结合，但出水水质难以达到直接排放的要求。

⑵生物自然净化技术

①生物塘。生物塘以太阳能为初始能源，通过在塘中种植水生植物，利用植物吸收等方式带走污染物以净化水体。氧化塘中除选育合适的水生植物外，还增加了曝气，以促进水体中生物的好氧降解。

②人工湿地。人工湿地是近年来迅速发展起来的水体生物－生态修复技术，可处理化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水，也可用于雨水处理。其原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重作用来实现对污水的净化。

3环境生物科学在固体废弃物处理中的应用

利用生物技术处理固体废弃物中的城市生活垃圾和农业废弃物，主要方法是卫生填埋、堆肥和发酵沼气。

⑴卫生填埋。卫生填埋是将城市生活垃圾存积在大坑或低洼地的卫生填埋场，每天填入的垃圾压实后铺盖一层土壤，并通过科学管理来恢复地貌和维护生态平衡。

⑵堆肥。堆肥是固体基质在有效的低温条件下的发酵过程，适用于生活垃圾的处理。该技术安全性高，成本低廉。

4环境生物科学的发展前景

⑴微生物脱硫技术的开发。利用微生物脱去煤中的无机硫和有机硫，可控制燃煤中SO2等含硫气体的排放。这些微生物包括硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、酸热硫化叶菌等。生物技术在大气污染治理中的应用时间尚短，但其具有技术简单成本低、安全性好、无二次污染等优点。

⑵水污染治理工艺的完善。好氧与厌氧工艺相结合、生物膜法与活性污泥法相结合的废水处理技术、无害化的生产工艺过程、高效完善的自动化体系以及构建针对难降解污染物的生物基因库和特殊功能的微生物的培养研究是今后主要的发展方向。

⑶难降解污染物的处理。利用基因工程构建的高效菌种来处理如杀虫剂、塑料、橡胶制品、医疗废物、危险废物等难降解的污染物，是现代环境生物科学发展的热点之一。

⑷与其它技术的结合。环境生物科学的发展离不开相关科学技术的配合。其与相关科学技术的结合，可提高处理效率、增强处理效果。将光、声、电与高效生物处理技术相结合，处理高浓度有毒有害难降解有机废水，这些工艺、设备、电子计算机的结合正在使以环境生物科学为主的综合治理技术向自动化、模块化方向发展。

第8篇：微生物在生态修复中的作用范文

关键词：城市河道；底泥；泥水一体化；生物修复

Abstract: the flow sediment is city ecological system is an important component of the flow sediment directly affect self-purification capability and overlying water. The integration of in situ ecological restoration techniques of water and sediment in situ in the pollutants synchronous highly efficient and rapid degradation, repair, and reconstruction of the water ecological system. Adopted complex sediment cleanser, simple operation, low cost, no extra cost, is one of the "s" shape sediment alternative means, and able to water ecological restoration, is worth the promotion of technology.

Key words: the city river; Sediment; The integration of mud; bioremediation

中图分类号：S891+.5文献标识码：A 文章编号：

城市河道污染治理对改善城市景观、提升城市形象、优化投资环境等具有十分重要的意义。近年来，政府不断加大投资力度治理城市黑臭河道。

河道原位生态修复是近年来兴起的污染治理技术，以其投资小、见效快、操作方便、无二次污染等优点，受到广泛的关注。但目前在生态修复方面重视水体修复、忽视底泥修复，原位治理措施效果持续性差。在水体-底泥体系中，底泥为各种污染物积累富集的比较稳定的场所。利锋等人通过动态模拟发现，污染程度较高的底泥对上覆水NH3-N、COD和TP浓度的贡献分别达0.65、4.25和0.067mg/l，占Ⅳ类水质标准值的43.3%、14.2%和22.3%，说明在外源污染被控制后，如未采取有效措施抑制底泥污染，很难使水质达到Ⅳ类水质标准。

目前我国底泥治理一般都采用物理与化学方法，如疏浚清淤、引水冲淤等市政工程手段，工程投资巨大；且疏浚污泥的处置成为另一难题；对水体来说，清淤留下的不稳定底泥仍然向上覆水体释放污染物；清淤的同时也可能对河流态系统造成破坏。虽然投入了大量人力、物力，但水质仍未发生根本性转变。

1 泥水一体化原位生态修复新技术

该技术在原位对污染水体和底泥进行同步高效、快速的降解，在最短的时间内、最大限度的修复和重建水体生态系统。开发该技术的目的是为了解决河道治理中清淤和水体生态修复遇到的难题，作为传统清淤和恢复河道水体自净能力的替代技术。由于底泥的原位消减过程一般较长，有必要采用各种净化能力强的微生物如PSB、EM、LLMO菌。但这些菌剂在使用过程中因水体流动和稀释等原因容易流失，且无法直接作用到底泥而造成高效微生物迅速被选择而趋于消亡。虽然国内研究者也开发了将微生物菌剂直接注入底泥的靶向给药技术，但该技术操作极其困难。日本的“Bio-Kaken微生物开拓社”开发了“Bio-Colony”，其用沸石做成的微生物培养基，因其密度高等特点，撒播在水体中，微生物可以直接在底泥中定殖。但该产品价格昂贵，且主要针对有机污染。若要在底泥降解之后形成稳定、无害化的底泥层则仍须开发一些新技术。

2 复合底质净化剂的功能和制备

采用复合底质净化剂要同步实现几大功能：高效微生物的降解、底泥减量、钝化和覆盖。其作用是一种综合效应，彻底解决原位底泥净化的问题。而河道有机污染的降解和底泥减量是首要达到的目标，对因重金属、磷等构成的环境危害尚需要底泥的稳定化。钝化或覆盖是一个可选的目标。

2.1 原位钝化

污染底泥原位钝化技术是利用对污染物具有钝化作用的人工或自然物质作为钝化剂，在沉降过程中捕捉水体中的磷、重金属和颗粒物，使底泥中污染物惰性化，使之相对稳定于底泥中，减少底泥中污染物向水体的释放，达到有效截断内源污染的作用。钝化层形成后可有效吸附并持留底泥中释放的磷和重金属，并可有效压实浮泥层，减少底泥的再悬浮。

底泥的钝化剂不能产生二次污染。

2.2 原位覆盖

原位覆盖技术是利用一些具有较好阻隔作用的材质覆盖于底泥上，将污染底泥与上层水体物理性阻隔开，大大减少底泥中污染物向水体的释放能力。覆盖作用可稳固污染底泥，防止其再悬浮或迁移；通过覆盖层中有机颗粒的吸附作用，有效削减污染底泥中污染物进入上层水体。

原位覆盖的技术要求尽可能薄的覆盖层，以免对河道防洪产生不利影响。

2.3 泥水一体化生物修复

采用一些功能性或优势微生物快速降解水体和底泥的污染物，达到污染的消减和底泥的减量。生物修复提高底泥的可生化性、加速底泥的矿化，强化水体的自净能力、形成正向演替的生态系统，为生态修复创造条件。

泥水一体化生物修复有几个核心问题：优势菌的筛选、微生物的固定化、微生物生理环境条件的控制、底质净化剂投加的操作方式以及成本。

2.4 新型复合底质净化剂制备

新型复合底泥净化剂以沸石为微生物固定化主基质、并添加缓释增氧剂和电气石。

沸石先后经过热改性增大比表面积和孔隙率、有机改性提高对阴离子的吸附能力。沸石经改性后其架状结构内部充满了微孔和通道，能为微生物群落提供巨大的生物附着表面积，内部的孔结构还具有筛选分子的作用，并可以选择优势微生物种群和帮助它们繁衍。为了使底泥中存在微氧条件，采用缓释增氧剂过氧化钙。其有效含量80%，理论增氧量0.22O2mg/mg，并可产生1.38mg/mg碱度。电气石具有天然电极性，红外辐射特性，能够起到调节pH、ORP和催化作用，有利于富集培养光合细菌、硝化细菌等优势菌。电气石采用湿式搅拌磨超细粉碎工艺制备电气石微粉。沸石、过氧化钙、电气石三者的比例为4：1：2（重量比）。从本土底泥中进行菌株的筛选，富集扩大培养光合细菌、枯草芽孢杆菌、硝化反硝化细菌。复合底质净化剂制成沙状、含水率15%，平均密度密度2.6。

3 工程示范

3.1 工程简介

珠海高新区后环排洪渠长度约1100m，宽度6~7m，上游深度0.5～1m米，长约700m。下游深度2～2.5m。

该排洪渠接纳唐家社区大部分居民生活污水，水体黑臭、水质极差。底泥厚度达到1.5米，有黑色底泥上浮现象。其水质见下表所示：

将底质净化剂750g/m2，均匀撒播在河底。并设2台功率2.2Kw提水式曝气机，曝气机每天运转8小时。17天后水体消除黑臭现象，从上游至下游，呈现暗灰色-灰黄色-黄绿色的渐变过程，透明度从上游水体的12cm左右提高到下游处45cm左右，并且呈现从上游到下游逐步提高的趋势。30天后，上游出现大量黄褐色上浮污泥。60天后底泥降解了45cm，上游漂浮褐色污泥逐渐减少。此时在水陆交界处种植0.3～0.5米沉水和挺水植物带，并补充投加250g/m2底质净化剂后进入水质维护期。

3.3 实施效果

该工程运行9个月达到验收条件，由于上游为合流制排水，致使上游水质出现波动，但治理后下游水质仍能达到GB3838-2002地表水Ⅳ类标准，水体的自净能力大大增强，生物多样性增加，出现大量枝角类和桡足类动物和鱼类。植物生长良好。底泥表层形成了约15mm左右的灰黄层，底泥基本上处于稳定状态。

水质和底泥相应指标详见下表：

本工程实施后相当于清除了550m3淤泥。投加底质净化剂共6.6吨，投资约12万。其处理成本与疏浚、处理、运输、处置等全过程大致相当，但该工程同时修复了水体，因此经济性较为明显。

4 结论

该技术特别适合于无法开展疏浚作业的场合。克服了费用昂贵、噪声过大、易散发臭味、难以处置问题等难题。

采用复合底质净化剂能够对重金属和磷起到一定稳定、无害的作用。如铬和磷均能作为沉积物转入底泥而减少对上覆水体的释放。

采用新型底质净化剂能够对严重污染的河道进行泥水一体化生态修复。该技术操作简单，对河道防洪无任何不利影响，运行过程中无额外费用，是一种值得推广的技术。

第9篇：微生物在生态修复中的作用范文

关键词：生物监测；水环境；对策研究

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.228

1 生物监测的原理及其优越性

（1）生物监测的原理。所谓的生物监测，主要是对环境污染进行监测和评估时通过生物组分、种类或个体对环境变化产生的反应来完成。生物监测技术包括两种方法，一个是生态学方法，另一个是毒理学方法，它们作为理化监测方法的重要补充，在环境监测和评估中都发挥着极其重要的作用。环境中某一毒性物质的强弱可以通过生物检测方法进行测定，而且能够对多种污染物的综合毒性进行评价。生物监测方法与理化分析相比，前者具有较高的安全性和较强的实用性，且监测结果全面准确，能够将环境的长期污染状况真实的反映出来，在环境综合评价中应用的较为广泛，且预警功能也发挥着重要作用。进行生物监测的主要目的是在生态系统尚未被污染物危害前第一时g将其检测出来，避免破坏系统的生态平衡。

（2）生物监测的优越性。相比传统理化监测而言，生物监测所具有的指示作用为综合性和快速性。一是在水环境中生物受细微外源性物质的影响和控制过程，该变化相对较慢，生物监测在对其捕捉时更加容易；二是相比于传统的理化监测方法，生物监测具有较好的预见性，部分水环境中前期进入了少量的污染源，其污染效果并不会太明显，通过长期的积累，慢性污染逐渐显现。通过生物监测能够提前预报出这些症状；三是对于范围较小，剂量周期漫长，但有较大危害的毒性效应能够通过生物监测很容易观察到；四是生物监测具有较低的管理费用，能够大面积连续布点在边缘地区，保养和维修时不需要仪器仪表。

2 水生生物环境监测方法研究

2.1 常用生物监测技术

（1）群落结构法。群落结构主要是指在一定地域特点或自然界的特定某块范围内，有不同种类的微生物和动植物出现在此范围内，水质情况的推测可以通过对水中生物的群落结构变化进行观察来实现。（2）残毒测定法。在生活的环境中，污染物质会被生物摄取，在消化以后，随后再次进行分配和迁移，不过在生物体内会残留大量毒素，而且残留的毒素高出周围环境中毒素的若干倍。对水污染状况的判断可以通过对一种或几种生物体内残留的毒素进行检查得知。（3）指示生物法。在生态水环境下，生物会随着水质量的变化而发生变化，此时会危害到水里面的生物，严重情况下这些生物会消亡。通过对生物个体或物种的变化进行观测，能够对环境质量的变化情况准确进行记录。（4）生物传感器测试法。近年来，我国快速提升的科学技术使交叉学科不断融合。在现代生物技术领域中，DNA重组技术被不断利用到实际生物监测技术中。生物传感监测法主要是将生物反应在水环境下转化为电信号。其原理是将被检测的生物组分和待监测对象的作用通过电子技术转化为能够检测到的电子信号。（5）生物监测法。当病毒污染生物以后，会改变生物的生理机能，而生物监测法则是通过对生理机能的变化对水的质量进行测试。

2.2 监测技术的研究应用

（1）微生物群落检测法。该生物检测法发展应用的相对较早，主要是对水环境中真菌、原生动物、藻类以及微型生物出现的频率或数量进行监测，其分布指数通过数学计算统计得出，水污染程度的评价以此为依据。随着科技的不断进步，后期又修正和改进了微生物群落监测法，产生了与化学监测参数有关联的多样性指数、原生动物种类、异养性指数和植鞭毛虫百分比四个生物学参数，我国建立的生态环境微生物群落监测法具有很好的适用性。李朝霞等通过微生物群落监测法对化工废水的静态毒性进行评价，化工废水效应浓度变化中原生动物群落相对比较敏感。不断增加的效应浓度和延长的毒性时间使原生动物群落群集的多样性急剧下降，随之减缓了群集的速度。近年来，在微生物群落监测法中数学分析发挥着越来越重要的作用。生物群落参数的变化规律通过计算机应用和数学分析能够在更大范围内得到揭示，从而使微生物群落监测法具有更加广泛的使用范围和更加精确的结果。

（2）底栖动物判断。近年来，我国还利用湘江底栖动物来完成对水质污染问题的判断以及变化趋势的分析。从上游到下游，湘江干流底部栖息动物的种类呈现出逐渐减少的趋势。这说明湘江内有着非常严重的污染，而在判断不同区域的污染程度时可以根据物种减少的程度进行确定，另外通过分析还可以看出，底栖生物种类随着时间的推移也在逐渐减少，这也说明毒污染并没有消散。

（3）鱼类正趋流性判断。上世纪七十年代，德国人开始深入研究鱼类的正趋流性，具有研究方法是将不能使鱼群轻易接近的强光区或者适度的电击区设置在水中下游区，通过该方法使鱼群的活动范围得到有效控制，如果上游没有发现鱼群，这说明水质污染情况已经在下游区产生。

（4）SOS显色法。SOS法是我国在上世纪八十年代提出的新型遗传毒性监测方法。其主要原理是极大的破坏DNA分子的情况下，进一步限制生物复制，错误修复的情况很容易发生，在大肠杆菌的一系列反应后，所有这些修复统称为SOS应答。该方法具有自身的优点，一是简单快速，数小时就能够完成监测；二是监测相当灵敏；三是监测结果比较准确。遗传毒物对细胞原发的直接反应是SOS显色法测定的结果，其阳性结果可信度较高。

3 水生生物环境监测技术存在的问题及对策

（1）生物的生长及分布其个性差异较大，同种生物对污染物有着不一样的反应。所以生物监测过程中，测试周期的设定需要根据指示生物生长状态、水体特征等进行。另外还要使样本数量适当增加，从而使监测结果的可信度得到提高。在生物监测时，要通过前期实验对不同季节或地区的生物反应程度及频率进行确定，根据不同地区的实际情况制定出适合的检测标准。及时建立大范围数据生物监测网，认真分析处理各地的监测结果，更有利于将地域差别进行消除。

（2）在水生生态系统中，较低浓度的水体污染物具有潜在的危害，短时间内具有不明显的生物学效应。这时需要把从生物分析到生物群落不同层级的有效监测建立起来，理化监测可以在异常情况下进行，从而确保能够及时监测预警污染物的污染程度。

参考文献：