原文
，卷:14(4)

• 查看PDF
• 下载

生物修复——一种有效的清洁技术

*通信:

尼达TK俾路支省信息技术工程大学生命科学与信息学院生物技术系管理科学，(BUITEMS)，巴基斯坦奎达，电话:03368164903;电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

生物修复是利用细菌、真菌、原生生物、酵母等微生物将有害物质降解为无毒或毒性较低的物质以解决环境问题的技术。这是一个浪费管理利用生物清除或中和污染地点的污染物以清除污染的技术，或利用自然产生的生物成分将有害物质分解成毒性较低或无毒形式的技术。物质分解有不同的自然污染过程。当浪费经过生物修复后，它可以回收，或者至少可以以一种不会对周围环境造成进一步损害的方式储存。生物修复是我们目前所拥有的降解受污染废物的最具成本效益和最安全的方法之一。采取哪种生物修复方法取决于的类型微生物在污染现场正式展示。例如，如果微生物有效引进的都是适当分离的那种污染，清理团体可能只需要“滋养”这些微生物通过扩大堆肥，补充氧气、磷等。关键字

关键字

促生;Biopile系统;生物通风;堆肥;此类“茵核降解”

介绍

生物修复是一种实践微生物用于将污染物转化为对环境危害较小的无毒形式，以清除污染物[1］．生物修复是一种自然发生的过程，在这个过程中，被称为微生物的小型生物有机体清理被污染的土壤、地下水和地表[2］．微生物利用污染物作为食物来源能源通过收集碳能源从污染物在好氧或厌氧条件下的分解[3.］．在好氧条件下，微生物需要氧气来转化有毒物质浪费转化为水和二氧化碳，而在厌氧条件下，微生物活动在无氧情况下发生[4］．知道这个过程是非常重要的浪费补救措施不会使用有毒化学品，但可能会使用在某些环境下可能有害的有机体[5］．生物修复通过为这些生物提供肥料、氧气和其他生存环境等多种成分来提供帮助。这有助于加快分解有机污染物的速度[6］．由于溢油对某些生物有不利影响，因此这补救程序有助清理溢油[7］．在被人占据的地方浪费有机材料,微生物(真菌或细菌)在那个地方分解有机物来分解食物浪费［8］．

生物修复的意义

不使用化学品:通常使用人造化学品浪费管理对动物、植物和人类都有不良影响[9］．但现在随着生物修复的应用浪费管理这些不利影响已减至最低[10］

废物循环再造:生物修复也有利于废物的回收。当浪费被处理，污染物被去除，浪费本身便可循环再造[11］．

生物修复原理

生物修复是通过自然过程进行的微生物真菌植物可降解和解毒对其他生物构成威胁的物质[12］．的微生物可能原产于受污染地区，也可能从其他地方带到受污染地点[13］．污染物的转化是由生物体通过其代谢过程的一部分所发生的反应而发生的[14］．化合物的生物降解是多种生物共同作用的结果[15］．环境条件越有利于植物的生长和活动微生物降解过程发生得越快[16］

生物修复剂

微生物与环境和污染物的相互作用是决定生物修复过程有效性的重要因素[17］．这些微生物要么自然存在于生物修复的地点，要么从其他地点分离出来，例如细菌(好氧和厌氧)、真菌、古生菌等[18］

影响生物修复过程的因素

微生物需要最佳的条件才能获得良好的性能，影响微生物生物降解效率的因素有很多，包括:

pH值:土壤的pH值是最重要的因素之一，因为微生物只能在有限的pH值范围内存活，因为它会影响养分的有效性[19］．最佳pH值范围为6.5至7.5 [20.］．

土壤基质温度:温度影响酶的反应，从而影响生物降解的速度[21］．温度每升高10度，细胞内的酶促反应就会加倍，而微生物所能承受的最高温度限制是存在的。例如，中温细菌可以承受25度到45度的温度。同样，当温度上升至60度时，嗜热细菌也会被激活[22，23］．

水分含量:水分的有效性影响营养物质进出微生物的循环和运动细胞［24］．水分含量高并不好，因为它会减少氧气的可用性，而氧气是微生物呼吸所必需的[25］．通常需要50%到70%的水[26］．

营养的可用性:氧和氮等营养物质对微生物活动和细胞生长非常重要。例如，用石油污染的土壤处理氮可以促进细胞的生长，减少微生物滞后期，有助于维持微生物种群，并增加碳氢化合物的降解[27］．

生物修复方法

自然生物修复:包括对死亡植物和动物的降解，是碳、氮、硫循环的一部分[28］．微生物使用化学物质能源存在于浪费通过将其转化为水和CO来促进其生长₂［29］．

管理的生物修复:人类对生物修复的应用被认为是可控的[30.］．例如，有机化合物的生物降解管理，即土地耕作。许多石油公司都采用这种方法，即把高分子有机化合物撒到土壤中，然后在肥料的帮助下耕入土壤。31］．

生物修复的类型

1.——现场生物修复

2.让其它生物修复

现场生物修复:就地处理是指在污染物发生的地点处理污染物时，在污染物产生的地方中和污染物，而不是将污染物移走并在其他地方处理[32］．这样可以防止在置换和运输过程中污染的扩散[33］．比如清理被污染的地下水——现场在美国，人们打井是为了将部分地下水抽到地面上的储罐中。在这里，水通过微生物净化，然后被泵回地下。34］．原位处理的主要优点是成本低廉，对周围生物群落的危害最小[35］．微生物也可以通过遗传设计来破坏特定的污染物。遗传设计的一种微生物是荧光假单胞菌HK44。这些都是祖传建造的微生物可适用于工地的情况[36］．

原位生物修复有两种类型，即固有生物修复和工程生物修复[37］

内在生物修复:是自然条件下的生物修复。这种处理方法利用环境中已经存在的微生物来降解污染物和污染物。不涉及人工干预，是最便宜的常用方法[38］．

转基因生物修复:在这类处理中，工程微生物被引入污染部位，以加速降解过程[39］．

原位生物修复方法

生物通风

它包括向受污染的土壤供应空气和营养物质，以刺激当地微生物进行生物降解。它可以成功地用于从汽油到较重的碳氢化合物的化合物。氧气的可用性提高了好氧生物修复发生的速度[40］．

Biosparging

它包括在低于地下水位的压力下注入空气，以提高地下水的氧气浓度，并提高自然微生物的生物降解速率[41］．

生物强化

这种做法包括向污染地点添加专门的微生物和酶，以加速特定污染物的转化或稳定[42］．

Bio-stimulation

这是一种生物修复，在污染区域添加营养物质，以增加生长或种群浪费有辱人格的微生物。它还涉及环境条件的优化，如曝气或添加营养物质。生物刺激的优点是它能处理微生物自然地适应环境[43］．

金属吸附/ bioleaching

它是利用微生物溶解金属的过程。有些细菌能产生酶，使金属矿石氧化，从而释放出更多可溶的矿物质。某些真菌能通过生物浸出法提取金[44］．

过氧化氢注射液

在污染刚刚进入地下水的情况下，生物通气不会有特别的成效。相反，过氧化氢被利用了。它的工作原理与生物通风非常相似，利用过氧化氢而不是鼓风机将氧气输送给微生物。如果污垢很浅(地下水确实接近地表)，过氧化氢可以通过洒水装置来控制。在极有可能的情况下，地下水确实在地表以下很远的地方，就会利用灌注井[45，46］．

让其它生物修复:这种类型的修复处理发生在污染之后浪费已被移除并运送到处理区域[47］．在温度的位置低以至于微生物变得不活跃，或者土壤过于稠密，因为这样养分就不能均匀地扩散到地下。在这些地点采用迁地生物修复，即在该地点以外的地方进行修复[48］．离现场生物修复比原位修复更有效，因为它消耗的时间更少，可用于处理各种污染物。此外，在移地法中，由于在生物反应器中对污染介质进行均质和混合，添加到土壤或水中的养分分布更加均匀[49］．然而，运输成本的增加、土地需求的增加和工程水平的提高使得迁地修复成为一种更昂贵的选择。另一个与迁地方法有关的问题是，在挖掘或抽取受污染土壤或地下水时，如管理不当，污染物可能会释放到环境中[50］．

的方法让其它生物修复

堆肥:它是向土壤中添加营养物质，以增加土壤的通气速率和激活本地微生物。堆肥形成的有机质有利于改善土壤质量。它在一个独特的容器中进行，当堆肥完成后，它就会融合到土壤中。该方法是一种具有成本效益的土壤生物修复技术，适用于大、小范围的土壤生物修复。根据有机物的吸附能力和微生物的降解能力，可用于有机污染物和其他类型的废物[51］．

Landfarming:这是一种技术，将被污染的土壤取出，铺在事先准备好的土壤上，定期耕作，直到污染物被降解。但这一过程仅限于处理10-35厘米以下的土壤[52］．

Biopile系统:它是土地耕作和堆肥的混合体。它用于用石油碳氢化合物处理表面污染物。它为有氧和厌氧提供了良好的环境微生物在挖掘出的土壤中加入土壤调节剂，并将其产品放置在处理区域。这种类型有助于处理石油和碳氢化合物废物。然后将修复后的土壤放置在插入物中，以防止土壤受到更多污染。生物桩有穿孔管来优化空气和鼓风机来优化氧气供应，这进一步有助于其他因素，如pH值[53，54］．

生物反应器:泥浆式反应器或水式反应器用于污染土壤和从污染羽流中抽上来的水的移地处理。它涉及通过工程污染系统处理污染[55］．

生物修复的用途包括

1.土壤生物修复

2.浪费水处理

3.碳氢化合物的生物降解

4.气体流的生物处理

5.土壤浪费生物修复

6.生物吸附(56-59］

基于微生物制剂的生物修复类型

植物修复:利用植物清除污染。植物有可能吸收污染物，如石油、碳氢化合物、金属、氯化溶剂等进入其结构，并牢牢抓住它们。59］．它是去除土壤和水中污染物的有效方法。例如，印度芥末对积累镉、铅和硒等特定金属非常有用。另一方面，杨树可以降解石油碳氢化合物，如苯和甲苯[60，61］．

植物修复的阶段

Phytoextraction:这一过程包括从环境中吸收物质及其在植物中的积累[62］．

Phytostabilization:限制物质在环境中的转移和移动，即限制污染物的浸出[63］．

Phytotransformation:当植物从环境中吸收这种物质并在自身体内将其降解时[64］．

Phytovolatilization:它是从土壤和水中去除污染物，然后将其释放到空气中。65］．

Rhizofiltration:它是通过根系活动去除地下水中的有毒物质，即在根际通常用于对地下水进行消毒。植物生长在温室里的水里而不是土壤里。然后，这些植物被种植在地下水污染的地方，根部吸收水和污染物。一旦根部被污染物饱和，植物就会被收集，包括根部。在一些国家，向日葵被用来通过根滤法去除地下水中的放射性污染物[66］．

:微娇技术真菌的消化酶，用于降解碳氢化合物、重金属和杀虫剂等污染物[67］．

生物修复的优点

1.自然过程因此被公众感知

2.完全破坏污染物

3.可以在原有场地上进行，不影响正常活动

4.它更便宜，对环境的干扰也更小

5.与其他修复技术不同，生物修复可以将有害物质解毒，而不仅仅是将它们从一个地方转移到另一个地方

6.生物修复的副产品通常是水和二氧化碳，与传统方法的最终结果相比，它们对环境的危害较小浪费治疗

7.生物修复的副产品通常可以转化为一些其他有用的物质，如腐殖质

8.所需的技术和监督较少[68-71］．

生物修复的缺点

1.这是一个耗时的过程，不能去除所有的污染物

2.如果土壤很密，土壤中有大量的水，原位生物修复是无效的低磁导率

3.仅限于那些可生物降解的化合物。并非所有化合物都能完全降解

4.最终产物可能比母体化合物毒性更大

5.工艺具有高度特异性，需要最优的温度、pH值、适宜的环境和不同的营养物质

6.采用迁地修复方法控制挥发性物质耗时长，难度大[72-76］

结论

随着新技术的出现，植物、微生物和其他生物可以用于预防和清除环境污染物。研究人员现在能够通过使用可靠、廉价和更多产的自然过程来稳定、降解和分解污染物，使其成为有用的产品。有必要理解这种类型的浪费补救不使用致命的化学物质，尽管它可能会利用在特定情况下可能造成伤害的生物。

参考文献

1. Baker KH, Herson DS。生物修复。麦格劳-希尔公司;1994.
2. 生物修复:综述。乐动体育在线纯粹的达成。化学2001;73(7):1163 - 72。
3. 小库克森，JT。生物修复工程:设计与应用。麦格劳-希尔公司;1995.
4. Abramowicz哒。多氯联苯的好氧和厌氧生物降解研究进展。生物技术学报。1990;10(3):241-51。
5. 王志刚，王志刚。微生物在重金属修复中的应用。2003
6. Lovley DR, Coates JD。金属污染的生物修复。生物技术学报。1997;8(3):285-9。
7. 石油泄漏的生物修复。
8. 金属，矿物和微生物:地球微生物学和生物修复。Microbiol.2010; 156(3): 609 - 43。
9. 马文杰，王文杰，等。有机污染物的生物修复方法:一个关键的视角。环境科学学报。2011;37(8):1362-75。
10. 环境生物技术:成就、机遇与挑战。动态生物化学，过程生物技术还有分子生物学。4(1): 2010; 1-36。
11. Scragg啊。环境生物技术。纽约:牛津大学出版社;2005.
12. 张丽娟，张丽娟，等。生物修复的原则。麦格劳-希尔图书公司欧洲;1998.
13. Sylvia DM, Fuhrmann JJ, Hartel PG，等，编辑。土壤微生物学原理与应用。新泽西州上马鞍河:皮尔逊·普伦蒂斯大厅;2005.
14. 理事会N.原位生物修复;什么时候起作用。
15. 生物降解和生物修复。海湾专业出版社;1999.
16. 生物修复过程的原理。生物修复与植物修复的发展趋势。印度:研究路标，2010。
17. Pieper DH, Reineke W.生物修复工程菌。生物技术学报。2000;11(3):262-70。
18. 渡边K。微生物与生物修复相关。生物技术学报。2001;12(3):237-41。
19. 用生物吸附法去除环境中的重金属。工程学报。2004;4(3):219-32。
20. Tyagi M, da Fonseca MM, de Carvalho CC.生物增强和生物刺激策略提高生物修复过程的有效性。生物降解。2011;22(2):231 - 41。
21. 王志强，王志强。极端环境下烃类的生物降解和生物修复研究。应用微生物与生物技术，2001;56(5):650-63。
22. 顾奇布可。重金属污染土壤:对植物的影响及生物修复方法。应用环境土壤科学。2014。
23. Polymenakou PN, Stephanou EG。温度和额外碳源对原生土壤假单胞菌降解苯酚的影响。Biodegradation.2005; 16(5): 403 - 13所示。
24. 生物修复技术的限制因素。Bioresour Technol.2000; 74(1): 63 - 7。
25. Huesemann MH, Truex MJ氧气的作用扩散石油污染土壤的被动生物修复。中国生物医学工程学报。1996;26(1):1-3。
26. 生物表面活性剂及其在土壤生物修复中的应用。食品技术。2001;39(4):295-304。
27. 张志强，王晓明，王晓明，等。有机改良剂对重金属污染土壤强化生物修复的作用中国科学(d辑)，2011;29(3):344 - 344。
28. 鲁伯特·L，巴斯克斯·SC，麦克·科马克·WP。天然菌群、生物刺激和生物增强对碳氢化合物污染南极土壤的生物修复效果。生物降解。2003;52(2):115-25。
29. 斯考KM，希克斯KA。地下水有机污染物的自然衰减与强化生物修复。生物技术。2005;16(3):246-53。
30. 李志强，李志强，等。用于生物修复过程监测和控制的生物发光基因工程微生物的可控场释放。环境科学与技术，2000;34(5):846-53。
31. 李志强，李志强，李志强，等。原油污染土壤、土壤化学和微生物的管理生物修复生态三年后。中国生物工程学报。1997;29(1):349 - 349。
32. 李特曼BE，西格伦E，雷恩BA。原位生物修复。泰勒&弗朗西斯;1994.
33. 理事会N.原位生物修复;什么时候起作用。
34. Romantschuk M, Sarand I, Pet�nen T，等。提高污染土壤原位生物修复效果的新方法综述。乐动体育在线环境污染。2000;107(2):179-85。
35. 潘迪J，乔汉A，詹恩RK。评估原位生物修复生态可持续性的综合方法。中国生物医学工程学报，2009;33(2):324-75。
36. Samanta SK, Singh OV, Jain RK。多环芳烃:环境污染与生物修复。生物技术。2002;20(6):243-8。
37. 麦克唐纳JA，里特曼BE。原位生物修复性能标准。环境科学技术，1993;27(10):1974-9。
38. Hinchee RE, Wilson JT, Downey DC。内在的生物修复。巴特尔，哥伦布，OH(美国)。1995.
39. 同行评议:原位生物修复:定义极限。环境科学技术，1996;30(9):398A-401A。
40. 霍佩尔，辛奇，亚瑟MF。生物通风污染的石油碳氢化合物土壤。中国微生物学杂志，1991;8(3):141-6。
41. Johnson PC, Johnson RL, Bruce CL, Leeson A.原位空气喷射/生物喷射的进展。生物修复学报，2001;5(4):251-66。
42. El Fantroussi S, Agathos SN。生物增强是一种可行的污染物去除和场地修复策略吗?中华微生物学杂志，2005;8(3):268-75。
43. 李志强，李志强，李志强，等。基于生物刺激的柴油生物修复技术研究。生物降解。2001;12(5):311 - 6。
44. 王志强，王志强，等。利用潜在丝状真菌生物量去除废水中重金属污染物的研究进展。中华微生物学杂志。2015;7(6)。
45. 王志强，李志强，李志强。过氧化氢分解研究模型地下系统。中国环境科学学报。1999;69(2):229-43。
46. 布朗RA，诺里斯RD进化过氧化氢原位生物修复技术。碳氢化合物生物修复，1994:148-62。
47. 林天涛，潘培涛，程世生。石油污染土壤的非原位生物修复。中国生物医学工程学报。2010;26(3):344 - 344。
48. Tomei MC, Daugulis AJ。污染土壤的非原位生物修复:常规和创新技术综述。乐动体育在线环境科学学报，2013;43(20):2107-39。
49. 王晓明，王晓明，等。污泥中多环芳烃的迁地生物修复。中国生物医学工程学报。2009;26(3):344 - 344。
50. 王晓明，王晓明，王晓明，等。土壤原位净化技术的研乐动体育在线究进展。环境管理(eemj)。2008; 7(6)。
51. 李志强，李志强，李志强，等。有机污染物对土壤堆肥处理效果的影响。环境污染。2001;112(2):269-83。
52. Maila MP, Cloete TE。通过农田生物修复石油碳氢化合物:简单性和成本效益是唯一的优势吗?环境科学与生物技术综述。杂志2004;3(4):349 - 60。
53. Shukla KP, Singh NK, Sharma S.生物修复:发展，当前实践和展望。中国生物医学工程学报。2010;3:1-20。
54. 罗伯斯-冈兹四世，法瓦F，波吉-瓦拉多HM。浆料研究进展生物反应器用于土壤和沉积物的生物修复。微细胞科学。2008;7(1):5。
55. 林奇JM，莫法特AJ。生物修复——创新应用生物学研究的未来应用展望。中国生物医学工程学报，2005;26(2):344 - 344。
56. 郭文杰，王志强，王志强，等。污染环境的生物修复研究进展管理工具。中国环境科学，2011;1(6):1079。
57. 生物修复:特征、策略和应用。亚洲药学与生命科学杂志。2012; 2231:4423。
58. Atlas R.生物修复范围。在生物修复:东京?94研讨会，东京，日本1994。
59. 李志涛，李志涛，胡思恩，等。生物修复:溢油清理的新方向。中国生物医学工程学报，2011;7(5):738-40。
60. 李国强，李国强。植物修复技术。植物学报，1998;49(1):643-68。
61. 坎宁安SD, Ow DW。植物修复的前景与展望。植物科学进展。1996;39(3):344。
62. 有毒金属的植物萃取。环境科学学报，2002;31(1):109-20。
63. 斯诺杰。利用杂交杨树对金属的植物稳定化。有毒金属的植物修复:利用植物清理环境。纽约，John Wiley & Sons, Inc. 2000:133-50。
64. McCutcheon SC, Schnoor JL。乐动体育在线植物转化与废物控制综述。植物修复:污染物的转化和控制。2003年,358年。
65. beeder - bederski - anteda, O.(2003)。有机化学物质的植物挥发。中国土壤学报，28(2)，35 - 38。
66. 杜申科夫V，库马尔PN，莫托罗H，等。根滤法:利用植物去除水中重金属的方法。环境科学与技术，1995;29(5):1239-45。
67. Singh H.真菌修复:真菌生物修复。John Wiley & Sons;2006.
68. 马文杰，王文杰，等。有机污染物的生物修复方法:一个关键的观点。环境科学学报。2011;37(8):1362-75。
69. 王强，张松，李勇，等。原油污染生物修复中提高烃类生物降解的潜在途径。环境科学学报，2011;2(01):47。
70. Caplan农协。全球生物修复产业:利润前景。生物技术。1993;11(8):320-3。
71. 乔杜里，王志强，王志强。生物修复——一种清洁环境的自然方法。国际医药科学，2012;2(4):600-11。
72. 生物修复技术的限制因素。生物技术学报，2000;44(1):63- 67。
73. 康JW。生物修复和植物修复去除环境有机污染物。生物技术列托人。2014;36(6):1129 - 39。
74. 为生物修复而设计的转基因细菌和植物的风险降低。中国微生物学杂志，2005;32(11,12):639-50。
75. 裴志强，李志强，李志强。碳氢化合物污染地表水、地下水和土壤的生物修复:微生物生态的方法。碳氢化合物污染的土壤和地下水:分析，命运，环境和公众健康效果。1991:203-38。
76. Gnanasalomi VD, Jebapriya GR, Gnanadoss JJ。利用真菌对有害污染物进行生物修复。计算算法。2013;2:273-8。