基于专利申请分析的有机磷农药污染土壤修复技术研究进展

有机磷农药（organophosphorus pesticide,OPP）的生产量和使用量高,但回收率与利用率低,且毒性较强,土壤累积量大、污染面积大,已严重威胁人类健康与生态系统平衡,因此OPP污染土壤的修复是健康土壤行动的重要内容.以专利分析为切入点,分析我国2010-2021年OPP污染土壤修复相关申请专利,梳理该方面技术发展情况,综述生物、物理、化学主流技术修复OPP污染土壤现状.分析发现,专利时空分布、隶属分布等反映了该领域技术的现状与需求,利用磷酸水解酶、木霉属、假单胞菌属、芽孢杆菌属等微生物对OPP进行水解、共代谢的生物修复技术,应用生物刺激、化学氧化、光催化等化学修复技术,以及联合修复方法为当前OPP污染土壤的主流修复方法.现有修复技术受环境、修复材料与污染土壤的相互作用变化等影响,未来仍需进一步研究OPP在土壤-生物系统中的降解作用及其物理、化学、生物降解机理,明确OPP与其代谢产物的运输、扩散、转移途径;并将理论研究应用于实际修复工程,加大原位修复技术研发力度,根据污染场地环境、土著微生物、土壤污染程度选择合适的修复技术方案,以促进有机磷污染土壤修复行业的发展.（图...     

石油烃污染土壤联合修复技术研究进展

随着石油的开采和使用,土壤石油烃污染的问题已经十分严峻,研究绿色、高效、低成本的修复技术对于污染土壤修复具有重要意义.通过总结了物理、化学和生物修复技术对石油烃污染土壤的修复效果、影响因素以及优缺点,并针对以上技术的局限性,归纳整理电动-化学氧化、电动-微生物修复、表面活性剂淋洗-生物修复、预氧化-生物修复、植物-微生...     

生物修复技术研究进展

生物修复在治理受有毒有害有机物污染的环境的作用日益突出，因而生物修复的研究愈加受到重视。文中对生物修复的发展情况进行了综述，涉及生物通气法、生物注射法、污染地下水及其上部污染土壤的生物修复系统、地耕处理、植物生物修复、堆肥法、生物反应器和厌氧处理等方面．同时就遗传工程微生物系统等方面研究对发展生物修复技术的意义作了展望．     

微生物砷代谢机制的研究进展（Progress in Study of Mechanisms of Microbial Arsenic Transformation in Environment）

环境砷污染是一个全球性问题.研究砷的生物地球化学循环可以明确环境中砷的来源及其转化特征,为探索砷污染治理的方法提供参考.越来越多的研究表明,自然界中的微生物在砷的迁移转化过程中发挥了重要作用.根据微生物对砷的代谢机制不同将其分为:砷氧化微生物、砷还原微生物和砷甲基化微生物.砷氧化微生物可以将环境中的As(Ⅲ)氧化为毒性较弱并且容易被铁铝矿物吸附固定的As(Ⅴ),因此对降低环境中的砷毒性具有重要作用;微生物对砷的甲基化作用的产物通常为毒性较低的有机砷,因此也被认为是理想的修复环境砷污染的生物手段之一;然而在还原环境中,砷还原微生物却可以将游离态和结合态的As(Ⅴ)还原为毒性更强的As(Ⅲ),从而加重环境中的砷污染状况.由此可见,明确微生物的砷代谢机制及其对砷污染环境中砷迁移转化的影响,是实现生物修复砷污染环境的必要前提.论文总结了近年来国内外微生物砷代谢机制的研究进展,以期为深入研究微生物代谢砷的机理及其在砷污染治理中的应用提供参考.     

稳定同位素技术在污染环境生物修复研究中的应用

稳定同位素技术主要应用于地球化学,它是将人工合成的同位素标记特定的化合物,追踪标记物在生命活动中的变化规律,目前该项技术也广泛应用于环境微生物学、生态学、生物医学等领域.生物修复是利用存在于土壤、地下水和海洋等环境中的生物特别是微生物将有毒、有害的污染物降解为二氧化碳和水,或转化为无害物质,从而使污染的生态环境修复为正常生态环境的过程.这些降解微生物都来自于小部份可培养微生物,对于大部份未可培养降解微生物,通常在实验室条件下很难得到.而利用稳定同位素技术,如13C标记底物,收集利用该底物的微生物核酸,就可以得到具有降解作用的功能微生物,为环境污染生物修复提供重要的菌源和功能基因.环境中的许多物质都可以用SIP来标记,这些标记物主要有PLFA-SIP、DNA-SIP、RNA-SIP等,它们都可以用来在复杂样本中进行有特殊代谢功能微生物的鉴定和分析,在利用微生物进行生物修复中具有重要的意义.图2表1参42     

细菌表面展示技术及其在环境重金属污染修复中的意义

从细菌表面展示系统构成、载体蛋白的选择和细菌表面展示策略等方面综述了细菌表面展示技术及其发展,分析了它们的优缺点,指出了细菌表面展示技术用于重金属污染修复存在的问题,提出了解决问题的思路和方法。     

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。     

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.     

难降解有机物污染底质原位修复技术研究进展

随着水环境外污染源得到有效控制,底质污染逐渐成为人们关注的焦点.底质中的污染物尤其是难降解有机物可通过生物富集和生物放大等过程,进一步影响陆生生物和人类的健康.因此,对底质中难降解有机物的修复是目前所迫切需要解决的环境问题之一.基于异位修复成本较高易造成二次污染等缺点,文章针对难降解有机物污染底质,探讨了原位修复技术的研究进展,自然修复成本较低,对生态环境不产生干扰,但不适用于高浓度污染底质;植物修复操作简单,能有效防止污染底质再悬浮,但对高浓度难降解有机物耐受性较低;微生物修复适用范围广,修复效果较为显著,但菌体易流失,对环境的适应性较差.于是,固定化修复技术应运而生,固定化技术能解决传统的微生物修复存在的很多问题,但固定化载体的重复可利用性和再生性问题仍有待解决.文章最后对今后难降解有机物污染底质的研究方向进行了展望,由于污染底质多为复合污染,各取所长的联合修复技术将成为未来的研究热点.     

石油污染土壤及地下水的生物修复进展[综述]

所谓石油污染土壤的生物修复［２］（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）,是指利用微生物及其他生物,将存在于土壤、地下水和海洋中的有毒有害的石油污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术系统．它是传统的生物处理方法的延伸,其创新之处在于它治理的对象是较大面积的污染．由于现场环境的复杂性,因而产生了许多不同于治理点污染的概念和技术措施．与物理、化学土壤修复技术相比,生物修复技术具有多种优点［１,２］．ＫｕｒｏｄａＤａｎｎａＲ［３］曾以美国应用实例对生物修复技的特点进行过详细的归纳与总结：既可…     

生物修复中有机污染物的生物可利用性

论述了土壤和地下水生物修复中有机污染物的生物可利用性。污染物的可利用性对生物修复速率和生物强化效率有重要影响。生物可利用性是指土壤和地下水中的微生物或其胞外酶对有机污染物的可接近性，它受土壤理化性质、污染物和微生物性质、污染接触时问等许多因素的综合影响。污染物的介质吸附、多相分配、老化和形成非水相基质，以及土壤微生物的吸附、过滤和沉降作用降低了污染物的可利用性。促进土壤中污染物和微生物的解吸附，增强非水相基质的溶解，加速土壤污染物与微生物之间的质量传递，可以增强污染物的可利用性和生物降解的速率。施用表面活性剂和电动力学方法可有效地增强污染物的生物可利用性。     

土壤铬（VI）污染及微生物修复研究进展（Progress on Microbial Remediation of Chromium-Contaminated Soil）

在总结国内外相关研究基础上,介绍了土壤环境中铬(Cr)的污染来源、现状及其对生物的危害,阐述了Cr在土壤中的存在形态和转化机理,并重点综述了土壤重金属Cr(VI)污染的微生物修复机理:土壤中的Cr(VI)可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,从而达到Cr污染土壤修复的目的.此外,针对微生物修复过程中存在的问题,提出了提高微生物修复Cr污染土壤效果的措施,并对土壤Cr污染微生物修复的发展趋势进行了展望.     

鱼腥草对土壤中镉的富集及根系微生物的促进作用

通过采集自然条件的鱼腥草和未受污染的土壤,在实验室条件下培育,以及利用镉的筛选,培养出土壤菌悬液,研究了鱼腥草Huttuynia cordata对土壤中镉的富集作用,以及经过根系微生物处理后放线菌对富集后转移的促进作用。结果表明,根部经过微生物处理的鱼腥草地上部（土壤含镉200 mg·kg^-1）有最高的含镉浓度和最大的富集量,分别是是对照组的20倍和50倍。土壤含镉50 mg·kg^-1时,鱼腥草地上部与地下部镉富集量的比例是2.5,高于对照组（1.5）。而当土壤含镉200 mg.kg^-1时,经过处理的鱼腥草地上部与地下部镉含量之比是未经处理的2倍。所以,鱼腥草对土壤中的镉有很强的富集作用,且在根系微生物的促进下,地下部的镉能更有效地转移到地上部,大大加强植物的修复效率;且与其他的诸如添加化学螯合剂等方法相比,土壤根系微生物能更好地适应植物根系环境,更不会对土壤本身的微生态系统造成二次污染。所以研究根系环境中微生物、根系、土壤酶、金属离子等的相互影响关系,将是土壤重金属植物修复的另一重要领域。     

典型细菌、真菌、放线菌对石灰岩动态溶蚀效果比较

以从西南岩溶地区土壤中筛选出来的典型细菌、真菌和放线菌为材料,进行了微生物对石灰岩的溶蚀动态模拟实验,比较了3种不同种类微生物的溶蚀作用效果.结果表明,各实验体系的pH值、钙离子浓度均发生有规律的变化.3种典型微生物试验组对石灰岩试片的溶蚀效果均较对照组好,其中,真菌的溶蚀效果最显著,石灰岩试片失重最大,达到5.15%,实验体系中钙离子浓度最高达233mg/L.扫描电镜结果亦显示,经3种典型微生物作用后试片表面的微观形貌均发生了较大的变化,其中真菌试验组的试片形貌变化最大,溶蚀效果最好.图4参21     

Pollution and biodegradation of hexabromocyclododecanes: A review

• Bioremediation is the most cost-effective approach for degradation of HBCDs. • Bacteria or bacterial consortia are used in the cases of bio-augmentation. • Microbes combined with phytoremediation increase the remediation efficiency. Hexabromocyclododecanes (HBCDs) are the most common brominated flame-retardants after polybrominated diphenyl ethers. HBCDs can induce cancer by causing inappropriate antidiuretic hormone syndrome. Environmental contamination with HBCDs has been detected globally, with concentrations ranging from ng to mg. Methods to degrade HBCDs include physicochemical methods, bioremediation, and phytoremediation. The photodegradation of HBCDs using simulated sunlight or ultraviolet lamps, or chemical catalysts are inefficient and expensive, as is physicochemical degradation. Consequently, bioremediation is considered as the most cost-effective and clean approach. To date, five bacterial strains capable of degrading HBCDs have been isolated and identified: Pseudomonas sp. HB01, Bacillus sp. HBCD-sjtu, Achromobacter sp. HBCD-1, Achromobacter sp. HBCD-2, and Pseudomonas aeruginosa HS9. The molecular mechanisms of biodegradation of HBCDs are discussed in this review. New microbial resources should be explored to increase the resource library in order to identify more HBCD-degrading microbes and functional genes. Synthetic biology methods may be exploited to accelerate the biodegradation capability of existing bacteria, including modification of the degrading strains or functional enzymes, and artificial construction of the degradation microflora. The most potentially useful method is combining micro-degradation with physicochemical methods and phytoremediation. For example, exogenous microorganisms might be used to stimulate the adsorption capability of plants for HBCDs, or to utilize an interaction between exogenous microorganisms and rhizosphere microorganisms to form a new rhizosphere microbial community to enhance the biodegradation and absorption of HBCDs.     

虾池环境生物修复作用菌的模拟应用

在模拟条件下，研究了虾池环境生物修复作用菌对对虾养殖环境中虾池有机物的降解过程，结果表明，虾池环境生物修复作用菌能明显改善虾池环境，降低有机物的含量（4d后CODMn的去除率为43.52%)。将大分子的有机物降解为小分子的无机氮等；对虾养殖池中作用菌的使用量以262.5kghm^-2为宜。图3参13     

虾池环境生物修复作用菌的分离与筛选

为修复对虾养殖环境,从山东各地虾池底泥中分离出331株细菌,通过测定其对对虾饵料降解能力,筛选到虾池有机污染物降解菌10株,这些菌能以对虾饣料为唯一碳源和氮源生长,对对虾配合饵料和蛤蜊肉具有较强降解能力（72h内CODMn去除率分别在60％和70％以上）,并可在虾池环境条件下良好生长,对养殖动物安全性试验证明,这些菌株对养殖对虾没有致病作用,且其中6株可提高对虾的成活率,这些降解菌具有快速消除虾池底部有机污染、修复对虾养殖环境的潜力。     

Bioremediation of oily sludge-contaminated soil by stimulating indigenous microbes

In situ bioremediation of oily sludge-contaminated soil by biostimulation of indigenous microbes through adding manure was conducted at the Shengli oilfield in northern China. After bioremediation for 360 days, total petroleum hydrocarbon (TPH) content was reduced by 58.2% in the treated plots compared with only 15.6% in the control plot. Moreover, bioremediation significantly improved the physicochemical properties of the soil in the treated plot. Soil microbial counts and community-level physiological profiling were also examined. Manure addition increased TPH degraders and polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) degraders in the contaminated soil by one to two orders of magnitude. The activity and biodiversity of soil microbial communities also increased markedly in the treated plot compared with that of the control. Finally, biotoxicity was used to evaluate the soils and a sharp increase in the EC50 of the soil after bioremediation was observed, indicating that bioremediation had reduced the toxicity of the soil.     

添加不同营养助剂对石油污染土壤生物修复的影响

实验室条件下研究NPK复合肥、诺沃肥和腐殖酸三种物质不同配比添加对石油污染土壤的生物修复效果.在60d的修复实验中,定期取样测定土壤含油量、总异养菌数、石油烃降解菌数和脱氢酶活性,并采用PCR-DGGE技术研究修复过程中微生物多样性变化.结果表明,NPK肥的添加和NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加能够提高土壤中微生物的数量、微生物多样性和脱氢酶活性.在含油量为84600mg.kg-1的土壤中,添加营养助剂的处理60d后石油烃降解率为31.3%—39.5%,不添加营养助剂的石油烃降解率仅为3.5%.NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加对石油烃的降解率要高于NPK肥的单独添加(高8%),其原因可能是诺沃肥-腐殖酸能够有效提高土著微生物的活性,增加微生物的多样性,增强石油烃的降解.