强化微生物修复石油污染海洋的研究进展

海洋石油污染使石油烃(Petroleum hydrocarbons,PHCs)成为海洋重要有机污染物.快速有效清除石油污染物是当前急需解决的海洋环境问题之一.利用石油烃降解菌(Petroleum hydrocarbon-degrading bacteria,PHDB)进行的原位微生物修复是一种对环境友好且较经济的清除石油污染场所和管理海洋表面溢油的有效技术.本文综述了石油烃降解菌的特性和对环境的适应性.重点分析探讨了引入外源微生物,投加生物表面活性剂、添加营养物质和增加溶解氧含量、采用微生物固定化技术等方法强化原位微生物修复石油污染海洋的机制和研究进展.展望了海洋石油污染微生物修复领域的研究前景.     

生物强化技术及其在污水处理中应用研究评述

在传统废水生物处理过程中,难降解有机污染物的存在和外界环境的变化会抑制土著微生物的活性,从而影响废水处理效果。生物强化技术是向生物处理系统中引入特定的高效降解功能微生物,通过微生物自身所具备的降解机制对污染物质进行降解,达到有效处理废水的目的。相较于传统生物处理法,生物强化技术能更好地提高难降解污染物处理效果,维持系统的稳定性,减少污泥的产生,缩短系统的启动时间,并可以使系统表现出良好的抗冲击负荷能力。目前生物强化技术研究主要集中在高效菌群对难降解有机污染物的高效降解作用和优势菌种对于极端环境的耐受能力等方面。文章综述了生物强化技术的作用机理,主要有高效菌通过自身携带的降解基因或分泌的降解酶对污染物质的直接降解作用、微生物的共代谢作用和群体感应作用;介绍了生物强化技术中优势菌种的3种获取方式,分别是从自然界中直接进行驯化筛选、构造基因工程菌以及通过水平基因转移获取的方式;论述了生物强化技术的作用形式,包括直接将微生物投加到目标水体中、应用微生物固定化技术和研制生物强化菌剂进行投加的3种方式;另外还总结了近几年来生物强化技术在景观水体、土壤修复、产能和水处理等方面的应用,最后阐述了生物强化技术研究存在问题和新路径。     

表面展示技术在污染环境生物修复中的应用

革兰氏阴性细菌、革兰氏阳性细菌和酵母中已建立多个表面展示短肽和蛋白质的系统.在微生物细胞表面展示外源蛋白对污染环境的生物修复有着重要的意义.展示金属结合蛋白(肽)的微生物可用于污染土壤和工业废水的净化,展示有机磷水解酶的微生物将用于有机磷污染物的脱毒.微生物表面展示技术将成为污染环境生物修复的有效策略.这一技术的研究还是一个新领域,要使其得到应用还有许多问题需要解决. 参38     

有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素及优化措施

生物修复技术因其费用低、对环境不产生二次污染而被视为是一项具有广阔发展前景的技术。然而,一些强疏水性的有机污染物,生物可利用性很差,严重阻碍了其生物降解效率。电动与微生物联合修复技术(电动-微生物修复),在顽固性有机污染物的去除方面表现出巨大潜力。电场的施加可向土壤中分散外源物质、营养物质和微生物;或通过增强土壤中有机污染物与降解菌的传质过程,提高难降解有机物的生物可利用性;还可诱使土壤中的污染物产生电化学反应,增强污染物的去除效果。文章对有机污染土壤的电动-微生物修复过程的影响因素及优化措施进行了综述。文章认为,影响电动-微生物修复效率的因素主要有电场强度、污染物的生物可利用性、污染物结构和性质、微生物种群以及环境因素(如土壤pH值、土壤类型、营养物质、含水量等)。因此,在实施修复的过程中应根据污染场址的电化学特性选择合适的电流或电压梯度;另外,可通过施加表面活性剂、助溶剂或螯合剂,构建微生物群落,以及优化土壤环境条件,如调整土壤pH、提供营养物质、电子受体、共代谢基质等方式优化有机污染土壤电动-微生物修复的过程。深入研究有机污染土壤电动-微生物修复过程中的影响因素和优化措施,有望为电动-微生物修复技术在有机污染土壤的场地修复及过程调控中的应用提供一定的理论依据。     

土壤原位修复技术研究与应用进展

土壤原位修复技术是指不经挖掘,直接在污染场地就地修复污染土壤的土壤修复技术,具有投资低,对周边环境影响小的特点,是土壤修复的研究热点。土壤原位修复技术主要有淋洗,气相抽提（SVE）,多相抽提（MPVE）,气相喷射（IAS）,生物降解,原位化学氧化（ISCO）,原位化学还原,污染物固定,植物修复等。淋洗法主要用于治理高渗透性土壤中的重金属和难挥发降解的有机物。土壤气相抽提和喷射技术适用于处理土壤中的易挥发污染物,并有常与加热技术,生物处理技术等联用,可以起到促进污染物挥发,增氧促分解的作用。多相抽提法主要用于治理存在大量非水相流体的污染场地,可将土壤中有机相污染物直接抽出。生物降解有生物好氧降解、生物厌氧降解、生物还原降解多种,降解方式由污染物种类和地质条件决定。化学方法可将污染物氧化或还原为低毒无毒物质,周期一般较短。固定污染物可以直接加入药剂反应生成沉淀,也可制造合适条件使微生物生成可沉淀重金属的离子。植物修复主要用于富集重金属,成本低廉,但富集了重金属的植物体的有效利用尚待进一步研究。土壤原位修复需要因地制宜,灵活结合工期、污染情况、地质条件、地面设施等,得出最经济实用的修复方法,并在辅助提高技术上展开更多研究,使原位修复技术更经济有效。     

土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

凤仙花种子包衣载体固定化微生物修复石油烃污染土壤的效应

土壤石油烃污染已成为全球环境问题之一。生物修复技术具有绿色、低碳、低成本的显著优点,发挥植物和微生物的协同作用是提高有机污染土壤修复效率的重要途径。为了提高植物在污染土壤中的存活率以及保持微生物的活性,以观赏园艺植物凤仙花(Impatiens balsamina L.)作为修复植物,结合种子包衣技术和微生物固定化技术,使用包衣材料海藻酸钠10.0g·L^-1膨润土35.0 g·L^-1以及生物炭8.00 g·L^-1,交联剂氯化钙50.0 g·L^-1,采用包埋-交联法先对凤仙花种子包衣处理,然后以凤仙花种子包衣为载体固定化石油烃高效降解菌琼氏不动杆菌(Acinetobacter junii,Hsr2a),通过盆栽试验,研究在总石油烃(Total petroleum hydrocarbons,TPHs)质量分数为10.4 g·kg^-1的条件下,凤仙花种子包衣载体固定化微生物对土壤TPHs去除率的影响。结果表明,经过40 d盆栽修复,包衣处理的凤仙花较裸种凤仙花植物长势更好。通过对比不同...     

植物浮床-微生物对污染水体的修复作用

在唐山市南湖公园进行了植物浮床-微生物修复富营养化水体的研究.研究结果表明:凤眼莲Eichhomia crassipes、美人蕉Canna indica Linn、鸢尾Iris tectorum Maxim是较好的修复污染水体的植物,因为它们既有良好的修复效果又有良好的观赏价值.将人工填料悬挂于植物浮床下,形成植物和微生物相结合的修复系统,其修复效果明显好于单独植物修复技术,因此温度较高时用植物和微生物共同结合的生物修复技术修复水体污染;秋末冬初温度较低时,植物开始死亡,必须将植物收割,以免植物残体造成二次污染,此时用固定化氮循环细菌(INCB)和水体中原有微生物相结合的技术来修复水体的污染.应用这些技术经过为期3 a的修复试验,南湖公园的水体由地表水劣Ⅴ类恢复到了Ⅲ类标准,基本解决了南湖公园水体的污染问题.     

固定化微生物脱氮技术进展

:氮污染已日益严重 ,但现有的生物脱氮技术存在许多问题。因此世界各国研究者纷纷研究改进技术 ,硝化细菌和反硝化细菌固定化生物脱氮是其中一个主要的研究方向。文章综述了固定化微生物脱氮技术的研究进展 ,包括固定介质、主要的固定化方法和技术以及固定化微生物在废水生物脱氮方面的应用。     

典型POPs的生物降解修复技术研究与发展

生物吸附与降解是解决持久性有机污染物（POPs）最有潜力的方法之一,有必要介绍利用微生物把目标污染物转化为易降解的物质甚至矿化的POPs修复原理及其技术。对此,概述了近年来国内外基于微生物通过膜融合、胞质融合和核融合形成能够降解POPs的杂种细胞的细胞融合技术;基于降解性质粒的相容性,把能够降解不同污染物的质粒组合到一个菌种中,形成多质粒的新菌种,使微生物由于代谢途径的改变能够矿化POPs的基因工程菌构建技术;基于通过某些载体把酶固定于其中实现活性稳定、可以回收及可重复利用的酶固定化技术,以及基于降解菌活性酶分子亚基置换、降解菌活性酶的定点突变、降解酶的体外定向进化这几方面的酶构建技术;进一步分析基于分子生物学提高POPs生物修复能力的原理,指出经生物技术改造的工程菌和固定化酶未能进入实际应用的障碍所在。以多溴联苯醚（PBDEs）的微生物细胞吸收和降解机理作为典型POPs生物修复的案例,强调生物降解的过程强化需要建立多尺度上功能方面的适合;提出了分子生物学与基因工程学的结合在解决POPs环境污染方面未来的基础科学问题与研究思路。综合上述,典型POPs的生物修复技术的构建需要考虑宏观污染物协同降解的工艺理论,在基因水平、分子水平、反应器水平及工程水平上追求更高功能方面的适合。     

超临界流体萃取在研究土壤和沉积物结合态残留中的应用

许多有机污染物在土壤和沉积物中形成持久稳定的结合态残留；结合态残留对土壤和沉积物的解毒过程、污染物长期分配行为、生物可用性和生物毒性都具有重要影响。为了揭示结合态残留的形成机制及其对污染物环境行为和毒理学参数的影响，从土壤或沉积物中提取出不同结合状态的有机污染物就显得非常重要。超临界流体萃取(SFE)可以实现选择性萃取，从而得到有关污染物一基体间相互作用的信息。文章介绍了SFE应用类型、超临界流体种类以及影响SFE萃取率的因素，对SFE模拟有机污染物长期吸附／解吸行为和生物可用性研究进行了论述，并认为SFE势必发展成为土壤或沉积物中结合态残留形成机理研究、土壤修复和生态风险评价的一种强有力的技术。     

植物-微生物修复石油烃污染土壤与根际微生态环境变化

石油烃作为一类持久性难降解有机污染物对土壤环境质量产生严重的危害。以天津大港油田原油污染土壤中筛选出的耐低温高效石油烃降解菌为靶细胞,以小麦、紫花苜蓿作为供试植物,利用盆栽试验,对植物-外源菌协同修复体系中的脱氢酶活性和土壤微生物多样性进行研究,分析其变化及其与石油烃降解率的关系。结果表明植物-微生物协同修复对石油烃具有较好的降解能力,其中小麦-固定化外源菌组具有最高的降解率,石油烃含量从最初的30 600 mg獉kg-1下降为24 300 mg獉kg-1,降解率为20.6%,并且其试验后期石油烃的降解率最大,远远高于其他时期,表现出良好的修复潜力。外源菌投加的初始阶段会迅速提高脱氢酶活性,然而这种影响随着降解时间延长而逐渐减弱。初期脱氢酶活性与总石油烃的降解存在较好的相关性,脱氢酶活性可以在一定程度上表征土壤石油烃的降解情况。微生物多样性与总石油烃降解也存在一定的相关性。     

Strategies to design modified activated carbon fibers for the decontamination of water and air

The rapid industrialization has induced the entry of organic and inorganic contaminants into the environment at a rate greater than environmental cleaning. As a consequence, pollutants have accumulated in environmental media, thus posing health risk for living organisms. Here, we present surface treatment strategies that modify physicochemical properties of activated carbon fibers for environmental remediation. In particular, we review metals, metal oxides and various advanced materials used for modifying activated carbon fibers. We discuss the utilization of modified activated carbon fibers for adsorption of organic pollutants and inorganic pollutants, and for the degradation of organic pollutants by photocatalysis, electrocatalysis, Fenton process and dielectric barrier discharge. We also discuss air pollutant removal, capacitive deionization, removal of inorganic ions and microbial decontamination by modified activated carbon fibers.     

污染土壤的修复技术研究进展

分析了当前我国严峻的土壤环境状况，并从重金属和有机污染物两个方面，全面介绍了当前污染土壤的各种修复技术，包括物理化学修复方法、植物修复方法和微生物修复方法等；对各种方法的修复原理、已取得的研究进展、存在的优缺点及其将来的发展趋势进行了较全面的综述和展望。文章认为，污染土壤修复将是一项非常具有挑战性同时又是一项非常有前途的修复技术，将会对人类健康和经济可持续发展发挥重要作用。     

微生物修复土壤多环芳烃污染的研究进展

多环芳烃是一类具有致癌、致畸、致突变性质的持久性有机污染物,主要来源于煤、石油等燃料的不完全燃烧,易吸附于固体颗粒表面和有机腐殖质,化学结构稳定,能长期存在于自然环境,给人类健康和生态环境带来很大的危害。中国土壤多环芳烃污染严重,因此急需寻求有效的修复方法进行治理。在众多的多环芳烃污染修复方法中,微生物修复因其低成本、高效、污染少等优点成为研究热点。科学家们从自然界中分离出了多种细菌、真菌等具有降解多环芳烃能力的微生物,并对多环芳烃的降解机理进行了探索,结果表明,微生物在代谢活动过程中能够产生酶来实现对土壤中多环芳烃的降解。细菌主要通过产生双加氧酶来催化多环芳烃的加氧反应,而真菌可以通过分泌木质素降解酶系或单加氧酶来氧化多环芳烃。两种途径均是首先通过降低多环芳烃的稳定性,使之容易被进一步降解。目前,微生物修复技术正逐步应用于PAHs污染土壤的实地修复,且已取得一定成效。文章简要介绍了降解多环芳烃的微生物,对多环芳烃的微生物降解机制进行了综述,讨论了影响微生物修复过程的因素,列举了常见的微生物修复相关技术,展望了今后的研究趋势。     

Sulfate pollution: evidence for electrochemical production of persulfate by oxidizing sulfate released by the surfactant sodium dodecyl sulfate

Environmental Chemistry Letters - There is increasing concern about contamination by surfactants that are used to extract organic pollutants during remediation of polluted soils and aquifers. For...     

Remediation technologies using cyclodextrins: an overview

Nowadays, the human activity and the modern way of life are responsible for the increase of the environmental pollution. Industrial processes generate a variety of molecules that may pollute air, water, and soils due to negative impacts for ecosystems and humans. The development of innovative remediation technologies has thus emerged as a significant environmental priority. Within this scope, supramolecular chemistry, which is a recent discipline, could provide solutions. In particular, cyclodextrins (CDs) are a family of cyclic oligosaccharides having a low-polarity cavity in which organic compounds of appropriate shape and size can form inclusion complexes. This unique property makes them suitable for application in environmental protection. Here, we review the use of cyclodextrins and cyclodextrin derivatives in remediation technologies. Accordingly, the present review shows the advantages of using CDs in soil, groundwater, wastewater, and atmosphere remediation. Resulting processes are highly versatile, since the complexing ability of CD is applicable to a wide range of pollutants. They may also been referred to green processes, according to the CD innocuity. Moreover, as inclusion phenomena correspond to reversible equilibriums, a major trend in the CD environmental application field is to develop methods, which combine supramolecular chemistry and irreversible processes, as advanced oxidation or biodegradation. Such processes might lead to a complete remediation of pollutants and eventually to the CD recycling.     

土壤环境污染化学与化学修复研究最新进展

概述了不同历史时期重点涉及的土壤污染物以及近年来出现的4大类新型污染物,论述了土壤环境中化学污染物的动态与归趋以及相关科学问题及今后的研究重点,介绍了在评价土壤环境中污染物(特别是有机污染物)生物有效性的方法体系方面取得的重要进展,分析了污染土壤化学修复各种方法的化学原理以及为降低成本而实施的工艺强化和技术创新方面的最新突破.     

An emerging market for groundwater remediation in China: Policies,statistics, and future outlook

There is a rapidly emerging and potentially huge market for the remediation of contaminated groundwater in China. The Chinese government published a Water Action Plan in April 2015, a Soil Action Plan in May 2016, and a draft Soil Pollution Prevention and Control Law in June 2017. All of these new policies and regulations put pressures on local governments and contaminated site owners, obliging them to conduct site investigation and to cleanup contaminated groundwater. The Chinese population in northern regions heavily depend on groundwater, with nearly 70% of water supply coming from aquifer sources in the Beijing-Tianjin-Hebei region. However, poor groundwater quality due to natural geochemical background and anthropogeic pollution is a serious concern, with poor or very poor quality water observed in nearly 80% of groundwater monitoring wells in 17 northern provinces. Shallow groundwater in many areas has been contaminated by toxic pollutants such as heavy metals and chlorinated organic compounds. There is an urgent need to better understand the situation and to conduct groundwater remediation at contaminated sites. The Chinese government is investing heavily in the research and development for groundwater remediation, which is expected to greatly add to the quality and quantity of groundwater remediation projects in the near future.