【正文】 Company Logo 第五章 微生物在環(huán)保中的作用 第一節(jié) 微生物修復(fù)技術(shù) 第二節(jié) 微生物與化學(xué)污染物間的相互關(guān)系 第三節(jié) 微生物在廢水處理中的作用 第一節(jié) 微生物修復(fù)技術(shù) ? 微生物修復(fù) 是指微生物將土壤、地下水和海洋中的有毒有害物質(zhì) “ 就地 ” 降解成二氧化碳和水，轉(zhuǎn)化為無毒、無害物質(zhì)的方法。 實(shí)際上，大多數(shù)環(huán)境中都存在著天然微生物降解凈化有毒有害污染物質(zhì)的過程，只是自然條件下的微生物凈化速度比較慢，因此能夠被廣泛應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)當(dāng)中。 ? 微生物修復(fù)大多都是在人為的條件下進(jìn)行的，通過提供氧氣，添加各類營養(yǎng)物質(zhì)，接種經(jīng)過馴化培養(yǎng)的高效菌株等強(qiáng)化修復(fù)過程，迅速去除污染物質(zhì)，這就是 微生物修復(fù)的基本原理。 生物修復(fù)與化學(xué)、物理修復(fù)相比，具有下列優(yōu)點(diǎn)： ? （ 1）修復(fù)時(shí)間較短； ? （ 2）原位修復(fù)的方式可使污染物在原地被降解清除，可使 污染場(chǎng)所的干擾和破壞達(dá)到最小； ? （ 3）操作簡便，對(duì)周圍環(huán)境干擾較?。? ? （ 4）設(shè)施簡單，降解過程迅速，費(fèi)用低，僅為物理化學(xué)修 復(fù)的一半以下； ? （ 5）可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，操作者與污染物直接接觸機(jī)會(huì)減 少，不會(huì)對(duì)人產(chǎn)生危害； ? （ 6）不會(huì)產(chǎn)生二次污染，永久性的消除污染物和長期的隱 患。因此，生物修復(fù)被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的技術(shù)。 生物修復(fù)技術(shù)也存在不足： （ 1） 條件苛刻，生物修復(fù)是一種科技含量較高的處理方法，其處理方法必須符合污染場(chǎng)地的特殊條件 . （ 2）有些污染物經(jīng)微生物降解后其產(chǎn)物的毒性和移動(dòng)性均比原化合物有所增加 . 一 、 微生物修復(fù)技術(shù)的分類 污染地區(qū)的微生物修復(fù)技術(shù)一般分為原位生物修復(fù) 、異位生物修復(fù) 、 原位 –異位聯(lián)合的生物修復(fù)技術(shù) 。 1. 原位生物修復(fù)技術(shù) ? 原位生物修復(fù) 是指對(duì)受污染的介質(zhì)不進(jìn)行搬運(yùn)或輸送，而在原位或易殘留的部位進(jìn)行的生物修復(fù)處理。 ? 原位修復(fù)技術(shù)主要取決于被污染土壤的自身微生物的自然降解能力、人為創(chuàng)造的降解條件、促進(jìn)微生物生長繁殖的條件，如提供 N、 P等營養(yǎng)物、氧氣、菌株等。為了加速降解進(jìn)程有時(shí)也加入經(jīng)馴化和培養(yǎng)的微生物。 原位生物修復(fù)包括以下幾種方法 : ? （ 1）投菌法 ? （ 2）生物通風(fēng)法 ? （ 3）地耕法 ? （ 4）生物注氣法 ? （ 5）生物擴(kuò)增法 ? （ 6）生物沖淋法 （ 1）投菌法 ? 直接向受到污染的土壤或水域介入經(jīng)過人為馴化和培養(yǎng)的微生物以及商品化的適宜微生物菌劑，同時(shí)提供這些微生物生長所需的營養(yǎng)，包括大量元素 (氮、磷、硫、鈣、鉀、鎂、鐵、錳等 )和微量元素。 （ 2）生物通風(fēng)法 ? 生物通氣法（ bioventing) 是一種強(qiáng)迫氧化的生物降解方法。是指向 土壤含水層以上的土層中通入空氣或氧氣 ，為好氧微生物提供最終電子受體，促進(jìn)污染物生物降解的技術(shù)。 ? 生物通氣法的具體措施是向地下水位以上的土層中打兩口以上的通氣井，用鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)將空氣強(qiáng)行排入土壤中，然后抽出，土壤中揮發(fā)性的污染物也隨之去除。在通入空氣時(shí)，通過加入適量的氨氣為土壤中的降解菌提供氮素營養(yǎng)，可以促進(jìn)微生物降解活力的提高。 ? 土壤的結(jié)構(gòu)和類型直接影響著生物通氣法的修復(fù)效率，不合適的土壤結(jié)構(gòu)會(huì)使氧氣和營養(yǎng)元素在到達(dá)污染區(qū)域之前就被消耗。因此生物通氣法只適用于具有多孔結(jié)構(gòu)的土壤污染修復(fù)。生物通風(fēng)法設(shè)備費(fèi)用低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用也低，是一種很好的生物修復(fù)方法。 （ 3）地耕法 ? 地耕法 (land farming)就是通過翻耕土壤，在土壤中混勻并且充入氧氣，提高土壤的通透性，創(chuàng)造污染物被氧化的條件，投加肥料、調(diào)節(jié)土壤濕度及酸堿度等，從而為微生物的生存提供良好環(huán)境條件，并確保生物降解在不同土壤層面上都能發(fā)生，使污染物能較好的清除的方法。 ? 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合農(nóng)業(yè)措施，操作簡單，經(jīng)濟(jì)易行，但污染物有可能從處理地被轉(zhuǎn)移。 一般在污染土層較淺、通透性較差、污染物較易被降解的情況下可以采用這種方法。 （ 4）生物注氣法 ? 生物注氣法 （ biosparging)是指將加壓后的空氣壓入 地下水位以下土層中 ，氣流使化合物進(jìn)入水分不飽和層并進(jìn)行揮發(fā)和降解，同時(shí)水分飽和層也得到氧氣，有利于污染物降解的一種生物降解方法。這種方法提供了充足的溶解氧，擴(kuò)大了生物降解的面積，使水分飽和層和不飽和層的土著微生物均能發(fā)揮作用。 ? 生物注氣法適于處理受揮發(fā)性有機(jī)物污染的地下水及上層土壤 ，在常溫下空氣注入可溶解的氧質(zhì)量濃度達(dá)到 8~12mg/L，是最簡單、最經(jīng)濟(jì)的形式。純氧和臭氧注入可使溶解氧濃度達(dá)到 40~50mg/L，但成本很高，一般較少采用。 （ 5）生物擴(kuò)增法 ? 生物擴(kuò)增法 (bioaugmentation)是指通過改變微生物的營養(yǎng)狀態(tài)（ N、 P）等，提高土著或外源微生物的代謝能力，進(jìn)而使有機(jī)污染物的降解效率顯著提高的一種降解方法。對(duì)于一些不易降解的有機(jī)污染物，通常需要引入具有高效分解和利用能力的特定微生物。構(gòu)建遺傳工程菌可能是處理這類有機(jī)物的一種有效手段。 （ 6）生物沖淋法 ? 生物沖淋法 （ bioflooding) 是指通過注入井和注入溝將含有營養(yǎng)物和氧的水補(bǔ)充到亞表層，促進(jìn)污染物降解的過程。生物沖淋法 主要應(yīng)用于各種石油烴類污染的修復(fù)中 ，其具體工程主要包括兩組水井，一組是注水井，它的作用是將各類接種的微生物、水、營養(yǎng)物和電子受體等物質(zhì)注入土壤；另一組是抽水井，通過液體流動(dòng)促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，保證充足的氧氣。 ? 生物沖淋法處理方法簡單，費(fèi)用相對(duì)較低，其不足之處是處理時(shí)間較長，而且在微生物的修復(fù)過程中，污染物可能會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)散到較深層的土壤和地下水中。 2. 異位生物修復(fù)技術(shù) ? 異位生物修復(fù) 是指被污染介質(zhì) (土壤、水體 )搬動(dòng)或輸送至它處進(jìn)行的生物修復(fù)過程 。相對(duì)于原位生物修復(fù)而言，更強(qiáng)調(diào)人為的控制和創(chuàng)造更適宜的生物降解環(huán)境。 ? 異位生物修復(fù)的工程措施和根本方法一般可以采用土著微生物，也可以利用外加的降解微生物，這種處理方法能更好的被控制、技術(shù)難度低，但成本較大。 異位修復(fù)技術(shù)涵蓋廣泛，應(yīng)用較多的為以下幾種方法 ? （ 1）預(yù)制床法 ? （ 2）堆肥法 ? （ 3）堆層處理 ? （ 4）厭氧反應(yīng)器 ? （ 5）生物反應(yīng)器 （ 1）預(yù)制床法 ? 是一種用于土壤修復(fù)的特制生物床反應(yīng)器，包括水及營養(yǎng)物的噴淋系統(tǒng)、土壤底部的防滲襯層、滲濾液收集系統(tǒng)及供氣系統(tǒng)等。在不泄漏的平臺(tái)上，鋪上石子與沙子，將污染土壤以 15~30cm的厚度平鋪其上，并加入適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)液和水，定期通入氧氣并翻動(dòng)土壤，以保證土壤中微生物生長的合適條件。處理過程中流出的滲濾液，回灌于該土層上，以便徹底清除污染物。 （ 2）堆肥式處理 ? 在人工控制條件下，使有機(jī)廢物發(fā)生生物穩(wěn)定作用的過程。處理時(shí)直接摻入了能提高處理效果的支撐材料，如木屑、稻草、糞肥、泥炭、樹皮等易堆腐物質(zhì)，使用機(jī)械翻動(dòng)或壓氣系