原位生态修复技术

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇原位生态修复技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

原位生态修复技术范文第1篇

关键词：卫津河 生态治理 底泥控制 生态修复技术

中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（b）-0128-02

卫津河是天津市的一条主要的二级景观河道。卫津河北起天津市海光寺泵站，向南流经和平区、南开区，后转向东南方流经河西区、西青区，至津南区南洋乡赵北庄注入海河，全长22.6 km。随着社会的快速发展，大量的企业废水、城市生活污水不断排入河中，造成水体污染严重。其中卫津河在师北里小区至八里台立交桥段约2 km的河道污染最为严重。该河段位于南开区卫津路旁，毗邻著名学府南开大学与天津大学，处于经济发达、人口稠密地带。该河段每年夏季气温升高时有浓烈的恶臭味，水深偏黑，环境恶劣，亟待整治。

1 卫津河（师北里小区至八里台立交桥）段现状

卫津河污染严重河段长1.8 km，该河段宽度为15～20m，水深1～2m，河水基本处于静止状态。污染严重河段的黑臭现象是由于河水是非循环流动的水，属于河水的盲肠段，加之河底淤泥的影响，水体很容易发臭。卫津河从八里台流到海光寺附近没有出口，导致换水不久又发臭。

2 污染原因

2.1 河道水体缺乏循环条件，雨水补给不足

卫津河为天津市内二级景观河道，日常河道水体流动性小，除雨天排沥，基本都是处于静止状态，属于封闭水体，水体极易形成缺氧或厌氧环境，导致河道水质恶化，自净能力下降，正常的水生态系统遭到严重破坏。另外，天津位于中纬度欧亚大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属于大陆性气候。年平均降水量为520～660 mm，河流很少补给雨水，使水体污染物得以浓缩，加重污染。

2.2 河道生态组成失衡，无法构建健康水生态

卫津河出于护堤、景观等的需要，两岸均采用水泥护岸，破坏了河岸生物与水生生物的生活环境，固化的水泥护堤隔断了河道与河畔的水气交换和循环，切断了水生态系统与土地处理系统和生物处理系统的联系，不仅使很多水生植物丧失了生存空间，也使许多微生物和水生动物失去了栖息地，水体自净能力几乎丧失。

2.3 河道底泥对水体污染严重

底泥是水体的一个重要污染源，其中沉积着大量氮、磷营养盐以及一些有毒有害物质的污染物。在水体呈弱碱性或碱性、水体底部处于缺氧或厌氧状态的情况下，这些沉积在底泥中的污染物会从中释放出来，重新进入水体造成二次污染。

2.4 汛期污水入河，导致河道水体污染

目前市区排水系统存在雨污串接、雨污混接现象，每逢降雨雨污水同时排入河道，造成河水污染。

3 治理措施分析

3.1 人工增氧技术

人工增氧技术是在促进水体流动的同时，增加水体中的溶解氧，为微生物活动提供充足氧源，强化微生物对水体的净化效果。

3.1.1 河道曝气技术

该技术是针对河道形成的缺氧环境，采用人工向水体中充入空气（或氧气），强化水体复氧，以提高水体的溶解氧含量，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，使水体中的污染物得以降解，从而改善河道水质。主要方式有自然跌水曝气和人工机械曝气。

3.1.2 提水曝气技术

该技术是通过提水装置将水体抛向空中，使水体与空气直接接触，快速复氧。同时，落水对水面的冲击的造浪作用也可以增加复氧的速度，并具有很好的景观效果。

3.2 水体原位生态修复技术

此技术是采用人工措施利用植物、微生物的生命活动，对水中污染物进行降解或转化成无害物质的水体净化技术。

3.2.1 生物浮床技术

该技术是通过植物根系的吸附和吸收作用，富集水中的氮、磷等元素，降解、富集其他有害无毒污染物，并以收获植物体的形式将其转移出水体，从而达到治理水体的目的。

3.2.2 人工沉床技术

该技术是利用人工的模块化沉水载体和基质栽植大型水生植物，对污染水体和破损生态进行原位修复的一种生物-生态水体修复技术。

3.2.3 湿地生态工程或人工湿地

该技术是一种浮水、沉水、挺水植物的不同种类的结合，用人工建造、控制模拟自然湿地的人工生态系统。他利用生态系统中物理、化学和生物的协同作用来实现对污水的净化，具有净化效果好、可持续性强、氮磷去除率高、运营成本低、生物安全性和生态环境效益显著等特点。

3.2.4 人工水草治理技术

该技术是用具有耐污、耐腐蚀、弹性、韧性和柔性很强的材料仿照河流生态系统中的水草设计而成的仿生水草填料，以河道中原有的天然生物菌群作为种源，在其表面经过生物的自然富集形成生物膜，通过微生物的生命活动从而降解水中有机污染物和去除氮磷等营养物质，对水中悬浮物也有很好的去除效果。

3.3 底泥污染控制技术

湖泊底泥污染底泥控制技术主要有原位处理技术和异地处理技术两类。原位处理技术是将污染底泥留在原处，采取措施阻止底泥污染物进入水体，即切断内污染源的污染途径；异位处理技术是将污染底泥挖掘出来运输到其他地方后再进行处理，即将水体的内污染源转移走，以防止污染水体。其中，原位处理技术主要包括物理、化学以及生物等处理方法。异地处理技术主要是污染底泥疏浚技术。

3.3.1 底泥易位处理方法

底泥易位处理法即环保疏浚的方法，该方法是目前底泥处理的最主要方法，该技术的核心内容是利用专用疏挖设备有效清除湖泊水库的污染底泥，并通过管道将污染底泥输送至堆场进行安全处置。目前随着国内城市的快速发展，城市河道的清淤治理工作普遍展开。如天津的大沽排污河、北塘排污河均采用了大规模疏浚的方式处理底泥。

底泥易位处理方法能够比较彻底的清除底泥，并且增加库容，彻底清除内源污染并进行异地处置，效果好，技术较为成熟。但是在进行异地处理底泥的过程中，容易出现环境污染问题，主要表现在底泥异地堆放与处置，需长期监测；较难清除细颗粒带来的二次污染；随污染底泥带走底栖生物；疏浚过程中排放臭气，对周围环境有不利影响。因此，在河湖治理过程中，是否需要对底泥进行疏浚，如何疏浚，以及大量重污染的疏浚底泥如何处理处置等都是河湖治理的重要问题。为了避免易位处理方法带来的弊端，可以采用底泥原位处理方法。

3.3.2 底泥原位物理处理方法

底泥原位物理处理方法主要是底泥遮蔽技术，是在污染的底泥上放置一层或多层覆盖物，使污染底泥与水体隔离，防止底泥污染物向水体迁移。采用的覆盖物主要有未污染的底泥、沙、砾石或一些复杂的人造地基材料等。实践证明，底泥遮蔽技术能够有效地阻止底泥中的有害物质进入水体二次污染，对水体有明显的改善作用。但是底泥遮蔽技术存在工程量大，适用性差，施工技术难度高，施工不当容易造成水质污染。另外，采用这种技术处理底泥，底泥并没有离开河道或进行化学变化，采取遮蔽后，库容不但不能增大，反而会造成库容的减小，且隔离效果的持久性与遮蔽物的持久性密切相关。该技术在浅水水体尤其是浅水湖泊中不太适宜使用。

3.3.3 底泥原位化学处理方法

原位化学处理通常是向受污染沉积物中投加媒制剂或化学药剂等，以启动或强化微生物对污染物的生物降解作用。在该过程中，微生物作用和化学作用对污染物的去除过程很难区分开来，两者往往同时发生。一般情况下，投加的化学药剂会与污染物发生化学反应，改变原有污染物的性状，为后续的微生物降解作用提供有利条件。根据投加药剂作用的不同，可将原位处理技术分为原位氧化处理技术和原位还原处理技术。

3.3.4 底泥原位生物处理方法

生物修复技术即利用生物（植物、微生物或原生动物）的生命代谢活动减少存在于环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害化，从而使被污染的环境能够部分或者完全恢复到原始状态的过程。主要有植物修复技术和微生物修复技术两种方法植物修复技术是一种广泛应用于环境污染领域的治理方法，主要利用植物或植物根系区微生物的吸收、代谢以降低或消除污染物毒性。植物主要通过三种机理去除环境中的有机污染物：植物直接吸收有机污染物；植物根系释放分泌物和酶；植物和根系区微生物的联合作用。

微生物修复技术是利用天然的或经驯化的微生物通过氧化、还原、水解作用等将有机污染物降解成CO2和H2，或转化成其他无害物质。采用人工驯化、固定化微生物和转基因工程菌能够成功降解底泥中的有机污染物。

4 结语

城市景观河道污染问题是影响城市环境、居民生活质量的大问题，因此必须予以高度重视。本文以卫津河污染河道生态治理工作为背景，详细描述了河道污染的主要原因，本根据这些原因，有针对性的介绍了人工增氧技术、水体原位生态修复技术以及底泥污染控制技术等多项措施，能对不同情况下的污染物质起到针对性较强的治理作用，同时也为其他城市污染河道治理工作提供了可行方案，具有一定的推广作用。

参考文献

[1] 胡小贞，金相灿，卢少勇，等.湖泊底泥污染控制技术及其适用性探讨[J].中国工程科学，2009，11（9）：28-33.

[2] 毕磊，邱凌峰.污染底泥修复治理技术[J].中国环保产业，2010（11）：32-35.

原位生态修复技术范文第2篇

【关键词】土壤修复；风险评估；设计原则

一、辽宁省实施生态修复的意义

辽宁省已正式被列为全国生态省建设试点，为了建设生态省，辽宁省已制定了《辽宁生态省建设规划纲要》，将辽宁省生态省建设规划期限定为20年，分为起步、整体推进、完善提高3个阶段。《纲要》提出，到2025年，辽宁省将基本建设成为经济发达、生活富裕、环境优美、文化繁荣、社会和谐的生态省。其根本目的是要以保护环境优化经济社会发展，着力建设资源节约型和环境友好型社会，推动区域走上生产发展、生活富裕、生态良好之路，为子孙后代留下良好的生存和发展空间。

辽宁土地生态环境问题主要体现：农田土壤因多种污染源受到污染，工业企业搬迁及固体废弃物堆放造成遗留污染废弃地；矿山及基础工程建设造成土地生态破坏；因自然、经济及人为因素形成生态脆弱区。煤矿和铁矿，采矿、地表剥离、矿渣、煤矸石等占用大量土地。

二、生态修复技术及管理现状

1.土地生态修复技术现状

生态修复目前还是一个比较年轻的研究领域，它既包括污染环境的生态修复，也包括非污染环境的生态系统的修复，即通过生态系统自组织和自调节能力，修复遭到破坏的生态环境。生态修复具有多学科交叉的特点，需要生态学、物理学、化学、植物学、微生物学、分子生物学栽培学和环境工程学等多学科的参与。生态修复技术还运用遥感影像数据（卫星影像，航片），结合区域绿地、土壤、气象资料，以及规划区域的建设历史和未来发展规划进行详细调查，注重社会、经济、文化、景观等全方位的生态化。针对于污染土地的修复，又主要包括两个方面的内容，即对污染农田土壤的修复和针对工业企业搬迁及固体废弃物堆放造成遗留污染废弃地的修复。对于非污染环境的生态修复，则包括对矿区、重要基础工程建设等造成的生态破坏区和处于农牧交错带的生态脆弱区进行的生态修复。对于污染土地、生态破坏区和生态脆弱区的生态修复，各国对修复和管理具有特定的规范、方法与程序，虽然在规范的具体内容上有各自的特点，但均涵盖土地的评价与分析、修复方案与措施及修复实施与管理维护三大部分。

修复区土地评价与分析包括修复区调查、风险评价和修复目标的确定，污染土地调查涉及土地物理条件、污染特性、暴露途径、受体调查；生态破坏区和生脆弱区调查包括结合区域生态环境状况、水土流失状况、土壤保水能力、矿区塌陷、植被情况、土地利用等，风险评价是判断污染土地风险水平的重要手段和修复目标制定的重要基础，生态修复的目标有两种：一是认为将污染或生态破坏环境恢复到接近于它受干扰前的自然状态的管理和操作过程，即回复到生态先前或历史上的状态；另一张是污染或是生态破坏环境的修复要在于消除对任何生物有害的污染，重建适宜人与动物，植物等生存的生态环境，所以无需回到先前的历史状态，而是重新建立新的生态环境。

修复技术的选择是土地修复的核心内容，根据实施的位置分为“原位修复”和“异位修复”。生态修复是在生态学原理的指导下，以生物修复为基础，利用特异生物对污染物的代谢过程，借助物理修复、化学修复和工程技术措施，通过优化组合，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合污染环境修复技术。生物修复技术包括：植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。物理修复技术包括：物理分离修复技术、土壤蒸气浸提修复技术、固化/稳定化土壤修复技术、玻璃化修复技术、热力学修复技术、热解吸修复技术和低温冰冻修复技术等。化学修复技术包括：淋洗技术、溶剂浸提技术、化学氧化修复技术、化学还原于还原脱氯修复技术、原位化学反应处理墙修复技术以及电化学修复技术等。在修复技术选择的基础上，针对整个污染土地进行技术集成，形成总体修复技术体系，制定修复方案。对于矿区及基础工程建设造成的生态破坏区，可采用的生态修复技术包括土地整治、安全防护、生态功能重新设计、植被修复等。矿区生态修复技术主要有：露天采场的工业旅游场地开发、固体废物处置场、恢复为水面等二次开发用地形式的生态修复；露采场边坡的生态修复，主要包括两方面内容：一方面是边坡的排险，消除崩塌和落石隐患，这是治理的基础，另一方面是植被恢复，充分发挥植被的固土、滞尘、涵水、同化和改善气候的生态功能；废石场、尾矿库的全面整地覆土、穴状整地、穴内客土、建立植被的生态修复；塌陷区的安全防护措施建设的生态修复；将矿山废弃的机械、建筑、道路、矿床以及矿产品堆放场等建设成为矿山公园，将矿山废弃的水域建成矿山人工湿地，将矿山废弃的平地建设成为居住用地和工业用地，将矿山废弃的洼地、盆地建设成为养鱼场、垂钓园，将矿山废弃的坡地建设成为林业和畜牧业基地。公路、铁路、风电、水利工程等基建项目的生态修复技术包括边坡锚索加固工程、生态护坡工程、植生层修复、植被层修复、水土保持生态修复，具体体现为大型植物坡面建植技术，坡面植被景观造型技术，厚层基质锚网喷附技术，棉网状植生带技术和连续纤维加固喷附技术、还包括了对退化河流、退化绿洲、退化水库和退化矿区等生态系统的生态修复。修复方案是指导修复工程实施的依据，方案的合理性、系统性直接决定了修复工程能否顺利进行和达到预期的修复目标。尽管现在已经有较多完整的生态修复技术，但目前还不能从整体层面上提出适合于解决辽宁省生态环境问题的技术，因此有必要对这些生态修复技术进行集成，以利于辽宁省对生态修复进行规范化管理。

修复工程的实施、管理与维护则是土地生态修复的具体实施阶段，主要包括修复工程实施运行、维护和监测、修复效果评价等三方面的内容。修复工程的设计与实施应根据土地条件，按照修复技术方案，明确修复具体过程；修复工程运行、维护与监测贯穿整个修复过程，以确保修复有效性和修复目标的实现；土地生态修复效果评价则是考察修复目标的达到程度与修复工程成败的重要参数。

2.土地生态修复评价

不同的受污染地，不同矿山不同开发阶段，不同的占地类型，生态修复的制约因素、修复目标和重点是不同的。对于污染土地的生态修复，修复后目标污染物应该达到规定指标限值。评价范围应该与制度的修复方案确定的范围一致，根据生态修复报告中定桩资料和地理坐标勘察确定修复范围和深度，核实修复范围是否符合修复方案的要求。制订采样方案应包括采样介质、采样区域、采样点位、采样深度、采样数量、检测指标。应根据目标污染物与目标修复值进行分区采样，对于异位修复应在原址边缘和内部进行采样，对于原位修复主要在修复区内进行采样。根据生态修复的面积进行污染物目标值比较，小型修复项目可采用逐一比较法，大型生态修复项目可采用t检验法评价修复效果。在对污染土地进行物理、化学以及生物修复后，土地再利用前需要根据再利用目的对可能残留的污染物或修复剂是否会产生生态安全和人类健康问题进行风险评价，可以采用原位观察法，实验室模拟观察法，微宇宙法和现场经验与推导方面分析如何对修复土地再用进行生态风险评价。

矿山生态修复考核指标也应根据矿山不同开发阶段，不同的占地类型，不同的受污染地，分别设立，分别考核。矿山施工期结束后即为生产期，对于整个工程是以投产为标志。对于单个工程以单个工程投产为标志，服务期以单个工程服务期满为标志，如有的矿山设有二个以上废石场，在生产初期用一个废石场，待第一个废石场服务期满后再启用第二个废石场，以此类推。矿山塌陷地、受污染地也是一定得范围为标志，所以矿山生态修复应以单个工程和场地为单位考核较为合理。露天采场、废石场、尾矿库、塌陷地具有明显的时空变化特征，在生产期，只有永久边坡、平台可以进行生态修复，因此这类场地在生产运行期只能对这部分进行考核，在服务期满后应对整个场地进行考核。塌陷地是随时间推移逐步塌陷、逐步稳定的过程，对塌陷地只能对稳定区进行生态修复，在时间上有滞后效应，对于塌陷地一般是对相对稳定区进行生态修复，进行生态修复考核。工业场地、办公生活区主要是建构筑物，生产期用绿化率来考核，一般按15%计，在服务期满后，则要看工业场地是否作其他工业用地，如用作其它工业用地，则仍用绿化率考核，如拆除，则用生态修复率考核。道路管线区达到国家关于道路管线绿化要求即可。临时占地在施工结束后应立即进行生态修复，生态修复率应达到90%以上。

三、污染土壤生态修复工程原则

1.“以人为本”的原则

农田污染土壤修复可以削弱和降低污染土壤中污染物进入食物链的风险，从而保障食品品质，降低对人体健康的潜在风险。

2.农业生产最小化原则

农田是农村农民生活保证的根本，因此，污染土壤修复工程应建立在对农业生产影响最小化的基础上，最优选择是不影响农业生产活动的同时，实现土壤中污染物的有效去除。

3.成本最低原则

大面积农田的修复需要考虑农田所有制和修复技术特点。对于承包责任制大面积农田，修复过程涉及不同富裕程度家庭，修复周期会影响政府扶助资金数量，因此修复技术所需材料和工程的成本应保持最低化，从而保障农民的积极配合和政府资金投入。

4.土地利用决定原则

污染物修复限值由土地利用形式决定，总体上可以将污染土壤分为自然用地、农业用地、商业/居住用地和工业用地，不同土地利用方式土壤修复限值不同。

5.修复技术无害化原则

农产品直接进入食物链，影响生态系统和人群健康。因此，修复过程尽量减少污染物中间代谢产物的二次污染和修复技术本身带来的污染或对土壤生态系统的破坏问题。

四、污染场地土壤污染现状分析与评价

采用科学的布点方式对修复场地的污染状况进行详细调查和科学评价，掌握场地内土壤污染物的种类与含量及空间分布特征，同时，了解污染场地的地址、水文、气候和土地用途等情况。

五、污染物健康风险评估

在了解场地污染状况的基础上，针对土地农业利用方向，根据暴露途径和暴露人群特征，结合大气悬浮颗粒物中污染物状况，进行健康风险分析，并结合污染物迁移特征进行风险预测。

六、示范区建设和运行、监测及效果评价

根据场地评价与污染土壤修复技术适宜性评价结果，选择有代表性的土壤污染场地，进行征地及试验示范区的规划和建设。

对示范修复的运行效果进行连续综合监测、生态毒理评价，确定修复运行的最佳参数，并进行运行效果评价。

参考文献

[1]朱航.土壤重金属污染的生物修复[J].科技信息. 2010（28）

[2]杨秋红，吕航，宋倩，但德忠.土壤污染的生物修复技术及其研究进展[J]. 资源开发与市场. 2009（08）

[3]Mullainathan L，Arulbalachandran D，Lakshmanan G MA，et al. Plant Archives . 2007

[4]周启星，宋玉芳等著.污染土壤修复原理与方法[M].科学出版社， 2004

[5]王世明，李天石，贾鸿社.矿产开发的土壤污染和生物修复技术[J].矿业安全与环保. 2004（06）

[6]郭观林.东北黑土重金属污染发生机理及健康动力学研究[D].中国科学院研究生院（沈阳应用生态研究所） 2006

[7]林莉.典型化工污染土壤的微修复技术研究[D].华中科技大学 2010

[8]吴春发.复合污染土壤环境安全预测预警研究[D]. 浙江大学 2008

原位生态修复技术范文第3篇

摘要：本次研究以城市工业污染作为主题，探讨与其相关的污染场地类型及土壤修复技术研究进展问题。首先对我国城市工业污染场地的类型进行了简要说明，并结合当前几种土壤修复技术的应用及研究趋势，对主题展开具体论述。

关键词：城市工业；污染场地；土壤修复；技术研究

1引言

在改革开放政策下，我国经过多年快速发展，经济地位已经位居世界第二，成为世界级的超级大国；但由于发展速度快、环境治理跟进慢，因此，导致了诸多工业污染问题。从当前城市工业污染场地分析，主要包括重金属、有机污染物、复合污染三大类型；但在土壤修复技术方面方法已经开始应用多种修复技术，并在尝试创新发展，以下进行具体说明。

2城市工业污染场简述

在三大污染类型中，重金属污染有45种元素（以相对密度在5.0以上为主）；但在土壤重金属污染方面，主要由8种元素引起，具体是Cd、Cu、As、Ni、Cr、Pb、Hg、Zn。从行业分析，以冶炼、皮革、化学品、铅蓄电池制造等居多。有机物污染则集中在有机化学物方面，如石油、农药、多氯联苯、苯系物等。复合污染中有重金属-有机复合污染，以及有机物类型内、重金属类型内的复合污染等。另外，在复合污染中由于污染物之间存在交互作用，也会造成一系列难以预料的环境效应，并给污染治理工作造成极大阻碍与技术挑战。

3城市污染场地土壤修复技术研究进展分析

目前在应对城市工业污染场地造成的土壤污染问题时，多以污染源分析为主，实施针对性、综合性的治理措施。从应用与发展层面观察，土壤修复技术包括淋洗修复、热处理、土壤气提、植物修复、固化与稳定技术等。以下从常用的土壤气提技术、固化与稳定技术、植物修复技术进行具体说明。

3.1土壤气提技术

土壤气提技术以物理方法为主，具体是对土壤孔隙实施蒸汽压的降低，然后，将污染物转化为蒸汽形式，并通过气提方法完成污染治理。同时，这种土壤气提技术的应用能够以活性炭吸附法、生物处理法完成对土壤的净化处理，并实现循环利用。从应用情况看，通常以原位土壤、异位土壤、多相浸提三种技术应用为准。在气提系统下，能够实现热空气，提高轻质石油烃挥发，并使三氯乙烯、四氯乙烯类的有机卤化物得到有效挥发。以评估效果分析，也能够达到对非黏质土壤污染物的修复，其修复效果在现阶段能够达到90%。在三种技术应用中，原位与异位土壤气提技术，针对地下含水层之上的包气带效果最好，而后一种技术对于包气带、地下含水层均有显著效果。整体上能够根据亨利系数进行评估，通常在>0.01的情况下、蒸汽压>66.66时，均能够进行有效处理。

3.2植物修复技术

植物修复技术属于绿色技术，因其成本低、可原位修复、环境美学效应突出而受到好评。一般实践中以超富集植入、富集植物提取修复为准；其原理即以植物根系达到对污染物的有效控制，减少其扩散，并利用恢复生态功能完成稳定性修复，同时，在植物的代谢功能、转化功能、吸附功能下，也能够很好的实现对污染物的降解、过滤，并达到改良土壤的目的。从应用范围观察，如重金属、石油、炸药、放射性核素、农药等造成的土壤污染均可。另外，在农田土壤污染物、人工湿地、生物栖息地等治理与建设方面均有显著效果。在我国的砷、铅、铜、镍、镉、多环芳烃方面已经起到了较好效果。然而，针对超富集植物方面的一些瓶颈，需要进行匹配性的农艺性状、病虫害防治等，以此增强植物修复技术的应用效果。

3.3固化-稳定技术

使污染物在污染介质中获得固化，并处在稳定状态，可以通过固化-稳定技术完成；如应用固化稳定剂、污染土壤混合达到修复目的。从应用原理分析，它集合了化学-物理-热力学多种方法实施综合治理；具体以石灰、沥青、硅酸盐水泥等固化稳定剂为准。这种方法的应用适用于原位与异位方面的重金属污染土壤修复，对有机污染物的土壤修复则效果不明显。建议在修复过程中需要遵循因地制宜的原则；固化-稳定技术的优势在于成本低、见效快；其风险主要在于可能性的环境条件影响下，会造成污染物的重新释放，所以，在应用过程中，必要进行安全性监测评估，提高治理效果。

4展望

目前，我国已经引入诸多研发设备，但关于土壤修复技术的研究技术依然处于初步发展阶段。需要增加这个方面的知识产权保护；尤其是在引进设备、技术权限方面，价格昂贵的现状下，必要从政府投入、企业技术研发方面增加技术扶持。尤其要强化我国在组合技术方面治理水平。比如，在单一修复方法的基础上，增加对无机-有机复合污染、新老污染物并存方面的污染。另外，应该在环境修复材料研发方面扩大影响，如氧化剂、还原剂、催化剂等方面的新产品研发；政府可以通过加强对生态环境效应的监测、评估；使实际的调查研究结果，能够与当前城市工业污染场地土壤修复技术发展水平相匹配。需要说明的是，应该按照现阶段我国不同地区的污染场地类型、修复技术应用情况，鼓励更多的民营企业投入到对污染场地的治理技术研发与治理中，提高土壤修复的市场化水平，从多个面向增加修复速度、提高修复效果。

5结束语

通过上文分析可以认识到城市工业污染场地类型比较多样，修复中的技术应用存在一些瓶颈；但从现阶段的土壤修复需求分析，可开发市场潜力巨大。随着我国公共卫生与生态环保政策的持续推进，未来会在该领域引起重多企业进驻；同时，也会使我国城市工业污染场地修复速度走向快速、持续发展阶段。因此，必要借鉴欧美环境治理的一些经验，并引进相关技术；另一方面，在推动我国土壤修复技术发展的同时，应该大力推动知识产权保护，提高对修复技术创新，促进其向更好的方向发展。

参考文献：

[1]廖晓勇,崇忠义,阎秀兰等.城市工业污染场地:中国环境修复领域的新课题[J].环境科学,2014(3).

[2]陈飞,马玲,杨栗清等.园林绿化在城市生态修复中的应用[J].科技视界,2013(11).

原位生态修复技术范文第4篇

关键词：石油污染;植物-微生物修复;降解率

experimental study of microorganism and phyto-remediation for oil contaminated soil in central plains

zhang juan-juan1，2,zhang fa-wang2,chen li2,zhang sheng2, haoyan-zhen1

(1.shijiazhuang university of economics,shijiazhuang 050000,china;

2.institute of hydrogeology and environmental geology,cags,shijiazhuang 050061,china)

abstract: in order to remediate oil contaminated soil in zhongyuan oil field,micro-ecological techniques of optimized in situmicrobial communities and physical chemistry methods combined with plant were used for experimental studies on oil degradation and polluted soil remediation.in this experiment, optimized microbial populations were added into the experimental plots,and soil temperature（keep soil temperature above 25 ℃）,oxygen and other nutriments（control soil n,p,s,k,ca,mg,fe contents according to shares）were adjusted.the results showed that degradation rate can reach about 95% under oil average contents of 2 89825 mg/kg in the contaminated soil after for 99 days,which demonstrated the effectiveness of microorganism and phyto-remediation methods for oil contaminated soil in zhongyuan oil field.in addition it was discussed for feasibility application of the technique.

key words:oil contamination;microorganism and phyto-remediation;degradation rate

随着经济的快速发展，人们对石油的生产与消耗量不断增加。在石油勘探、开采、运输与加工等过程中由于操作不慎或偶然事故使相当量石油进入环境，导致土壤污染负荷日益加重［1-2］。如：80%以上的落地原油被截留在50 cm以上的表层土壤中［1］，逐渐积累导致土壤结构的破坏，影响土壤通透性，并对农作物的生长和发育造成很大的负面影响［2］。土壤石油污染的防治研究工作已受到人们的重视。如今已成立了一个全球土壤修复网络,包括北美、拉丁美洲、澳大利亚、非洲、亚洲和欧洲6个区域中心,其核心任务就是利用植物- 微生物系统原位治理污染环境,也就是植物修复( phytoremediation)［3-5］。

纯微生物方法修复缓慢，需要时间较长，往往与植物方法联合修复，辅以物理、化学方法，以微观效应改变宏观环境，即为微生物修复技术。该技术具有操作简单，费用低廉，场地适应性强，无二次污染等特点,有广阔的应用前景［6-7］。本文是在以往室内修复实验的基础上，将植物与微生物的方法联合起来，开展微生物技术修复中原油田石油污染土壤的研究，以期为石油污染土壤的生物修复提供科学依据。

1 试验区背景

试验场地位于中原油田濮阳市胡状乡原油严重污染的土地，土壤岩性为土黄色粉土土壤，土中含有少量2～10 mm的小砾石或小姜石，土壤湿容重172 g/cm3；自然含水量163%；ph为74；含盐量为1 243～18 650 mg/kg，表层土壤本底石油含量7677～5 0288 mg/kg,平均 2 89825 mg/kg。土壤下部25～50 cm，石油含量3136 mg/kg；ph为85；含盐量1 243 mg/kg。

2 试验材料和方法

① 菌剂及来源。试验菌剂，假单胞菌属（pseudomonas）、微球菌属（micrococcus）、放线菌属（actinomayces）、真菌（fungus）类的霉菌（mold）青霉属（penicillium）、毛霉（mucor）、曲霉属（aspergillus）等菌群，均为试验区油污土壤中筛选分离出的高效石油降解菌。将这些降解菌放大培养5～8 d后，测试菌液中含菌量为1011～1015个/ml，在修复工作前将培养好的菌液制剂存放于刷洗干净的25 l的6个塑料桶中。

② 配制营养液。mgso.4、nh.4no.3、cacl.2、fecl.3、kh.2po.4、k.2hpo.4。

③ 所需植物。根据刘继朝等人［8］在试验区所做的石油污染土壤修复试验效果，确定苜蓿作为本次修复植物。

④ 添加剂。麦糠麦秸、尿素和复合肥

⑤ 实验仪器： qzd-1型电磁振荡器、kq218超声波清洗器、生物恒温培养箱、高速离心机、高压蒸汽灭菌器、无菌实验室、生化培养箱、hz150l恒温摇床培养箱、奥林巴斯生物显微镜、752n紫外可见光栅分光光度计、电热干燥箱及各种化学分析用玻璃仪器。

⑥ 分析方法。石油、no.3-测定：为紫外分光光度法；nh.4+ 测定：为纳氏试剂比色法；ph： 用phb-3型ph 计；tds： 用ddb-303a 型电导率仪换算得出。土壤微生物细菌培养用《土壤微生物研究法》［9］，和参考文献［10-12］介绍的方法，细菌初步鉴定用《常见细菌系统鉴定手册》［13］中的方法。微生物鉴定：细菌按《一般细菌常用鉴定方法》［14］，真菌按《常见与常用真菌》［15］，放线菌按《链霉菌鉴定手册》［16］进行鉴定。

3 试验步骤

3.1 石油降解菌的分离与优选

自然界的物质循环微生物细菌的生化作用是非常重要的一环，碳的循环也不例外。许多细菌就是碳循环的主要驱动因子之一，机理就是在细菌的作用下，将碳氢化合物降解为co.2和h.2o的整个过程，也是自然界对石油污染的自净功能的生态效应，对土壤和地下水环境保护具有一定的实际意义。据此用细菌的选择性培养基和富集培养基，对中原油田濮阳徐镇镇一废弃采油井石油残留污染土壤的样品进行菌种、菌群的培养分离，选择优化出实验用降解土壤残油的菌种、菌群。本次试验选择优化出的细菌初步鉴定主要为：假单胞菌属、微球菌属、放线菌属、真菌类（毛霉、曲霉）等等菌群。

3.2 试验步骤

第一步，将待修复的场地经过拖拉机2次翻耕，3次旋耕，并平整；第二步，按10 500 kg/hm2，将准备好的麦糠麦秸均匀的撒到土壤表层，将尿素和硝酸磷钾复合肥均匀撒到修复土壤表层（尿素750 kg/hm2、硝酸磷钾复合肥375 kg/hm2），用拖拉机进行旋耕，深度尽量控制在25 cm左右；第三步，将配置好的菌剂用喷雾器按750 l/hm2均匀的喷洒在试验区（0.027 hm2）；第四步，按每亩750 l/hm2将配置好的营养液，用喷雾器均匀的喷洒在试验区；第五步，利用拖拉机反复旋耕，翻耕深度尽量控制在25 cm左右，使得修复土壤与麦糠麦秸、化肥、菌液和营养液混合均匀；第六步，将准备好的苜蓿籽播种在试验区；第七步，定期取样，测试修复土壤中石油含量、ph、含水量、土壤易溶盐、nh.4+ 、no.3-，取样方法采用同一深度的梅花状5分法，即在试验区内的东西南北中方位的同一深度各取同样量的土壤样，混合均匀后再行测试。

4 试验结果与讨论

4.1 修复土壤中菌群分布状况

在修复后第99 d分析试验区土壤微生物数量分布，结果见表1。

table 1 distribution of microbes numbers in soils samples after 99 days

试验前7.1×1053.6×1037.6×1052.8×1031.8×1041.8×102

试验后4.7×1085.5×1072.6×1071.6×1052.9×1055.2×103 由表1看出，修复后比修复前的嗜油菌高，其原因在于撒入的菌液含有大量的嗜油菌，且修复土壤中经过一段驯化能产生代谢污染物的能力,使原本不能够转化或转化非常慢的污染物被代谢降解,微生物的这种适应性促使嗜油菌数量增加［17］。

4.2 修复土壤中石油的去除率

分别在播种的第0 d(当天)、3 d、10 d、18 d、28 d、36 d、44 d、76 d和99 d取土壤样品测试，结果见表2。

table 2 results of oil contents and removal rate with time in the soils of plot

试验天数/d0310182836447699

石油含量/(mg·kg-1)2 898.2560.38155.0118.9848.2467.5648.63113.318.36

去除率（%）097.9294.6595.8998.3497.6798.3296.0999.37 由表2可知，第3 d降解率就达到了97%，这是由于加入的营养液、化肥、麦糠麦秸以及翻耕等综合作用，为原有土壤中的微生物提供了营养物质和氧气，激化了原有土壤中微生物对其中的石油的降解作用，修复至99 d时降解率达9937%，说明植物对污油土壤起到修复作用，这是因为苜蓿草中有根瘤，能为根部提供氮素营养可增加土壤细菌的活性，从而增加了其降解率。

4.3 修复过程对下层土壤的影响

修复第99 d，对试验区下部土壤50 cm深度处取样测试石油含量、易溶盐、nh.4+ 、no.3-、cl-含量，结果见表3。

table 3 oil contents,contents of soluble salt,nh.4+ and no.3-in plot after experiments

mg/kg污染物石油易溶盐nh.4+no.3-

修复前（对照）313.61 2439.1831.23

修复后700.061 190350.045.17 由表3可见试验区下部土壤石油含量有明显的增加，其他对照试验区像黑麦草试验区、黑麦草和苜蓿混合试验区中石油含量和初始相同深度土壤残油含量变化都不大，可能是取样时取到了石油团块，从而反映出土壤中石油的不均匀性；易溶盐、no.3-含量也可看出变化不是很大，也就是说no.3-氮、磷等易溶盐营养物质只有极小部分随水而进入下部土层。但是nh.4+的含量增高较大，有可能是种植苜蓿草的固氮作用，使加入的大量化肥进入下部。该结果为今后此类修复工作对营养物质的要求和添加方法具有重要的意义。

4.4 植物-微生物修复技术的控制因素

植物-微生物修复技术是利用原位土著微生物菌群，辅以物理和化学方法与苜蓿相结合的，应用该技术的关键是优化的微生物和地质环境的相互结合、相互依存、相互控制和调控。控制因素主要有温度、水、氧气、营养元素、地质环境的改善等等，该技术可用于环境的原位治理与保护，提高元素的转化，降解有毒、有害物质，以促进营养物质更易被生物所吸收。

4.4.1 土壤温度的调控

温度是影响微生物生长与存活重要因素之一，微生物的活动强度、生化作用都与此相关。温度的过高或过低都可抑制生长或导致微生物死亡，环境中的微生物均在一定的温度范围内生存，温度的适中可使细菌细胞中的生物化学反应速率加快。试验区强化的微生物菌群大多为中温微生物（13 ℃～45 ℃）， 25 ℃～38 ℃为最适生长温度。通过测试修复阶段地表的最高和最低温度显示，该地区地表最高温度在7月至9月大多为35 ℃以上，最低温度均大于20 ℃，昼夜温差不大。因此不用调控试验区土壤温度，修复效果也是很好的。但是如在其它季节就需要采取措施增温保温等。通过此次修复过程，也可得出在该地区开展微生态修复技术的最佳温度时期应在每年的6月下旬-9月中旬，使土壤温度保持在25 ℃以上，能保证微生物细菌的活力和繁殖力。

4.4.2 土壤中氧的调控

氧的供应成为微生物细菌降解有机物过程的重要调控因子之一。环境条件的调控包括氧气的供给，供氧量的多少能影响微生物细胞内许多酶的活性和细胞的呼吸作用，控制着微生物的生长和对有机物的降解能力。本次修复主要从4个方面对土壤氧的供给进行了调控，首先是充分翻耕试验土壤层，使其充分与大气混合。其次是保证试验土壤具有一定的含水量，使含水量保持在20%左右，水中提供的氧。另外，试验区土壤中添加了麦糠麦秸，该类添加剂不仅廉价易取，并能为土壤补充营养素，而且对修复层土壤进行了改良增大了蓬松性和通透性，使空气中的氧容易进入。加入的含氧营养元素k.2hpo.4、kh.2po.4、mgso.4·7h.2o、nh.4no.3、no.3-等也提供了大量的氧。上述调控措施为微生物降解土壤中的石油提供了充分的氧源。保证了微生物细菌在降解土壤中石油所需要的氧气。

4.4.3 营养元素的供给

营养元素是参与微生物细胞组成、构成酶的活性成分、物质运输系统以及提供生理活动所需的能量。微生物细胞的组成主要元素是c、h、o、n、p等等，其中c、h来自有机物如石油污染物。氧来自水和空气及其他调控的氧源。而氮和磷及s、k、ca、mg、fe微量元素等等作为营养物质需要进行补充和调控。因此，利用配置的营养液对试验区土壤进行了n、p、s、k、ca、mg、fe等元素的补充和调控；同时，尿素和复合肥中也含有所需的大量营养元素，以及添加的麦糠麦秸也补充其他生物素和营养盐。

5 结论

通过对石油开采区输油管线爆裂油层高盐水和原油严重污染的土壤的原位微生物与苜蓿草共同修复技术方法的实施应用，利用强化原位微生物菌群和种植苜蓿草辅以物理和化学方法与土壤环境相结合的生物生态技术，对修复区进行了土壤温度、水、氧气、营养元素、地质环境因素等等的调控，对土壤中残油的降解与修复实施，修复结果显示，土壤中修复初期平均石油含量在2 89825 mg/kg时，经过99 d的原位微生物修复，土壤中石油含量降解可达95 %以上。验证了微生物细菌与苜蓿草共同修复技术在中原油田土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性；并得出了该地区利用微生物生态修复技术的最佳时期应在每年的在6月-9月，通过调控可使温度在25 ℃以上；验证了本次试验调控添加的营养元素和土壤环境的改善是比较适度的，方法是可行的。但用于野外大面积修复还有待完善。它不仅可以在原位有效地修复土壤、包气带和阻控地下水的石油污染，而且还可以增加土壤的肥力改善土壤环境，尚无负面作用，对修复污染的土壤和农作物增产都具有重要意义，也是从根本上修复和治理土壤石油大面积污染的有效方法之一。

参考文献:

［1］ 陈鹤建.原油在土壤中的渗透及降解规律［j］.油气田环境保护.2000,10(4):14-15.(chen he-jian.permeability and degradation rule of crude oil in the soil［j］.environmental protection of oil and gas fields,2000,10(4):14-15.(in chinese))

［2］ 吕志萍,程龙飞.石油污染土壤中石油含量对玉米的影响［j］.油气田环境保护,2001,11 (1):36-237.( l zhi-ping,cheng long-fei.the influence on corn growth caused by petroleum concentration of soil contaminated by petroleum［j］.environmental protection of oil and gas fields,2001,11(1):36-237.(in chinese))

［3］ 王鸣刚,任小换,刘晓风,等.植物修复重金属污染土壤的机理及其应用前景［j］.甘肃农业大学报,2007,42(5):108-113.( wang ming-gang,ren xiao-huan,liu xiao-feng,et al.the mechanism and prospects of phytoremediation to heavy metal contaminated soil［j］.journal of gansu agricultural university,2007,42(5):108-113.(in chinese))

［4］ chaney r l,minnie m,li y m.phytoremediation of soil metals［j］.cur rent opinion in biotechnology,199,( 8):279-284.

［5］ adr iano d c,wenzel w w,blumw e h.role of phy tormedia tion in the establishment of a global soil remediation network［a］.proceedings international seminar on use plants for envirtonmental remediation［c］.tokyo:1997.3225.

［6］ sanjee mishra,jeevan jyot.2001,in situ bioremediation potential of an oily sludge-degrading bacterial consortium［j］.current microbiology,43:328-335.

［7］ josel r gallego,jorge loredo,juan f l lamas.2001,bioremediation of diesel-contaminated soil:evaluation of potential in situ techniques by study of bacterial degradation［j］.biodegradation,12:325-335.

原位生态修复技术范文第5篇

关键词：矸石山　土壤复垦　生物修复

煤矸石是我国煤矿区最主要的固体废弃物，占据大量土地［1］。统计显示，我国煤矸石山约有1，500座，占地面积超过1.33万hm2，每年新增占地300―400　hm2　［2］。矸石山不但污染环境，而且容易诱发地质灾害［3］，对居民财产与生命安全构成极大威胁。重建和恢复退化生态系统，是矸石山复垦的关键［4］。矸石山植被立地条件较差［5］，运用生物技术治理矸石山，不仅费用低，而且具有可观的经济，社会和生态效益。本文对生物修复技术在矸石山复垦中的应用研究动态，矸石山复垦的限制因子，矸石山生物修复的概念与机理、技术特点与分类、存在的问题与展望等进行了探讨。

1.　矸石山复垦的限制因子

矸石山风化层熟化程度是复垦成功与否的关键。其限制因子包括风化层厚度，表层风化物的水分状况、养分状况、盐分、　pH、温度、重金属含量等［6］。风化层厚度是影响表层矸石风化物质地、孔隙、水分等的决定性因素。风化层薄、孔隙多、持水性差，水分往往是矸石山植物生长的主要限制因子。风化层养分缺乏，N、P、K和有机质含量极低是复垦失败的重要原因。风化层往往呈碱性，局部呈酸性，不利于植物的生存。风化层含盐量极高，在局部半干旱地区水溶性总盐量达到1.2g/kg以上，极大限制了植物的生存。矸石山温度极高，夏日局部可达50度以上，灼伤植物根系，导致植物死亡。土壤重金属含量较高，使很多植物无法存活。另外，风化层土壤动物和微生物极少，无法完成土壤熟化的自然演替过程。

2.　矸石山生物修复的概念与机理

概念：利用矸石山土壤中原有的或引入的功能生物体，包括植物、动物和微生物，单独地或联合地吸收、降解或转化土壤中的污染物，使污染物的浓度降低到可接受的水平或将污染物转化成无害物质，并恢复土壤功能的过程或技术。

机理：利用植物、动物和微生物等修复技术转移、吸收、降解或转化矸石山场地中的污染物，或阻断污染物对受体的暴露途径，使污染物稳定化、低毒化或无害化，使污染物对暴露人群的健康风险控制在可接受水平，从而恢复污染矸石山土壤使用功能，保证开发利用的安全性。

3.　矸石生物修复技术特点与分类

特点：矸石山生物修复可现场进行，减少了人体直接接触污染物的机会；常以原位方式进行，对污染位点的干扰或破坏达到最小；可永久性地消除污染物，无二次污染隐患；降解过程迅速，费用低，只是传统物理、化学修复费用的30％―50％；可与其他处理技术结合使用，处理复合污染。

分类：按照处理地点可分为原位生物修复和异位生物修复。按照应用生物种类分为植物、动物和微生物修复。植物修复技术应用较为广泛，包括植物提取，植物挥发，植物过滤和植物钝化。根据污染物种类，分为有机污染、重金属污染和放射性污染修复技术。

4.　生物修复技术在矸石山复垦中的应用研究动态

赵广东等［7］发现植物措施配合生物肥料，菌剂和保水剂能明显提高煤矸石山肥力。魏忠义等［8］发现林灌种植改善了矸石山保水特性和表层风化物的酸度，提高了表层风化深度和风化物颗粒组成。王丽艳等［9］证实种植植被可使矸石山土壤容重，土壤持水量和孔隙度明显改善。胡振琪［10］认为采取适当的配土和配肥技术可以极大提高矸石山绿化植物成活率。冯凤玲等［11］研究发现蚯蚓能提高植物生物量和土壤重金属生物有效性。李建华［12］研究表明双接种VA菌根真菌和根瘤菌能显著提高三叶草的根瘤数量、鲜重和固氮酶的活性。

Robert　R.　D.等［13］研究认为至少积累750kg/hm2的包括煤矸石在内的煤矿废弃物，才能保证在上面正常生长的植物不依赖外部氮源供给。Heribert［14］研究发现土壤熟化的关键是快速改善和增加土壤的生物活性。Peter　S.［15］研究表明向紫砂页岩土壤中添加氮磷钾肥料和秸秆还田，可以极大增加土壤肥力，提高土壤的熟化速度。

5.　问题与展望

问题：单独使用生物方法，效率较低，交叉学科技术引入较少；能修复多种污染物或适合多种污染环境的土壤改良材料或生物研究不足；植物根系与根际矿物质及其他污染物的作用机制不明确；异域引入复垦先锋植物，可能对当地生态环境带来灾难；经济效益不明显，社会资金倾斜度不高。

展望：增强学科交叉技术发展与运用；加强微生物、植物、动物联合修复技术在矸石山生态复垦中的应用研究；加快矸石山土壤改良生理生化及分子生物学机制研究；加快目标植物筛选和相关数据库的建立；发展适合大规模应用的低成本的矸石山生物修复技术；加强矸石山生态复垦环境安全性评价研究。

参考文献

[1]　许丽等，煤矸石废弃地复垦研究进展，中国水土保持学报，2005（9）：117―122

[2]　芮素生.煤炭工业和可持续发展与环境，煤炭工业出版社，1994

[3]　彭德福.我国土地复垦与生态重建的回顾与展望，中国土地科学，2000（1）：13―15

[4]　李贵宝，尹澄清等.城市污泥对退化森林生态系统土壤的人工熟化研究，应用生态学报，2002，13（2）：159―162

[5]　高建钰等，煤矸石山立地条件与林业复垦研究，山西林业科技，1999，3（1）：18―21，45

[6]　魏忠义，王秋兵.大型煤矸石山植被重建的土壤限制因子分析.水土保持研究，2009，16（1）：179―182

[7]　赵广东，王兵等.煤矸石山废弃地不同植物复垦措施及其对土壤化学性质的影响.中国水保持学报，2005，3（2）：65―69

[8]　魏忠义，胡振琪等，煤矸石山植被绿化措施对煤矸石风化物理化特性的影响，安徽农业科学，2007，35（36）：11929―11930，12033王志亚等，煤矸石复垦工程中绿肥牧草对矸石风化层生态环境影响，土壤学报，1996，33（3）：317―321

[9]　王艳丽，韩有志等.不同植被恢复模式下煤矸石山复垦土壤性质及煤矸石风化物的变化特征，生态学报，2011，31（21）：6429―6441

[10]　胡振琪.半干旱地区煤矸石山绿化技术研究，煤炭学报，1995，20（3）：322―324

[11]　冯凤玲，成杰民等.蚯蚓在植物修复重金属污染土壤中的应用前景，土壤通报，2006，37（4）：809―814

[12]　李建华，郜春花等.菌剂与肥料配施对矿区复垦土壤白三叶草生长的影响，中国生态农业学报，2011，19（2）：280―284

[13]　Robert　R.D.et　al.　Ecosystem　development　on　naturally　colonized　China　clay　waste，vegetation　changes　and　overall　accumulation　of　organic　matter　and　nutrients，Journal　of　Ecology，1981，69∶153―161