在植物-微生物聯合修復土壤污染時,微生物是怎樣加入到土壤當中的?
一、在植物-微生物聯合修復土壤污染時,微生物是怎樣加入到土壤當中的?
以前實驗室有師妹做微生物降解土壤中多環芳烴的時候是采用液體加入的方式。
二、微生物修復污染土壤是屬于哪個領域
農學里面的土壤學
理學里的微生物學、生態學
工學里的環境工程
三、壤中石油污染物微生態原位修復技術研究
通過對采油區土壤地下中微生物的生態效應研究發現,水土體中存在著大量的微生物———土著微生物,它能夠降解水土環境中的石油污染物,進一步研究發現土壤中這種菌群比水體中大幾個數量級。在室內利用優選的試驗用菌種、菌群和選擇的最佳營養物質,對試驗區的土壤和地下水含水層的石油污染進行了微生態修復的模擬試驗,試驗結果顯示效果顯著良好,降解速度快。通過野外現場微生態原位修復試驗,驗證了優選培養的降解石油菌群液在野外修復土壤有良好的效果。
因此,提出原位降解土壤中石油污染物的技術———石油污染土壤原位微生態修復技術。該技術充分利用土壤微生態環境要素:和諧生存的大量土著微生物、適宜溫度、充足的營養環境,結合物理方法、化學方法,對土體中石油污染物進行降解。
一、微生態原位修復的基本條件
微生態原位修復方法并不是通用的,它有其自己的適應性。也就是說它必須有其適用的條件,這個條件就是:首先要有適合于降解轉化污染物的微生物,能夠實施該方法的場地,要有適宜的環境因子。
1)適合的微生物是微生態修復的先決條件,這些微生物是具有正常生理和代謝功能的,并能降解或轉化污染物的微生態體系,其中微生物細菌起著十分重要的作用。
2)能夠實施該方法的場地,主要是指能將用于降解的微生物細菌及所需營養源和污染物相接觸的場地,如土壤包氣帶土層的某一層位作為活化層來實施;可將用于降解的微生物細菌及所需營養源加入到污染的含水層中。
3)適宜的環境因子是指能夠使微生物細菌正常生長代謝的環境因子,它們包括溫度、pH值、Eh值、無機養分、電子受體等。
二、微生態修復技術的實施
微生態修復是一項系統工程,它需要依靠工程學、環境學、生物學、生態學、微生物學、地質學、土壤學、水文學、化學等多學科的合作,為了確定微生態修復技術是否適用于某一受污染環境和某種污染物,需要進行微生態修復的工程設計。
(一)污染場地信息收集
調查包括以下5個方面。
1)污染物的種類和化學性質、在土壤中的分布和濃度、受污染的時間。
2)當地正常情況下和受污染后微生物的種類、數量和活性以及在土壤中的分布,分析鑒定微生物的屬種,檢測微生物的代謝活性,從而確定該地是否存在適于完成微生態修復的微生物種群。具體的方法包括鏡檢(染色和切片)、生物化學法測生物量(測ATP)和酶活性以及平板技術等。
3)土壤、包氣帶、地下水的理化特征,如溫度,孔隙度,滲透率,pH值,Eh值,TDS,DO,水化學分析等。
4)污染現場的地理、水文地質和氣象條件以及空間因素(如可用的土地面積和溝渠)。
5)有關的管理法規,根據相應的法規確立修復目標。
(二)技術查詢
在掌握當地信息后,應向有關單位(如信息中心、信息網站、大專院校、科研院所等)咨詢是否在相似的情況下進行過生物修復處理,以便吸取他人經驗。例如,在美國要向“新處理技術信息中心”(Alternative Treatment Technology Information Center,簡稱ATTI)提出技術查詢。
(三)技術路線選擇
根據場地信息,對包括生物修復在內的各種修復技術以及它們可能的組合進行全面客觀的評價,列出可行的方案,并確定最佳技術。
(四)可處理性試驗
假如生物修復技術可行,就要設計小試和中試,從中獲取有關污染物毒性、溫度、營養和溶解氧等限制性因素的資料,為工程的具體實施提供基本工藝參數。
小試和中試可以在實驗室也可以在現場進行。在進行可處理性試驗時,應選擇先進的取樣方法和分析手段來取得翔實的數據,以證明結果是可信的。進行中試時,不能忽視規模因素,否則根據中試數據推出現場規模的設備能力和處理費用可能會與實際產生大的差距。
小試和中試的試驗方法包括:
1.土壤滅菌試驗
選取有代表性的土壤經混勻后分裝于容器中。容器分為兩組,一組經高溫滅菌或適當藥劑處理以殺滅其中微生物;另一組不滅菌,分別施入同量的目標污染物,置于空氣中培養。在一個時期內,定期監測兩組土壤中該污染物的消失情況,最后判定是否為微生物降解性物質及其降解速率。如果試驗周期長于7d,需補充無菌水以利土壤微生物的活動。對于地下水的試驗也可用相同的原理來進行試驗。
2.土壤柱試驗
一般以擬修復的污染土壤類型及耕作層深度,并按相應的疏松程度(容重)裝成土柱,土柱內徑至少5cm以上。對地下水含水層也同樣可模擬為砂柱試驗。
3.三角瓶試驗
通常是在三角瓶中裝入培養液進行批式培養(batch culture),監測污染物的降解情況。其大致步驟是,在三角瓶中配制以該污染物為主要碳源的培養液,另補加適當的N,P,S,生長素等其他營養物質,調節pH值(必要時可調至中性微堿及微酸性兩種培養液以分別適應細菌與真菌的需要)。設不接種微生物的處理組作為對照,接種的微生物可以是一種或多種,也可接種經馴化的活性污泥,在不同的環境條件與溫度條件下進行培養。在一個階段內定時連續監測各三角瓶內培養液的變化。其中可包括物理外觀上的變化,如色度、濁度、顏色、嗅味等;微生物的變化,如菌種、生物量及生物相等;化學的變化,如pH值,COD,BOD5,以及該污染物的數量變化。
4.反應器試驗
實驗室規模的反應器試驗,一般由一個2~5L的容器構成,污染物或基質通過恒流泵輸入容器內,用適當的溫控器控制溫度,通過與恒流泵和流量計相連的幾個控制器來維持容器中的pH值和Eh值,容器內設有攪拌裝置,以保證泥水混合液的物理、化學和生物特性的均勻。定期通過注射或微孔取樣管從容器內取出樣品進行分析,取樣時要保持無菌狀態。容器內微生物的量可以用ATP來表示,目標污染物的消失和CO2等產物的形成則表明污染物的降解和礦化。
(五)修復效果評價
在可行性研究的基礎上,對所選方案進行技術經濟評價。技術效果評價如下:
原生污染物去除率=(原有濃度-現存濃度)/原有濃度×100%
次生污染物增加率=(現存濃度-原有濃度)/原有濃度×100%
污染物毒性增加率=(原有毒性水平-現有毒性水平)/原有毒性水平×100%
經濟效果評價包括修復的一次性基建投資與服役期的運行成本。
(六)實際工程設計
如果小試和中試表明微生物修復技術在技術和經濟上可行,就可以開始微生物修復計劃的具體設計,包括處理設備、井位和井深、土壤概況、營養物質和其他電子受體等。
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