什麼是原位微生物修復

A. 土壤中石油污染物微生態修復原位試驗研究

一、試驗點的選擇

野外試驗的場地選擇在陝西省延安市安塞縣建華寺鄉孟新莊延長採油公司杏2採油場，該井場水電暢通，並且有閑置廠房，屬於延長石油公司杏子川採油區，距安塞縣城30km(圖6-9)。

圖6-9 安塞杏子川杏2採油場位置圖☆為杏2井位置

在試驗過程中，水源是必需之物，一方面試驗土層中要不斷加入水，以便達到試驗要求的最低含水量;另一方面測試樣品時，需要水來稀釋樣品、刷洗器皿等。同時，試驗中需要測試的土壤樣品數龐大，若帶回室內測試，不僅費時費工，而且需要運輸，增加了試驗的錯誤幾率。本次試驗進行了52d，試驗場地需要長期的嚴格管理。

杏2井能滿足上述條件，試驗過程便於管理，省時省力。另外，該井場的採油井正在開采，便於試驗原油的獲取。

二、試驗設計

1.優化菌群制劑的准備

首先將室內培養的菌群進行逐級放大培養，接種量按10%接種培養，降解石油細菌的富集組合培養基:

K₂HPO₄(1.0g)，KH₂PO₄(1.0g)，MgSO₄·7H₂O(0.5g)，NH₄NO₃(1.0g)，可溶性澱粉(10.0g)，CaCl₂(0.02g)，FeCl₃(微量)，蔗糖(2g)，石油(1%～5%)，水(1000mL)，pH值(7.0)。121℃滅菌30min備用。

將需放大培養的菌液制劑按比例培養足夠量，每次放大培養需要5～8d。最後在要出野外之前將培養好的菌液制劑存放於刷洗干凈的25L大塑料桶，根據需要和可能用的量准備了3大桶，共計75L。在出野外前對大桶菌液進行顯微鏡檢測，看菌群的生長及數量是否豐富。

2.實驗器材

化學試劑:MgSO₄·7H₂O，NH₄NO₃，CaCl₂，FeCl₃，KH₂PO₄，K₂HPO₄，KCl，鹽酸、酒石酸鉀鈉、石油醚、三氯甲烷等均為分析純。

實驗用石油為試驗場地下2400m采出的原油。

實驗用玻璃器皿等:150mL，250mL具塞三角瓶，125mL，1000mL磨口細口試劑瓶，50mL，25mL比色管50支一套各一套、橡膠塞、25L塑料桶，等等。

主要儀器:QZD-1型電磁振盪器、KQ218超聲波清洗器、生物恆溫培養箱、高速離心機、高壓蒸汽滅菌器、無菌實驗室、生化培養箱、搖床培養箱、萊卡生物顯微鏡、752N紫外可見光柵分光光度計、pHB-3型pH計、DDB-303A型電導率儀、電熱乾燥箱及各種化學分析用玻璃儀器。

3.測試方法

石油烴含量和NO^－₃含量採用德方提供的超聲波-紫外分光光度法，NH⁺₄含量採用納氏試劑比色法、pH值直接使用pHB-3型pH計，TDS用DDB-303A型電導率儀測得電導率換算得出。

4.試驗小區的整理和基本物理參數的測試

試驗前先對試驗小區進行平整，將表層腐殖質層挖去，然後將分成8個試驗小區:試驗1區、試驗2區、試驗3區、試驗4區、試驗5區、試驗6區、對照區、空白區等。各小區大小為120cm×120cm，各小區相間20cm，試驗設計深度0～15cm，最後至50cm，小區由西向東排列，見試驗區分布示意圖6-10。

各試驗區基本數據的採取:先將試驗區表層人為填土除去以出露原地層土壤，原土壤岩性為黃土土壤，土中含有少量2～10mm的小礫石或小姜石，土壤濕容重為1.821g/cm³;自然含水量為9.18%;pH值為8.4;硝酸鹽含量為55.3mg/kg;銨含量為8.85mg/kg;土壤本底石油含量為1.3～4.6mg/kg。

試驗區土層重量的計算:120cm×120cm×15cm×1.82g/cm³=393120g=393.12kg。

5.試驗步驟

因在試驗階段未能找到合適的石油污染場地，作為試驗研究則選擇了人為添加污染源的試驗方法。原油的施加方法:將當地杏2井采出的原油脫水後，稱取800g，用500mL分析純石油醚稀釋，均勻噴入試驗區，每個試驗區均加入基本相當的石油量。但每個區的石油含量不一定相同，只是大體差不多，以每區測試數據為准。

將均勻噴入原油的各試驗區的試驗土層，經多次翻動使加入的石油均勻混入試驗層中。而後將各試驗區准備好的試驗添加材料逐個加入，1號試區的添加劑為粉碎的鮮茅草。2號試區為雞糞與雞糞土(各50%)。3號試區為谷糠、黍糠。4號試區為麥麩。5號試區除加原油外，接種菌液制劑和營養液。6號試區與5號試區相同，只不過是與1～4號一樣均加蓋農用塑料薄膜用於保溫、保濕、防雨等。對照區僅加入原油，其他不加。空白區不加任何材料，僅作空白監測。上述試區加入添加劑後繼續翻動試驗土層使之土層混合均勻。

圖6-10 陝西安塞杏子川杏2採油場試驗區示意圖

將培養好的菌液制劑，按各試區試驗土層重的3%接種量接入，混合均勻。配製營養液，營養液的主要成分:MgSO₄·7H₂O，NH₄NO₃，CaCl₂，FeCl₃，KH₂PO₄，K₂HPO₄。配製比例以培養基成分配比為基準。

在上述准備好的試驗區加入配製好的營養液30L，試驗用水為當地淺層地下水，pH值為8.2，TDS含量為420.5mg/L。再加入約5L的地下水，使試驗區試驗土層含水量大概保持在20%以上(含水量的計算:菌液按3%計為約12kg，營養液30L，5L地下水，原土壤含水量為9.18%，共計含水量約為20.93%)。在試驗區覆蓋塑料薄膜用於保溫、保濕、防雨等。在一定時間間隔取樣，取樣方法是在各區以梅花狀取5個不同點的同一深度土樣，而後充分混合後4分法取樣測試。取樣後翻耕試驗區試驗層使其暴氣充氧，並補充一定水量保證試驗土壤含水量在20%左右。對照區加入與試驗區相同的石油量，其他不加，作為自然降解。空白區不加任何物質作為監控樣品。各區同時取樣測試，測試成分為石油量，pH值，土壤易溶鹽，含水率，NH⁺₄，NO^－₃，等等。並同時監測地表及試驗土壤溫度。試驗期完成後分別對各區試驗層下部分層取樣。

三、試驗區試驗過程及結果

(一)第1試驗區

在上述試驗區准備的基礎上，按試驗區試驗層土壤重1.4%的比例混入剁碎長為1～3cm的鮮茅草，作為添加劑。隨後將試驗區土壤翻耕均勻，按培養基成分比例調控氮、磷、鈣、鎂、硫、鐵等營養元素，用當地地下水控制試驗土層含水量在20%左右。在試驗區覆蓋塑料薄膜用於保溫、保濕、防雨等。一定時間間隔取樣，取樣方法是在該區以梅花狀取5個不同點的同一深度(15cm)土樣，而後充分混合後4分法取樣測試。測試結果見表6-16～6-19，圖6-11。

表6-16 試驗1區與對照、空白區土壤中石油含量隨時間變化測試結果

表6-17 試驗1區土壤pH值，含水率(w)與TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

表6-18 試驗後1區下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果石油含量TDS含量NH⁺含量NO^－含

表6-19 試2區土壤中石油含量隨時間變化測試結果

注:石油去除率計算以0～7d的平均石油含量為初始濃度(2318.5mg/kg)計算;第3天的數據代表性差略去。

圖6-11 試1區土壤中石油隨時間的去除率

1.微生態修復土壤中石油的去除率

由表6-16和圖6-11可知:通過野外現場實驗，得出微生態技術在土壤石油污染修復中是具有一定實效性的。試驗區在試驗初期0～7d加入的優化菌液並沒有發揮作用，也就是說室內優化的菌液應用於野外時，經過了一個適應期或是細菌的延滯期(lag phase)，本試驗區適應期在7d左右。而後進入增殖期也是對數期(logarithmic phase)。圖6-11顯示在試驗的第11天即適應期後5d去除率為40%以上，試驗至32d時則去除率達80.32%。而對照區土壤的石油含量變化不大(除去兩個異常低值基本在10%以內)，說明自然條件下，土壤中石油降解是緩慢的。空白區反映了在沒有加任何物質情況下土壤中的石油含量，但在試驗後期可能是由於試驗區和對照區與空白區相鄰又加之降雨和人為取樣活動污染了該區，造成含量有所增加。

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

環境的pH值對微生物的生命活動有一定影響，它可引起細胞膜電荷的變化以及微生物體內酶的活性改變，從而影響微生物對營養物質的正常吸收。非正常的pH值使環境中營養物質的可利用性和有害物質的毒性改變。每一種微生物的生存都有一定的pH值范圍和最適pH值。大多數細菌的最適pH值為6.5～7.5，放線菌pH值為7.5～8.0，真菌可以在廣泛pH值范圍內生長發育，如pH值在3以下或9以上仍能生長，而最適是在5～6。由表6-17的pH值監測可知，試1區因加入了一定量的磷酸鹽緩沖劑使pH值保持在7.6～8.4之間，大多在8左右，而大部分石油降解菌最適環境為偏鹼性。空白區、對照區pH值在8.1～8.9之間，比試驗區略高一些。但在此pH值范圍內對此次試驗影響不大，試1區加入的磷酸鹽主要是為微生物的生長增加營養元素。

水在微生物降解石油污染物過程中起著重要作用(媒質和氧源)，因此，要使試驗區土壤保證微生物生長繁殖的足夠水量，一般保持在20%的含水率左右。在每次取樣後加入約4%左右的水，表6-17數據顯示試驗層土壤含水量保持穩定，這為試驗效果提供了基本保證。空白區為天然變化的含水量，對照區因取樣後人為地翻耕可起到一定的保水作用，含水量略高於空白區，並沒有對土壤石油降解起到明顯促進作用。

營養元素是微生物細胞以及微生物體內生物酶的組成元素。微生物細胞的組成主要元素是C，H，O，N，P等，其中C，H來自有機物如石油污染物;氧來自水和空氣及其他調控的氧源;而氮和磷及S，K，Ca，Mg，Fe等微量元素作為營養物質需要進行補充和調控。因此，我們對試驗區土壤進行了N，P，S，K，Ca，Mg，Fe等元素的補充和調控，並利用當地鮮茅草(剁碎)作為添加劑補充其他生物元素和營養鹽。表6-17為各區易溶鹽，NH⁺₄，NO^－₃含量隨試驗過程的變化，從中可見試驗區於8月21日補充了各種營養元素。隨試驗進行，微生物活動將石油和各類元素利用、降解、轉化，土壤中含量逐漸減少。

3.試驗過程對下層土壤的影響

從測試結果可見(表6-18)，試驗1區下部土層石油含量並沒有明顯地增加。與對照和空白區對比還有些降低，說明試驗層土壤中石油沒有向下擴散或是也被降解，氮、磷等易溶鹽營養物質有一小部分隨水而進入下部土層，該結果為今後修復工作中對含水率和易溶營養的要求和添加方法具有特別重要的指導意義。

(二)第2試驗區試驗結果

在上述試驗准備的基礎上，按試2區試驗層土壤重4.3%的比例均勻混入雞糞與雞糞土各50%，作為添加劑。其他條件同試1區，試驗結果見表6-19，圖6-12。

圖6-12 試2區微生態修復土壤中石油隨時間的去除率

1.微生態修復土壤中石油的去除率

通過野外上述實驗，試2區在試驗初期0～7d加入的優化菌液同試1區一樣，也就是說需要有一個適應期，該試驗適應期在7d左右。而後進入增殖期，表6-19顯示在試驗的第11天即適應期後期去除率就達80%以上，此次樣品採集因位置不同使樣品測試結果略高。但在試驗至16d時去除率也達68%以上，當試驗至32d時則去除率達84.3%。

2.試驗土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

試驗區因加入了一定量的磷酸鹽緩沖劑使pH值保持在7.3～8.1，而大部分石油降解菌最適環境為偏鹼性，基本保證了微生物的正常生長。空白區、對照區pH值在8.1～8.9之間，比試驗區高一些，但此pH值范圍對試驗影響不大。

試驗層土壤含水量保持穩定，一般保持在20%左右，在每次取樣後加入約4%的水，調控的含水率促進了細菌的降解，基本保證了試驗效果。空白區為天然變化的含水率，對照區因每次取樣後人為地翻耕可起到一定的保水作用，含水量略高於空白區。

表6-20為各區TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨試驗過程的變化，反映出隨試驗進程微生物活動將石油和各類元素利用、降解、轉化的過程。

表6-20 試2區土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

3.試驗過程對下層土壤的影響

表6-21是試驗完成後對試2區及對照、空白區下部不同深度進行了石油，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量測試。從測試結果可見試2區試驗層的下部土層石油含量並沒有明顯地增加，與對照和空白區對比相差不多。說明試驗層土壤中石油沒有向下擴散或是也被降解，從pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量也可看出不同於對照區和空白區，也就是說氮、磷等易溶鹽營養物質一部分隨水而進入下部土層，但不影響試驗結果。

表6-21 試驗後各區下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果

(三)第3試驗區

在試驗區准備的基礎上，按試驗層土壤重1.4%的比例均勻混入谷糠、黍糠各50%的混合物，作為添加劑。其他條件同試1區，試驗結果見表6-22，圖6-13。

表6-22 第3試區土壤中石油含量隨時間變化測試結果

注:石油去除率計算以0d的石油含量為初始濃度(1886.0mg/kg)計算。

圖6-13 試3區微生態修復土壤中石油隨時間的去除率

1.微生態修復土壤中石油的去除率

通過野外現場修復試驗，可以認識和了解到地質微生態技術，在土壤石油污染原位修復是有效的。試3區在試驗初期第3天加入的優化菌液已發揮作用，也就是說室內優化的原位土壤中的細菌應用於試3區時，適應期較短，在試3區適應期為1～2d，而後進入增殖期。試驗的第3天即適應期後去除率就達62%以上，但第7天數據出現異常。在試驗至11d時去除率為76%以上，當試驗至21d時則去除率達80.62%，32d時為77.29%，11d後平均去除率為77.22%。試驗結果顯示第11天以後細菌進入穩定期，土壤中石油降解率減慢且相對穩定。

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

表6-23 試3區土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

3.試驗過程對下層土壤的影響

表6-24是試驗完成後對試驗各區下部不同深度進行了石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量測試，從測試結果可見試驗區試驗層的下部土層石油含量略有增加。與對照和空白區對比增高的量並不是很大，說明試驗層土壤中石油向下有部分的擴散。

表6-24 試驗後試3區與下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果

(四)第4試驗區

在上述試驗區准備的基礎上，按試驗區試驗層土壤重2.5%的比例均勻混入麥麩，作為添加劑。其他條件同試1區，試驗結果見表6-25。

1.微生態修復土壤中石油的去除率

由表6-25，圖6-14可知:試驗區在試驗初期0～7d加入的優化菌液並沒有發揮作用，在試驗的第11天即適應期後5d去除率就達70%以上，試驗至26d時最大去除率達88.11%，但從去除率看數據有些不太穩定，在69.52%～88.11%之間波動。其原因一是土壤石油含量不均，其次細菌作用、營養成分、添加劑的均勻程度等影響了數據的穩定性。但總的來說效果是顯著的，平均去除率可達78.15%。

表6-25 試4區土壤中石油含量隨時間變化測試結果

注:石油去除率計算以3d，7d的試驗區平均石油含量為初始濃度計算;0d的數據可能取樣不均等所至略去。

圖6-14 試4區微生態修復土壤中石油隨時間的去除率

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

試驗區pH值保持在6.6～9.0之間，大多在8以上，造成pH值降為6.6的原因，是添加劑剛剛加入後細菌發酵初期大量產酸造成。隨後細菌的生長產鹼則使環境變為偏鹼性。

試驗層土壤含水量基本保持穩定，一般在20%以上。實驗對氨氮也進行了調控(表6-26)。

表6-26 試4區土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

3.試驗過程對下層土壤的影響

從表6-27可見試驗區試驗層的下部土層石油含量增加很少，與對照和空白區對比只是淺層略高，說明試驗層土壤中石油沒有向下擴散或是也被降解。從pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量也可看出有別於對照區和空白區，也就是說氮、磷等易溶鹽營養物質有一小部分隨水而進入下部土層。

表6-27 試驗後試4區下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果

(五)第5試驗區

在試驗區准備的基礎上，將放大培養的菌液按試5區試驗層重量的3%均勻接入試驗區，隨後按培養基成分比例調控氮、磷、鈣、鎂、硫、鐵等營養液均勻加入，用當地地下水調控試驗土層含水量在20%左右。在一定時間間隔取樣，測試結果見表6-28、圖6-15。

表6-28 試5區土壤中石油含量隨時間變化測試結果

注:石油去除率計算以0d，7d的試驗區平均石油含量為初始濃度計算;3d的數據可能取樣不均等所至略去。

1.微生態修復土壤中石油的去除率

試5區的試驗初期0～7d加入的優化菌液也沒有發揮作用，也需要有一個適應期，該適應期也在7d左右，而後進入增殖期。在試驗的第11天即適應期後5d去除率就達84.6%以上，試驗至26d時最大去除率達88.99%，但從去除率看數據有些不太穩定，在64.84%～88.99%之間不等。該試驗區未加添加劑，也未覆蓋塑料薄膜，但去除效果仍較好，且平均去除率可達82.51%，說明調控措施也可行。

圖6-15 試5區微生態修復土壤中石油隨時間的去除率

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

試5區pH值保持在7.7～8.5之間，大多在8以上，造成pH值降為7.7的原因，是剛剛添加磷酸鹽類使其產生緩沖效果造成土壤pH值趨於中性。隨後細菌的生長產鹼和環境的作用則使環境變為偏鹼性。水和氨氮含量調控穩定(表6-29)。

表6-29 試5區土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

3.試驗過程對下層土壤的影響

從表6-30可見試5區試驗層的下部土層石油含量有所增加但較少，與對照和空白區對比高，說明試驗層土壤中石油向下有些擴散。從pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量也可看出有別於對照區和空白區，也就是說氮、磷等易溶鹽營養物質也有一小部分隨水而進入下部土層，就其原因是該區在整個試驗過程中未加蓋塑料薄膜，中間幾次降水量較大使污染物及營養物質向下運移。

(六)第6試驗小區試驗結果

在試驗區准備的基礎上，培養的菌液按試6區試驗層土重的3%均勻接入試6區，隨後按培養基成分比例調控氮、磷、鈣、鎂、硫、鐵等營養液均勻加入，用當地地下水調控試驗土層含水量在20%左右。在試驗區覆蓋塑料薄膜用於保溫、保濕、防雨等，在一定時間間隔取樣，樣品測試結果見表6-31，圖6-16。

表6-30 試驗後試5區下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果

1.微生態修復土壤中石油的去除率

試6區適應期也在7d左右，試驗初期0～7d加入的優化菌液也是沒有發揮作用。而後進入增殖期。在試驗的第11天即適應期後5d去除率為90%以上，試驗至32d時則去除率達81.88%，平均去除率為87.21%。

表6-31 試6區土壤中石油含量隨時間變化測試結果

注:石油去除率計算以0d，7d的試驗區平均石油含量為初始濃度計算;3d的數據可能取樣不均等所至略去。

圖6-16 試6區微生態修復土壤中石油隨時間的去除率

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

由表6-32的pH值監測可知，試6區pH值保持在7.6～8.4之間，大多在8以上，造成pH值降為7.6的原因，也是在剛添加磷酸鹽類後使其產生緩沖效果造成土壤pH值趨於中性。隨後細菌的生長產鹼和環境的作用則使環境變為偏鹼性。

表6-32 試6區土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

3.試驗過程對下層土壤的影響

從測試結果可見(表6-33)試6區試驗層的下部土層石油含量有所增加但較少，與試5區相比也少一些，因該試區做了覆蓋塑料薄膜，減少了降水的影響，未加添加物也是原因之一。與對照和空白區相比高一些，說明試驗層土壤中石油向下有些擴散。

表6-33 試驗後試6區下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果

(七)對照區、空白區試驗結果

在試驗區准備的基礎上，對照區只加原油，不加任何其他試驗材料，而後翻耕多次使之混合均勻。空白區不加任何其他試驗材料也不翻動。該兩區與其他試區同時在一定時間間隔取樣，取樣方法與試驗區相同:以梅花狀取5個不同點的同一深度土樣(15cm)，而後充分混合後4分法取樣測試。測試成分為石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量等。試驗期完成後分別對各區試驗層下部分層取樣。取樣結果見表6-34～6-36。

表6-34 對照區土壤中石油含量隨時間變化測試結果單位:mg·kg^－1

表6-35 對照、空白區土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨時間變化測試結果

表6-36 試驗後對照、空白區下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量隨深度變化測試結果

通過野外原位試驗得出在試驗期內，對照區土壤的石油含量變化不大，除去兩個異常低值(基本在10%左右，最大為13.3%)。顯示出在自然條件下短時間內土壤中石油降解是緩慢的，16d，21d的測試數據可能土壤中含量不均所致，也反映了土壤物質成分的不均一性和復雜性。空白區反映了在沒有加任何物質情況下土壤中的石油含量，但在試驗後期因試驗區和對照區與空白區相鄰又加之降雨和人為取樣污染了該區，造成含量有所增加。其他成分的變化基本是在天然條件下隨降水的變化而變的。

四、試驗討論與結論

1.土壤中石油的去除率

從表6-37可見，大部分試驗區在試驗初期0～7d加入的優化菌液並沒有發揮作用，也就是說室內優化的菌液應用於野外時，需要有一個適應期或是細菌的延滯期(lagphase)，本次試驗大部分試區的適應期基本在7d左右。而後進入增殖期也是對數期(logarithmic phase)，表6-37顯示在試驗的第11天即適應期後去除率就達40%以上。只有試3區的試驗有點區別，該區細菌的適應期較短，為3～4d。從整個試驗過程和測試結果看，試驗效果顯著，但有些數據因采樣位置和土壤不均勻性使測試結果偏低或偏高。但在試驗至16d時去除率也達68%以上，當然每個試區因試驗條件不同結果有些差別。總體來看，每個試區最大去除率均在80%以上。而對照區土壤中的石油含量變化不大，除去兩個異常低值基本在10%左右，表明在自然條件下短時間內土壤中石油降解是緩慢的，16、21d的測試數據可能顯示土壤中含量不均所致，也反映了土壤物質成分的不均一性和復雜性。空白區反映了在沒有加任何物質情況下土壤中的石油含量，但在試驗後期因試驗區和對照區與空白區相鄰又加之降雨和人為取樣污染了該區，造成含量有所增加。

表6-37 杏子川油田杏2採油井場原位微生態修復土壤中石油隨時間的降解率單位:%

2.微生態修復技術的控制因素

微生態修復技術是充分優化利用原位微生物菌群輔以物理和化學方法並與地質環境相結合的，以微觀效應改變宏觀環境的原位修復技術。應用該技術的關鍵是微生物和地質環境的相互結合、相互依存、相互作用和調控。調控因素主要有溫度、水、氧氣、營養元素、地質環境的改善等，用於促進元素的轉化，降解有毒、有害物質，在原位對環境污染的治理與修復。

(1)土壤溫度的調控

溫度是影響微生物生長與存活的重要因素之一，微生物的活動強度、生化作用都與此相關。試驗區優化的微生物菌群大多為中溫微生物(13～45℃)，25～38℃為最適生長溫度。通過監測試驗階段地表的最高和最低溫度顯示，空白區是地表的自然最高和最低溫度，該地區地表最高溫度在8月下旬至9月上旬大多為25℃以上，但最低溫度均小於20℃，晝夜溫差大。如何調控溫度，是試驗效果好壞的關鍵。因此，我們在試驗區用農用塑料薄膜進行保溫，進入9月後因氣溫明顯下降夜晚再用草簾覆蓋。從調控效果看試驗區土壤在試驗層15cm深，溫度明顯增加，比空白區增高5～8℃以上，尤其是在9月上旬以前增溫保溫效果顯著。但隨著溫度的下降土壤中石油的去除率也在降低。通過此次試驗及溫度的監測，我們也可得出在該地區開展微生態修復技術的最佳溫度時期應在每年的6月下旬至9月上旬，通過調控可使土壤溫度保持在25℃以上，能保證微生物細菌的活力和繁殖力。

(2)土壤中氧的調控

氧的供應成為微生物細菌降解有機物過程的重要調控因子之一。本次試驗主要從4個方面對土壤氧的供給進行了調控，首先是充分翻耕試驗土壤層並且在每次取樣後均要翻耕試驗層，使其充分與大氣混合。其次是保證試驗土壤具有一定的含水量，使含水量保持在20%左右，獲得水中提供的氧。另外是部分試驗區利用添加物，如鮮草、雞糞、谷糠、麥麩等，該類添加劑不僅廉價易取，並能為土壤補充營養素，而且對試驗層土壤進行了改良，增大了蓬鬆性和通透性，使空氣中的氧容易進入。加入的含氧營養物質K₂HPO₄，KH₂PO₄，MgSO₄·7H₂O，NH₄NO₃，NO^－₃等不僅增加氮、磷、鎂等，也是氧的來源之一。上述調控措施為微生物降解土壤中的石油提供了充分的氧源，保證了微生物細菌在降解土壤中石油所需要的氧氣。

3.野外原位修復試驗結論

從整個試驗過程和方法上可得出如下主要結論:

1)通過對陝北杏子川黃土區石油開采所造成石油污染土壤，原位微生態修復方法的試驗研究，利用優化原位微生物菌群輔以物理和化學方法與地質環境相結合的微生態技術，進行了試驗區土壤溫度、水、氧氣、營養元素、地質環境因素等的調控，對土壤中石油的降解與修復試驗，試驗結果顯示，土壤中平均石油含量在2000mg/kg以上，經過11～32d原位微生態修復技術的修復，土壤中石油含量去除率可達40%～80%以上，驗證了地質微生態修復技術在杏子川黃土區土壤石油污染修復的有效性、科學性、生態性，探索了推廣應用的可行性。

2)得出在該地區利用微生態修復技術的最佳溫度季節應在每年的6月下旬至9月上旬，通過調控可使土壤溫度保持在25℃以上，能保證微生物細菌的活力和繁殖力溫度需要。

3)驗證了本次試驗調控添加的營養元素和對土壤環境的改善是比較適度的，方法是可行的。

該試驗過程驗證了原位微生態修復技術在野外原位土壤石油污染修復試驗效果是顯著的，方法也是可行的，具有處理方法簡單、費用低、修復效果好、對環境影響小、無二次污染、可原位治理等優點。雖然是試驗研究，用於野外大面積修復還有待完善，但通過不斷努力是可以實現的。它不僅可以在原位有效地修復土壤、包氣帶和阻控地下水的石油污染，而且還可以增加土壤的肥力，改善土壤環境，尚無負面作用，對修復污染的土壤和農作物增產都具有重要意義，也是從根本上修復和治理土壤石油大面積污染的有效方法之一，具有一定的推廣應用作用。

B. 原位微生物修復技術與異位微生物修復技術各有什麼特點

原位微生物修復技術：不需要將土壤挖走，直接向污染土壤中投加氮、磷等營養物質和供氧，這種方法不僅操作簡單成本低，而且不破壞植物生長所需要的土壤環境，污染物氧化安全、無二次污染，處理效果好，是一種高效、經濟和生態可承受的清潔技術。
異位微生物修復技術：在土壤污染嚴重的情況下，把污染土壤挖出進行集中生物降解，通過向土壤中投入一些填充劑，如木片、樹皮等，它們可以改善土壤結構，使之疏鬆通氣又可保持一定的溫度，有利於降解污染物的的微生物繁殖，處理後的土壤要運回原處。

C. 原位生物修復的修復措施

生物修復是生物修復理論在實際中的應用，注重從工程學的角度解決和控制污染問題。這項技術的創新之處在於，一是精心選擇、合理設計的環境條件中促進或強化在天然條件下發生很慢或不能發生的降解和轉化過程，二是能治理更大面積的污染。
在地表水體（江河、湖泊、海洋、景觀水、養殖水等）污染治理中，常用的原位生物修復措施有：投加高效降解菌(或基因工程菌)、人工爆氣復氧、投加營養物或生物表面活性劑、添加電子受體等。除了考慮利用土著微生物外，馴化和培養具有高效降解性能的微生物成了研究的熱點，並形成了一個環境微生物菌劑的新興市場。為了防止流動水體中菌體的流失，研究機構和生產者研發出固定化微生物（將微生物附著在載體上）的工藝。

D. 水污染控制技術可分為幾大類型簡要介紹重要的控制技術.

就地下水污染而言,按污染源的行業類型及其排放物的種類簡述如下:

一、 工業「三廢」污染源

工業「三廢」(廢水、廢氣、廢渣)是地下水污染的主要因素之一。

（一）工業廢水

如:(1)工業電鍍廢水,其主要污染成分有CN,Cr,Cd,Ni,Zn,Hg以及「三酸」(HCL,HSO4,HNO3)等;(2)工業酸洗污水,主要成分為三酸;(3)冶煉工業廢水,主要污染物有銅、鋁、鋅、鎳、鎘等金屬污染物質;(4)輕工業廢水,主要污染物為鹼類、脂、醇、醛類、氨氮、染料、硫等;(5)石油化工有機廢水,污染物成分以各種硝基、氨基化合物、油類、苯酚類、醇類、酸鹼類、氯化物、氰化物、各種金屬化合物、有機化合物、芳烴類及其衍生物。這些有毒有害廢水,若不經過處理而排入城市下水道、江河湖海或直接排到水溝、大滲坑裡,都是導致地下水化學污染的主要原因。

（二）工業廢氣

一些典型的工業廢氣,SO2、H2S、CO、CO2、氮氧化物、苯並芘等物質會對大氣產生煤煙型嚴重污染,這些污染物隨降雨下落,通過地表徑流進入水循環中,對地表水和地下水造成二次污染。

（三）工業廢渣

工業廢渣包括高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰、硫鐵渣、電石渣、赤泥、洗煤泥、硅鐵渣、選礦場尾礦及污水處理廠的淤泥等。如冶金工業產生含氰化物垃圾造紙工業產生含亞硫酸垃圾;電子工業產生含汞垃圾;石油化工產生多氯聯苯(PCBS);農葯廢物含酚、酚焦油垃圾及富含礦物油、碳氫化合物溶劑等垃圾;燃煤熱電廠粉塵淋濾產生As,Cr,Se,Cl等。這些廢渣有的天然堆放,有的埋入地下,如遇隔水不好地層,經風吹、雨水淋濾,其中的有毒有害物質如重金屬、揮發性酚、氰化物等進入水體和土壤。其中部分隨降水直接入滲,部分隨地表徑流往下游遷移並下滲,從而對地下水形成面狀和線狀污染。如沈陽、錦州、吉林等城市鉻渣堆積如山,形成地下水的重要污染源。

二、 城市生活污染源

長期以來,城市的生活污水沒有經過任何處理而直接排放,只是靠地表水體的自凈能力來消除其中的污染物質,但水體的自凈能力是有限的。據統計,我國約有80%以上的河流遭到污染,有的污染相當嚴重,甚至不能用於灌溉農田,同時也污染了地下水源。

（一）生活污水

生活污水主要是SS(懸浮固體)、BOD(生化需氧量)、NH4-N(氨氮)、ABS(合成洗滌劑)、P、CL、細菌等。生活污水和醫院排放的廢水中所含污染物多為氨氮、磷、合成洗滌劑、厭氧細菌、揮發性酚、汞、病毒及放射性物質,多數排入河道、溝渠或滲坑,對地表水和地下水產生污染。任意堆放的未經處理的生活垃圾通過風吹、降水淋溶,其中的有毒有害物質進入水體也污染了地表水和地下水。

（二）生活垃圾

生活垃圾一般用埋填法處理,而這些大量被填埋於城市周圍的垃圾,隨著日曬雨淋及地表徑流的沖洗,其溶出物會慢慢滲入地下,污染地下蓄水層。生活廢棄物中富含有機物質和鹽類,在微生物的作用下分解成有機氮→氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮,故而在地下水中三氮檢出率為10%～46%,細菌總數和大腸菌群檢出率為10%～26%。因而生活垃圾,還有居民區的化糞池都是造成有機物污染的主要渠道。
三、 農業污染源

由於農業活動而造成的地下水污染源主要包括土壤中剩餘農葯、化肥、動植物遺體的分解以及不合理的污水灌溉等。它們引起大面積淺層地下水質惡化,其中最主要的是NO3-N的增加和農葯、化肥的污染。

（一）農葯污染

農葯污染對人類及動物有致癌、致畸、致突變的作用。據報道,在30年前使用於DDT的地方,目前地下水中仍然存在這種農葯,且有的地方每升地下水中DDT含量超標幾千倍。如今廣泛使用的農葯,經大氣降水淋滲,較大面積地以「源」的形式構成對地下水的污染。

（二）化肥污染

一方面過量使用氮肥可使水的NO3含量、永久硬度和礦化度升高,另一方面,造成水體富營養化,當無機氮含量超過300mg/m3、總磷在20mg/m3時,就會出現富營養化,引起水生生物大量死亡。

（三）污水灌溉

許多污水中含有有毒元素及化合物,在地下水埋藏較淺,包氣帶滲透性較好的砂土地帶,常常帶來地下水的嚴重污染。如西安市六座污水庫、20餘座污水塘,蓄水30萬m3以上,使渭河一、二階地受到廣泛污染。

四、 重金屬及放射性污染源

重金屬如Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Co、Ni、Sn及類金屬As等,以Hg、Cd、Cr及As的污染最為突出;放射性污染主要是由放射性核元素引起的一類特殊污染,包括放射性水污染。天然放射性核元素以及核武器試驗的沉降物、其他工業中的放射性廢水及廢棄物都會污染地下水,引起癌症和遺傳病變。

地下水污染治理技術歸納起來主要有：物理處理法、水動力控製法、抽出處理法、原位處理法。
1.1物理法
物理法是用物理的手段對受污染地下水進行治理的一種方法，概括起來又可分為：
①屏蔽法
該法是在地下建立各種物理屏障，將受污染水體圈閉起來，以防止污染物進一步擴散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿，在受污染水體周圍形成一道帷幕，從而將受污染水體圈閉起來。其他的物理屏障法還有泥漿阻水牆、振動樁阻水牆、板樁阻水牆、塊狀置換、膜和合成材料帷幕圈閉法等，原理都與灰漿帷幕法相似。總的來說，物理屏蔽法只有在處理小范圍的劇毒、難降解污染物時才可考慮作為一種永久性的封閉方法，多數情況下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一種臨時性的控制方法。
②被動收集法
該法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道，在溝內布置收集系統，將水面漂浮的污染物質如油類污染物等收集起來，或將所有受污染地下水收集起來以便處理的一種方法。被動收集法一般在處理輕質污染物(如油類等)時比較有效，它在美國治理地下水油污染時得到過廣泛的應用。
1.2水動力控製法
水動力控製法是利用井群系統，通過抽水或向含水層注水，人為地改變地下水的水力梯度，從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據井群系統布置方式的不同，水力控製法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井，通過注水井向含水層注入清水，使得在該注水井處形成一地下分水嶺，從而阻止上游清潔水體向下補給已被污染水體；同時，在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。而下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水嶺以阻止污染羽流向下游擴散，同時在上游布置一排抽水井，抽出清潔水並送到下游注入。同樣，水動力控製法一般也用作一種臨時性的控制方法，在地下水污染治理的初期用於防止污染物的擴散蔓延。
1.3抽出處理法
抽出處理法是當前應用很普遍的一種方法，可根據污染物類型和處理費用來選用，大致可分為三類：
①物理法。包括：吸附法、重力分離法、過濾法、反滲透法、氣吹法和焚燒法等。
②化學法。包括：混凝沉澱法、氧化還原法、離子交換法和中和法等。
③生物法。包括：活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法和土壤處置法等。受污染地下水抽出後的處理方法與地表水的處理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出處理中，井群系統的建立是關鍵，井群系統要能控制整個受污染水體的流動。處理後地下水的去向有兩個，一是直接使用，另一個則是用於回灌。用於回灌多一些的原因是回灌一方面可稀釋受污染水體，沖洗含水層；另一方面還可加速地下水的循環流動，從而縮短地下水的修復時間。
1.4原位處理法
原位處理法是地下水污染治理技術研究的熱點，不但處理費用相對節省，而且還可減少地表處理設施，最大程度地減少污染物的暴露，減少對環境的擾動，是一種很有前景的地下水污染治理技術。原位處理技術又包括物理化學處理法及生物處理法。
1.4.1物理化學處理法
①加葯法。通過井群系統向受污染水體灌注化學葯劑，如灌注中和劑以中和酸性或鹼性滲濾液，添加氧化劑降解有機物或使無機化合物形成沉澱等。
②滲透性處理床。滲透性處理床主要適用於較薄、較淺含水層，一般用於填埋滲濾液的無害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝，該溝挖至含水層底部基岩層或不透水粘土層，然後在溝內填充能與污染物反應的透水性介質，受污染地下水流入溝內後與該介質發生反應，生成無害化產物或沉澱物而被去除。常用的填充介質有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金屬；b.活性炭，用以去除非極性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成離子交換樹脂，用以去除溶解態重金屬等。

③土壤改性法。利用土壤中的粘土層，通過注射井在原位注入表面活性劑及有機改性物質，使土壤中的粘土轉變為有機粘土。經改性後形成的有機粘土能有效地吸附地下水中的有機污染物。
1.4.2生物處理法
原位生物修復的原理實際上是自然生物降解過程的人工強化。它是通過採取人為措施，包括添加氧和營養物等，刺激原位微生物的生長，從而強化污染物的自然生物降解過程。通常原位生物修復的過程為：先通過試驗研究，確定原位微生物降解污染物的能力，然後確定能最大程度促進微生物生長的氧需要量和營養配比，最後再將研究結果應用於實際。現在所使用的各種原位生物修復技術都是圍繞各種強化措施來進行的，例如強化供氧技術大致有以下幾種：
①生物氣沖技術。該技術與原位物化法中的氣沖技術相似，都是將空氣注入受污染區域底部，所不同的是生物氣沖的供氣量要小一些，只要能達到刺激微生物生長的供氣量即可。
②溶氣水供氧技術。這是由維吉尼亞多種工藝研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人員開發的技術，它能製成一種由2/3氣和1/3水組成的溶氣水，氣泡直徑可小到55μm。把這種氣水混合物注入受污染區域，可大大提高氧的傳遞效率。
③過氧化氫供氧技術。該技術是把過氧化氫作為氧源注入到受污染地下水中，過氧化氫分解以後產生氧以供給微生物生長。過氧化氫常常要與催化劑一起注入，催化劑用以控制過氧化氫的分解速度，使之與微生物的耗氧速度相一致。
望採納。

E. 地下水污染的生物修復主要有哪兩種形式

（一）滲透反應牆（PRBs）修復技術
滲透反應牆是一個填充有活性反應介質材料的被動反應區，當受污染的地下水通過時，其中的污染物質與反應介質發生物理、化學和生物等作用而被降解、吸附、沉澱或去除，從而使污水得以凈化。PRBs使用的反應材料一般根據污染物的組分及修復目的不同而各異，最常見的是零價鐵（FeO）。其機理是根據化學熱力學和化學反應動力學理論，FeO易被氧化，失去的電子傳遞給具有氧化性的有毒重金屬離子和有機氯代烴等有機物，使其被還原，從而達到地下水修復的目的。
（二）原位曝氣技術
原位曝氣技術是與土壤氣相抽提互補的一種技術，將空氣注入污染區域以下，將揮發有機物從地下水中解析到空氣流並引至地面上處理的原位修復技術。該技術被認為是去除地下水揮發性有機物的最有效方法。將原位曝氣法和土壤蒸氣抽提法相結合，去除砂質地下含水層中的石油烴，結果表明與單獨使用土壤蒸氣抽提法比較，將原位曝氣技術與土壤蒸氣抽提法聯用，28天後石油烴去除量提高19倍，同時原位曝氣還為地下水中殘留的NAPL的去除創造了更有利條件。曝入的空氣能為地下水中的好氧微生物提供足夠氧氣，促進土著微生物的降解作用。該技術在可接受的成本范圍內，能夠處理較多的受污染地下水，系統容易安裝和轉移，容易與其它技術組合使用。但是對既不容易揮發又不易生物降解的污染物處理效果不佳，並且對土壤和地質結構的要求比較高。

F. 水體污染的治理方法

防治水體污染的主要措施有以下三條：
（1）減少和消除污染物排放的廢水量。首先可採用改革工藝，減少甚至不排廢水，或者降低有毒廢水的毒性。其次重復利用廢水。盡量採用重復用水及循環用水系統，使廢水排放減至最少或將生產廢水經適當處理後循環利用。如電鍍廢水閉路循環，高爐煤氣洗滌廢水經沉澱、冷卻後再用於洗滌。第三控制廢水中污染物濃度，回收有用產品。盡量使流失在廢水中的原料和產品與水分離，就地回收，這樣既可減少上產成本，又可降低廢水濃度。第四處理好城市垃圾與工業廢渣，避免因降水或徑流的沖刷、溶解而污染水體。
（2）全面規劃，合理布局，進行區域性綜合治理。第一在制定區域規劃、城市建設規劃、工業區規劃時都要考慮水體污染問題，對可能出現的水體污染，要採取預防措施。第二對水體污染源進行全面規劃和綜合治理。第三杜絕工業廢水和城市污水任意排放，規定標准。第四同行業廢水應集中處理，以減少污染源的數目，便於管理。最後有計劃治理已被污染的水體。
（3）加強監測管理，制定法律和控制標准。第一設立國家級、地方級的環境保護管理機構，執行有關環保法律和控制標准，協調和監督各部門和工廠保護環境、保護水源。第二頒布有關法規、制定保護水體、控制和管理水體污染的具體條例。

G. 地下水污染水力控制措施怎麼理解

隨著工業生產的高速發展，我國地下水污染的問題日益突出，地下水污染所帶來的對環境和經濟發展的影響也日趨顯露。因此，加強對地下水污染的治理和相應技術的開發就成為一種迫切的需要。客觀上講，我國目前在地下水污染調查及地下水污染物遷移轉化模式方面做了不少基礎性工作，但在具體的地下水污染治理技術方面做的工作卻不多，而國外，尤其是歐美國家自20世紀70年代以來在地下水點源污染治理方面取得了很大的進展，且逐漸發展形成較為系統的地下水污染治理技術。地下水污染治理技術歸納起來主要有：物理處理法、水動力控製法、抽出處理法、原位處理法。
1.1物理法
物理法是用物理的手段對受污染地下水進行治理的一種方法，概括起來又可分為：
①屏蔽法
該法是在地下建立各種物理屏障，將受污染水體圈閉起來，以防止污染物進一步擴散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿，在受污染水體周圍形成一道帷幕，從而將受污染水體圈閉起來。其他的物理屏障法還有泥漿阻水牆、振動樁阻水牆、板樁阻水牆、塊狀置換、膜和合成材料帷幕圈閉法等，原理都與灰漿帷幕法相似。總的來說，物理屏蔽法只有在處理小范圍的劇毒、難降解污染物時才可考慮作為一種永久性的封閉方法，多數情況下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一種臨時性的控制方法。
②被動收集法
該法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道，在溝內布置收集系統，將水面漂浮的污染物質如油類污染物等收集起來，或將所有受污染地下水收集起來以便處理的一種方法。被動收集法一般在處理輕質污染物(如油類等)時比較有效，它在美國治理地下水油污染時得到過廣泛的應用。
1.2水動力控製法
水動力控製法是利用井群系統，通過抽水或向含水層注水，人為地改變地下水的水力梯度，從而將受污染水體與清潔水體分隔開來。根據井群系統布置方式的不同，水力控製法又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井，通過注水井向含水層注入清水，使得在該注水井處形成一地下分水嶺，從而阻止上游清潔水體向下補給已被污染水體；同時，在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。而下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水嶺以阻止污染羽流向下游擴散，同時在上游布置一排抽水井，抽出清潔水並送到下游注入。同樣，水動力控製法一般也用作一種臨時性的控制方法，在地下水污染治理的初期用於防止污染物的擴散蔓延。
1.3抽出處理法
抽出處理法是當前應用很普遍的一種方法，可根據污染物類型和處理費用來選用，大致可分為三類：
①物理法。包括：吸附法、重力分離法、過濾法、反滲透法、氣吹法和焚燒法等。
②化學法。包括：混凝沉澱法、氧化還原法、離子交換法和中和法等。
③生物法。包括：活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法和土壤處置法等。受污染地下水抽出後的處理方法與地表水的處理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出處理中，井群系統的建立是關鍵，井群系統要能控制整個受污染水體的流動。處理後地下水的去向有兩個，一是直接使用，另一個則是用於回灌。用於回灌多一些的原因是回灌一方面可稀釋受污染水體，沖洗含水層；另一方面還可加速地下水的循環流動，從而縮短地下水的修復時間。
1.4原位處理法
原位處理法是地下水污染治理技術研究的熱點，不但處理費用相對節省，而且還可減少地表處理設施，最大程度地減少污染物的暴露，減少對環境的擾動，是一種很有前景的地下水污染治理技術。原位處理技術又包括物理化學處理法及生物處理法。
1.4.1物理化學處理法
①加葯法。通過井群系統向受污染水體灌注化學葯劑，如灌注中和劑以中和酸性或鹼性滲濾液，添加氧化劑降解有機物或使無機化合物形成沉澱等。
②滲透性處理床。滲透性處理床主要適用於較薄、較淺含水層，一般用於填埋滲濾液的無害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝，該溝挖至含水層底部基岩層或不透水粘土層，然後在溝內填充能與污染物反應的透水性介質，受污染地下水流入溝內後與該介質發生反應，生成無害化產物或沉澱物而被去除。常用的填充介質有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金屬；b.活性炭，用以去除非極性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成離子交換樹脂，用以去除溶解態重金屬等。
③土壤改性法。利用土壤中的粘土層，通過注射井在原位注入表面活性劑及有機改性物質，使土壤中的粘土轉變為有機粘土。經改性後形成的有機粘土能有效地吸附地下水中的有機污染物。
1.4.2生物處理法
原位生物修復的原理實際上是自然生物降解過程的人工強化。它是通過採取人為措施，包括添加氧和營養物等，刺激原位微生物的生長，從而強化污染物的自然生物降解過程。通常原位生物修復的過程為：先通過試驗研究，確定原位微生物降解污染物的能力，然後確定能最大程度促進微生物生長的氧需要量和營養配比，最後再將研究結果應用於實際。現在所使用的各種原位生物修復技術都是圍繞各種強化措施來進行的，例如強化供氧技術大致有以下幾種：
①生物氣沖技術。該技術與原位物化法中的氣沖技術相似，都是將空氣注入受污染區域底部，所不同的是生物氣沖的供氣量要小一些，只要能達到刺激微生物生長的供氣量即可。
②溶氣水供氧技術。這是由維吉尼亞多種工藝研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人員開發的技術，它能製成一種由2/3氣和1/3水組成的溶氣水，氣泡直徑可小到55μm。把這種氣水混合物注入受污染區域，可大大提高氧的傳遞效率。
③過氧化氫供氧技術。該技術是把過氧化氫作為氧源注入到受污染地下水中，過氧化氫分解以後產生氧以供給微生物生長。過氧化氫常常要與催化劑一起注入，催化劑用以控制過氧化氫的分解速度，使之與微生物的耗氧速度相一致。

H. 原位生物修復的關鍵技術

成功進行原位生物修復，取決於三個方面，一要有快速的水質測試方法，二要有合適的微生物，三要有合適的環境。
快速的水質測試方法
廣州市沃特爾水處理科技有限公司生產的系列產品，是特別為非專家而設計的，操作簡單易懂，只需幾毫升水樣，加幾滴試劑，根據水樣顏色變化，幾分鍾內即可完成水質指標的測定。解決快速、價廉水質監測問題。
原位生物修復合適的微生物
生態系統由生產者（主要是植物）、消費者（主要是動物）和分解者（主要是微生物）三者組成，三者之間的能流和物流處於一種平衡狀態，見圖二。但當人類活動過份激烈破壞了這種平衡時，通常表現為分解者無法完成分解任務，污染速度大於凈化速度，污染物不斷積累，生態系統受到破壞。
圖二 有機物的分解
添加合適微生物制劑強化分解作用，修復養殖水環境的技術已經得到普遍認同和採用。合適微生物的加入強化了系統中污染物的降解、轉化作用以及對營養元素的利用，保持了養殖生態系統能量流動、物質循環的暢通。一般認為微生物制劑對水質凈化的作用至少有兩方面：第一，降低有機負荷，去除氨氮、亞硝酸氮、硫化氫等有毒物，改善養殖環境；第二，形成有益菌優勢種群，競爭性排斥病原菌。
到目前為止，已有乳桿菌屬、雙歧桿菌屬、弧菌屬、假單孢菌屬、芽孢桿菌屬的眾多種類及硝化細菌、光合細菌等應用於原位生物修復。
廣州市沃特爾水處理科技有限公司主要微生物制劑已投入市場。
原位生物修復合適的環境調控技術
作為一種生物處理技術，原位生物修復能否取得成功，由多種相關因素共同決定。因此要達到好的污染去除效果，必須因地制宜、設計有針對性的原位生物修復方案。 決定原位生物修復效果的技術參數較多，包括具有活性的專性微生物及形成生物膜的載體、適宜生物生長並發揮作用的處理場地、持水容量和酸鹼度適中的水環境、充足並投放合理的營養供應、充分的氧氣與電子受體、發達並往往具有特殊效應的植物根圈以及有機質含量、顆粒含量、養分保有力、pH值、溫度、可利用肥料含量等土壤物化因素。 具體原位生物修復方案的制定，應立足於上述的各種環境因素。以微生物修復為例，首先應根據水環境現狀的實際情況，通過一個重要環節——微生物接種，引入與土著微生物群落有關、具有獨特或專性代謝功能的微生物；如果種引入是科學高效的，則能優化微生物群落結構、增加區域內的微生物生物量、改善其生物可降解程度、催化良好的降解作用過程、增加土著微生物活性，特別是顯著地影響污染物的生態化學行為及歸宿。
廣州市沃特爾水處理科技有限公司對以下因子：DO、NO2-N、NH4-N、PH、KH、PO4-P、NO3-N、COD、BOD、溫度、鹽度、透明度、水色等進行大量試驗基礎上。已掌握影響因子及調控技術，為微生物構建特定的生態位，在養殖水，景觀水，生活污水，畜禽廢水，魚粉廠廢水，餐飲廢水成功實現水體的原位生物修復。

I. 微生物修復

災後土壤肥力下降，有些區域的土壤甚至受到污染，而微生物修復在改善土壤結構、提高土壤活性、促進生土熟化、增加土壤肥力、增強植物對營養物質的吸收和降低重金屬毒性等方面有重要的作用。微生物數量的多少和微生物活性的強弱是影響微生物修復效果的一個重要方面，為了達到效果，必須篩選具有高效活性的專性微生物。這些微生物必須具有在合理的速率下將污染物從起始的高濃度降低到規定的標准濃度下，並且在分解污染物的過程中不應產生毒性代謝物的能力。例如，叢枝菌根真菌可以提高豆科植物固氮能力，對改善土壤結構、增加土壤有機質、提高植物抗酸性和降低重金屬危害也有顯著作用；大腸桿菌、芽孢桿菌、鏈黴菌等對汞具有氧化作用。微生物修復包含原位修復和異位修復，原位修復主要是通過添加營養物質、接種菌種和供氧等方式進行；異位修復則要把污染土壤挖出再處理，這種技術工程量大、投資高，在災毀土地生態修復中應用難度大。

1.微生物接種

土壤中的微生物種類繁多，但受破壞的土壤中不一定存在能夠修復土壤的微生物。為了提高生態修復效果，需要接種與土壤相匹配的微生物，以達到修復土壤的目的。

(1)土著微生物。土著微生物是由固定碳素的光合細菌、抑制病害的放線菌、分解糖類的酵母菌等上千種微生物組成的群落。當土壤受到破壞後，土著微生物會經歷一個自然馴化的適應過程，其中不能適應污染土壤的土著微生物將會死亡而被淘汰，而適應的土著微生物則會在某些特殊條件下發生一系列生化反應，產生對污染物有分解作用的酶，這些污染物在酶的作用下，被分解轉化為不再具有污染性質的物質。因此，對馴化後的土著微生物優勢菌進行接種，不但縮短了微生物的適應期，還使微生物的活性得到保持，從而達到改良土壤和加速被破壞環境的生態修復的目的。

(2)外來微生物。針對土著微生物因土壤污染而導致的數量下降，以及生長速度較為緩慢、代謝活性低等缺點，生態修復過程中會採用接種外來微生物這種方法，引進優勢菌種，縮短微生物的自然馴化期，加速恢復土壤中微生物的數量和種群，加速分解土壤中的污染物，使被破壞的土壤得以恢復。

需要注意的是，在接種外來微生物時，必須保證投入量，確保在土著微生物的競爭下能夠成為優勢菌種。目前，國內外的研究人員正在努力攻克擴大生物修復應用范圍的難題，尋找在極端條件下耐溫度、強酸、強鹼和耐溶的微生物，如果這些類型的微生物能夠大量用於生物修復工程，將會把災毀土地生態修復提上一個新的台階。

(3)基因工程菌。Cohen和Boyer於1973年首次成功地完成了DNA分子的體外重組實驗，由此產生了基因工程，這極大地促進了微生物的研究。基因工程菌是指「利用DNA的體外重組、質粒分子育種、原生質體融合等技術手段，根據設定的意向選取並培育出能夠改良微生物作用的底物范圍」。基因工程菌能夠在土壤中增加具有高效降解作用的酶的數量及其活性，創造出新的微生物種類和新的分解代謝途徑，從而加速土壤生態修復。

2.添加營養物

微生物的生長離不開有機物質提供的碳和氮，此外，磷也是微生物生長過程必不可少的營養物質。當土壤中微生物生長緩慢的時候，則有必要添加其生長所需的營養物質，促進微生物的新陳代謝，加速其對土壤中污染物的降解。營養物的添加要根據土壤微生物的種類及其需求來選取，同時還應嚴格計算營養物添加的濃度、比例，這樣才能確保生態修復取得良好的效果。

3.添加表面活性劑

微生物對污染物的生物降解主要是在酶的催化作用下進行的，但具有降解作用的酶大多數不是胞外酶。添加表面活性劑可以增加微生物細胞和污染物接觸的概率，從而加速污染物的分解，有利於受污染土壤的生態修復。

J. 土壤污染修復技術方法有哪些

一、植物修復技術
從20 世紀80 年代問世以來，利用植物資源與凈化功能的植物修復技術迅速發展[4,5]。植物修復技術包括利用植物超積累或積累性功能的植物吸取修復[6,7,8] 、利用植物根系控制污染擴散和恢復生態功能的植物穩定修復[9] 、利用植物代謝功能的植物降解修復[10] 、利用植物轉化功能的植物揮發修復[4 ] 、利用植物根系吸附的植物過濾修復[4] 等技術；可被植物修復的污染物有重金屬、農葯、石油和持久性有機污染物、炸葯、放射性核素等。其中，重金屬污染土壤的植物吸取修復技術在國內外都得到了廣泛研究，已經應用於砷、鎘、銅、鋅、鎳、鉛等重金屬以及與多環芳烴復合污染土壤的修復[6,7,11,12]，並發展出包括絡合誘導強化修復[13] 、不同植物套作聯合修復、修復後植物處理處置的成套集成技術[1]。這種技術的應用關鍵在於篩選具有高產和高去污能力的植物，摸清植物對土壤條件和生態環境的適應性。近年來，中國在重金屬污染農田土壤的植物吸取修復技術應用方面在一定程度上開始引領國際前沿研究方向。但是，雖然開展了利用苜蓿、黑麥草等植物修復多環芳烴、多氯聯苯和石油烴的研究工作[1]，但是有機污染土壤的植物修復技術的田間研究還很少，對炸葯、放射性核素污染土壤的植物修復研究則更少。
植物修復技術不僅應用於農田土壤中污染物的去除，而且同時應用於人工濕地建設、填埋場表層覆蓋與生態恢復、生物棲身地重建等。近年來，植物穩定修復技術被認為是一種更易接受、大范圍應用、並利於礦區邊際土壤生態恢復的植物技術，也被視為一種植物固碳技術和生物質能源生產技術；為尋找多污染物復合或混合污染土壤的凈化方案，分子生物學和基因工程技術應用於發展植物雜交修復技術[14] ；利用植物的根圈阻隔作用和作物低積累作用[15]，發展能降低農田土壤污染的食物鏈風險的植物修復技術正在研究。
二、微生物修復技術
微生物能以有機污染物為唯一碳源和能源或者與其他有機物質進行共代謝而降解有機污染物。利用微生物降解作用發展的微生物修復技術是農田土壤污染修復中常見的一種修復技術。這種生物修復技術已在農葯或石油污染土壤中得到應用。在中國，已構建了農葯高效降解菌篩選技術、微生物修復劑制備技術和農葯殘留微生物降解田間應用技術；也篩選了大量的石油烴降解菌，復配了多種微生物修復菌劑，研製了生物修復預制床和生物泥漿反應器，提出了生物修復模式[1]。近年來，開展了有機胂和持久性有機污染物如多氯聯苯和多環芳烴污染土壤的微生物修復技術工作。分離到能將PAHs 作為唯一碳源的微生物如假單胞菌屬、黃桿菌屬等，以及可以通過共代謝方式對4 環以上PAHs 加以降解的如白腐菌等[16]。建立了菌根真菌強化紫花苜蓿根際修復多環芳烴的技術和污染農田土壤的固氮植物2根瘤菌2菌根真菌聯合生物修復技術[17,18 ]。總體上，微生物修復研究工作主要體現在篩選和馴化特異性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、壽命和安全性，修復過程參數的優化和養分、溫度、濕度等關鍵因子的調控等方面。微生物固定化技術因能保障功能微生物在農田土壤條件下種群與數量的穩定性和顯著提高修復效率而受到青睞。通過添加菌劑和優化作用條件發展起來的場地污染土壤原位、異位微生物修復技術有：生物堆漚技術、生物預制床技術、生物通風技術和生物耕作技術等。運用連續式或非連續式生物反應器、添加生物表面活性劑和優化環境條件等可提高微生物修復過程的可控性和高效性[19,20]。目前，正在發展微生物修復與其他現場修復工程的嫁接和移植技術，以及針對性強、高效快捷、成本低廉的微生物修復設備，以實現微生物修復技術的工程化應用。
污染土壤物理修復技術

物理修復是指通過各種物理過程將污染物（特別是有機污染物） 從土壤中去除或分離的技術。熱處理技術是應用於工業企業場地土壤有機污染的主要物理修復技術，包括熱脫附[21] 、微波加熱[22] 和蒸氣浸提[23] 等技術，已經應用於苯系物、多環芳烴、多氯聯苯和二英等污染土壤的修復。
一、熱脫附技術
熱脫附是用直接或間接的熱交換，加熱土壤中有機污染組分到足夠高的溫度，使其蒸發並與土壤介質相分離的過程。熱脫附技術具有污染物處理范圍寬、設備可移動、修復後土壤可再利用等優點，特別對PCBs這類含氯有機物，非氧化燃燒的處理方式可以顯著減少二惡英生成[21]。目前歐美國家已將土壤熱脫附技術工程化，廣泛應用於高污染的場地有機污染土壤的離位或原位修復，但是諸如相關設備價格昂貴、脫附時間過長、處理成本過高等問題尚未得到很好解決，限制了熱脫附技術在持久性有機污染土壤修復中的應用[24]。發展不同污染類型土壤的前處理和脫附廢氣處理等技術，優化工藝並研發相關的自動化成套設備正是共同努力的方向。
二、蒸氣浸提技術
土壤蒸氣浸提（簡稱SVE) 技術是去除土壤中揮發性有機污染物（VOCs) 的一種原位修復技術。它將新鮮空氣通過注射井注入污染區域，利用真空泵產生負壓，空氣流經污染區域時，解吸並夾帶土壤孔隙中的VOCs 經由抽取井流回地上；抽取出的氣體在地上經過活性炭吸附法以及生物處理法等凈化處理，可排放到大氣或重新注入地下循環使用。SVE具有成本低、可操作性強、可採用標准設備、處理有機物的范圍寬、不破壞土壤結構和不引起二次污染等優點。苯系物等輕組分石油烴類污染物的去除率可達90 %[25 ]。深入研究土壤多組分VOCs 的傳質機理，精確計算氣體流量和流速，解決氣提過程中的拖尾效應，降低尾氣凈化成本，提高污染物去除效率，是優化土壤蒸氣浸提技術的需要。
化學/物化修復技術

相對於物理修復，污染土壤的化學修復技術發展較早，主要有土壤固化-穩定化技術、淋洗技術、氧化2還原技術、光催化降解技術和電動力學修復等。
一、固化-穩定化技術
固化-穩定化技術是將污染物在污染介質中固定，使其處於長期穩定狀態，是較普遍應用於土壤重金屬污染的快速控制修復方法，對同時處理多種重金屬復合污染土壤具有明顯的優勢[26 ]。美國環保署將固化/穩定化技術稱為處理有害有毒廢物的最佳技術。[5] 中國一些冶煉企業場地重金屬污染土壤和鉻渣清理後的堆場污染土壤也採用了這種技術。國際上已有利用水泥固化-穩定化處理有機與無機污染土壤的報道[27 ]。
根據EPA的定義，固化和穩定化具有不同的含義。固定化技術是將污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低滲透性材料，通過減少污染物暴露的淋濾面積達到限制污染物遷移的目的；穩定化是指從污染物的有效性出發，通過形態轉化，將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性更小的形式來實現無害化，以降低其對生態系統的危害風險。固化產物可以方便地進行運輸，而無需任何輔助容器；而穩定化不一定改變污染土壤的物理性狀。
固化技術具有工藝操作簡單、價格低廉、固化劑易得等優點，但常規固化技術也具有以下缺點，如固化反應後土壤體積都有不同程度的增加，固化體的長期穩定性較差等。而穩定化技術則可以克服這一問題，如近年來發展的化學葯劑穩定化技術，可以在實現廢物無害化的同時，達到廢物少增容或不增容，從而提高危險廢物處理處置系統的總體效率和經濟性；還可以通過改進螯合劑的結構和性能使其與廢物中的重金屬等成分之間的化學螯合作用得到強化，進而提高穩定化產物的長期穩定性，減少最終處置過程中穩定化產物對環境的影響。由此可見，穩定化技術有望成為土壤重金屬污染修復技術領域的主力。