什么是原位微生物修复

A. 土壤中石油污染物微生态修复原位试验研究

一、试验点的选择

野外试验的场地选择在陕西省延安市安塞县建华寺乡孟新庄延长采油公司杏2采油场，该井场水电畅通，并且有闲置厂房，属于延长石油公司杏子川采油区，距安塞县城30km(图6-9)。

图6-9 安塞杏子川杏2采油场位置图☆为杏2井位置

在试验过程中，水源是必需之物，一方面试验土层中要不断加入水，以便达到试验要求的最低含水量;另一方面测试样品时，需要水来稀释样品、刷洗器皿等。同时，试验中需要测试的土壤样品数庞大，若带回室内测试，不仅费时费工，而且需要运输，增加了试验的错误几率。本次试验进行了52d，试验场地需要长期的严格管理。

杏2井能满足上述条件，试验过程便于管理，省时省力。另外，该井场的采油井正在开采，便于试验原油的获取。

二、试验设计

1.优化菌群制剂的准备

首先将室内培养的菌群进行逐级放大培养，接种量按10%接种培养，降解石油细菌的富集组合培养基:

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

将需放大培养的菌液制剂按比例培养足够量，每次放大培养需要5～8d。最后在要出野外之前将培养好的菌液制剂存放于刷洗干净的25L大塑料桶，根据需要和可能用的量准备了3大桶，共计75L。在出野外前对大桶菌液进行显微镜检测，看菌群的生长及数量是否丰富。

2.实验器材

化学试剂:MgSO₄·7H₂O，NH₄NO₃，CaCl₂，FeCl₃，KH₂PO₄，K₂HPO₄，KCl，盐酸、酒石酸钾钠、石油醚、三氯甲烷等均为分析纯。

实验用石油为试验场地下2400m采出的原油。

实验用玻璃器皿等:150mL，250mL具塞三角瓶，125mL，1000mL磨口细口试剂瓶，50mL，25mL比色管50支一套各一套、橡胶塞、25L塑料桶，等等。

主要仪器: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、摇床培养箱、莱卡生物显微镜、752N紫外可见光栅分光光度计、pHB-3型pH计、DDB-303A型电导率仪、电热干燥箱及各种化学分析用玻璃仪器。

3.测试方法

石油烃含量和NO^－₃含量采用德方提供的超声波-紫外分光光度法，NH⁺₄含量采用纳氏试剂比色法、pH值直接使用pHB-3型pH计，TDS用DDB-303A型电导率仪测得电导率换算得出。

4.试验小区的整理和基本物理参数的测试

试验前先对试验小区进行平整，将表层腐殖质层挖去，然后将分成8个试验小区:试验1区、试验2区、试验3区、试验4区、试验5区、试验6区、对照区、空白区等。各小区大小为120cm×120cm，各小区相间20cm，试验设计深度0～15cm，最后至50cm，小区由西向东排列，见试验区分布示意图6-10。

各试验区基本数据的采取:先将试验区表层人为填土除去以出露原地层土壤，原土壤岩性为黄土土壤，土中含有少量2～10mm的小砾石或小姜石，土壤湿容重为1.821g/cm³;自然含水量为9.18%;pH值为8.4;硝酸盐含量为55.3mg/kg;铵含量为8.85mg/kg;土壤本底石油含量为1.3～4.6mg/kg。

试验区土层重量的计算:120cm×120cm×15cm×1.82g/cm³=393120g=393.12kg。

5.试验步骤

因在试验阶段未能找到合适的石油污染场地，作为试验研究则选择了人为添加污染源的试验方法。原油的施加方法:将当地杏2井采出的原油脱水后，称取800g，用500mL分析纯石油醚稀释，均匀喷入试验区，每个试验区均加入基本相当的石油量。但每个区的石油含量不一定相同，只是大体差不多，以每区测试数据为准。

将均匀喷入原油的各试验区的试验土层，经多次翻动使加入的石油均匀混入试验层中。而后将各试验区准备好的试验添加材料逐个加入，1号试区的添加剂为粉碎的鲜茅草。2号试区为鸡粪与鸡粪土(各50%)。3号试区为谷糠、黍糠。4号试区为麦麸。5号试区除加原油外，接种菌液制剂和营养液。6号试区与5号试区相同，只不过是与1～4号一样均加盖农用塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等。对照区仅加入原油，其他不加。空白区不加任何材料，仅作空白监测。上述试区加入添加剂后继续翻动试验土层使之土层混合均匀。

图6-10 陕西安塞杏子川杏2采油场试验区示意图

将培养好的菌液制剂，按各试区试验土层重的3%接种量接入，混合均匀。配制营养液，营养液的主要成分:MgSO₄·7H₂O，NH₄NO₃，CaCl₂，FeCl₃，KH₂PO₄，K₂HPO₄。配制比例以培养基成分配比为基准。

在上述准备好的试验区加入配制好的营养液30L，试验用水为当地浅层地下水，pH值为8.2，TDS含量为420.5mg/L。再加入约5L的地下水，使试验区试验土层含水量大概保持在20%以上(含水量的计算:菌液按3%计为约12kg，营养液30L，5L地下水，原土壤含水量为9.18%，共计含水量约为20.93%)。在试验区覆盖塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等。在一定时间间隔取样，取样方法是在各区以梅花状取5个不同点的同一深度土样，而后充分混合后4分法取样测试。取样后翻耕试验区试验层使其暴气充氧，并补充一定水量保证试验土壤含水量在20%左右。对照区加入与试验区相同的石油量，其他不加，作为自然降解。空白区不加任何物质作为监控样品。各区同时取样测试，测试成分为石油量，pH值，土壤易溶盐，含水率，NH⁺₄，NO^－₃，等等。并同时监测地表及试验土壤温度。试验期完成后分别对各区试验层下部分层取样。

三、试验区试验过程及结果

(一)第1试验区

在上述试验区准备的基础上，按试验区试验层土壤重1.4%的比例混入剁碎长为1～3cm的鲜茅草，作为添加剂。随后将试验区土壤翻耕均匀，按培养基成分比例调控氮、磷、钙、镁、硫、铁等营养元素，用当地地下水控制试验土层含水量在20%左右。在试验区覆盖塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等。一定时间间隔取样，取样方法是在该区以梅花状取5个不同点的同一深度(15cm)土样，而后充分混合后4分法取样测试。测试结果见表6-16～6-19，图6-11。

表6-16 试验1区与对照、空白区土壤中石油含量随时间变化测试结果

表6-17 试验1区土壤pH值，含水率(w)与TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

表6-18 试验后1区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果石油含量TDS含量NH⁺含量NO^－含

表6-19 试2区土壤中石油含量随时间变化测试结果

注:石油去除率计算以0～7d的平均石油含量为初始浓度(2318.5mg/kg)计算;第3天的数据代表性差略去。

图6-11 试1区土壤中石油随时间的去除率

1.微生态修复土壤中石油的去除率

由表6-16和图6-11可知:通过野外现场实验，得出微生态技术在土壤石油污染修复中是具有一定实效性的。试验区在试验初期0～7d加入的优化菌液并没有发挥作用，也就是说室内优化的菌液应用于野外时，经过了一个适应期或是细菌的延滞期(lag phase)，本试验区适应期在7d左右。而后进入增殖期也是对数期(logarithmic phase)。图6-11显示在试验的第11天即适应期后5d去除率为40%以上，试验至32d时则去除率达80.32%。而对照区土壤的石油含量变化不大(除去两个异常低值基本在10%以内)，说明自然条件下，土壤中石油降解是缓慢的。空白区反映了在没有加任何物质情况下土壤中的石油含量，但在试验后期可能是由于试验区和对照区与空白区相邻又加之降雨和人为取样活动污染了该区，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

环境的pH值对微生物的生命活动有一定影响，它可引起细胞膜电荷的变化以及微生物体内酶的活性改变，从而影响微生物对营养物质的正常吸收。非正常的pH值使环境中营养物质的可利用性和有害物质的毒性改变。每一种微生物的生存都有一定的pH值范围和最适pH值。大多数细菌的最适pH值为6.5～7.5，放线菌pH值为7.5～8.0，真菌可以在广泛pH值范围内生长发育，如pH值在3以下或9以上仍能生长，而最适是在5～6。由表6-17的pH值监测可知，试1区因加入了一定量的磷酸盐缓冲剂使pH值保持在7.6～8.4之间，大多在8左右，而大部分石油降解菌最适环境为偏碱性。空白区、对照区pH值在8.1～8.9之间，比试验区略高一些。但在此pH值范围内对此次试验影响不大，试1区加入的磷酸盐主要是为微生物的生长增加营养元素。

水在微生物降解石油污染物过程中起着重要作用(媒质和氧源)，因此，要使试验区土壤保证微生物生长繁殖的足够水量，一般保持在20%的含水率左右。在每次取样后加入约4%左右的水，表6-17数据显示试验层土壤含水量保持稳定，这为试验效果提供了基本保证。空白区为天然变化的含水量，对照区因取样后人为地翻耕可起到一定的保水作用，含水量略高于空白区，并没有对土壤石油降解起到明显促进作用。

营养元素是微生物细胞以及微生物体内生物酶的组成元素。微生物细胞的组成主要元素是C，H，O，N，P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等微量元素作为营养物质需要进行补充和调控。因此，我们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，并利用当地鲜茅草(剁碎)作为添加剂补充其他生物元素和营养盐。表6-17为各区易溶盐，NH⁺₄，NO^－₃含量随试验过程的变化，从中可见试验区于8月21日补充了各种营养元素。随试验进行，微生物活动将石油和各类元素利用、降解、转化，土壤中含量逐渐减少。

3.试验过程对下层土壤的影响

从测试结果可见(表6-18)，试验1区下部土层石油含量并没有明显地增加。与对照和空白区对比还有些降低，说明试验层土壤中石油没有向下扩散或是也被降解，氮、磷等易溶盐营养物质有一小部分随水而进入下部土层，该结果为今后修复工作中对含水率和易溶营养的要求和添加方法具有特别重要的指导意义。

(二)第2试验区试验结果

在上述试验准备的基础上，按试2区试验层土壤重4.3%的比例均匀混入鸡粪与鸡粪土各50%，作为添加剂。其他条件同试1区，试验结果见表6-19，图6-12。

图6-12 试2区微生态修复土壤中石油随时间的去除率

1.微生态修复土壤中石油的去除率

通过野外上述实验，试2区在试验初期0～7d加入的优化菌液同试1区一样，也就是说需要有一个适应期，该试验适应期在7d左右。而后进入增殖期，表6-19显示在试验的第11天即适应期后期去除率就达80%以上，此次样品采集因位置不同使样品测试结果略高。但在试验至16d时去除率也达68%以上，当试验至32d时则去除率达84.3%。

2.试验土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

试验区因加入了一定量的磷酸盐缓冲剂使pH值保持在7.3～8.1，而大部分石油降解菌最适环境为偏碱性，基本保证了微生物的正常生长。空白区、对照区pH值在8.1～8.9之间，比试验区高一些，但此pH值范围对试验影响不大。

试验层土壤含水量保持稳定，一般保持在20%左右，在每次取样后加入约4%的水，调控的含水率促进了细菌的降解，基本保证了试验效果。空白区为天然变化的含水率，对照区因每次取样后人为地翻耕可起到一定的保水作用，含水量略高于空白区。

表6-20为各区TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随试验过程的变化，反映出随试验进程微生物活动将石油和各类元素利用、降解、转化的过程。

表6-20 试2区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

3.试验过程对下层土壤的影响

表6-21是试验完成后对试2区及对照、空白区下部不同深度进行了石油，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量测试。从测试结果可见试2区试验层的下部土层石油含量并没有明显地增加，与对照和空白区对比相差不多。说明试验层土壤中石油没有向下扩散或是也被降解，从pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量也可看出不同于对照区和空白区，也就是说氮、磷等易溶盐营养物质一部分随水而进入下部土层，但不影响试验结果。

表6-21 试验后各区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果

(三)第3试验区

在试验区准备的基础上，按试验层土壤重1.4%的比例均匀混入谷糠、黍糠各50%的混合物，作为添加剂。其他条件同试1区，试验结果见表6-22，图6-13。

表6-22 第3试区土壤中石油含量随时间变化测试结果

注:石油去除率计算以0d的石油含量为初始浓度(1886.0mg/kg)计算。

图6-13 试3区微生态修复土壤中石油随时间的去除率

1.微生态修复土壤中石油的去除率

通过野外现场修复试验，可以认识和了解到地质微生态技术，在土壤石油污染原位修复是有效的。试3区在试验初期第3天加入的优化菌液已发挥作用，也就是说室内优化的原位土壤中的细菌应用于试3区时，适应期较短，在试3区适应期为1～2d，而后进入增殖期。试验的第3天即适应期后去除率就达62%以上，但第7天数据出现异常。在试验至11d时去除率为76%以上，当试验至21d时则去除率达80.62%，32d时为77.29%，11d后平均去除率为77.22%。试验结果显示第11天以后细菌进入稳定期，土壤中石油降解率减慢且相对稳定。

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

表6-23 试3区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

3.试验过程对下层土壤的影响

表6-24是试验完成后对试验各区下部不同深度进行了石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量测试，从测试结果可见试验区试验层的下部土层石油含量略有增加。与对照和空白区对比增高的量并不是很大，说明试验层土壤中石油向下有部分的扩散。

表6-24 试验后试3区与下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果

(四)第4试验区

在上述试验区准备的基础上，按试验区试验层土壤重2.5%的比例均匀混入麦麸，作为添加剂。其他条件同试1区，试验结果见表6-25。

1.微生态修复土壤中石油的去除率

由表6-25，图6-14可知:试验区在试验初期0～7d加入的优化菌液并没有发挥作用，在试验的第11天即适应期后5d去除率就达70%以上，试验至26d时最大去除率达88.11%，但从去除率看数据有些不太稳定，在69.52%～88.11%之间波动。其原因一是土壤石油含量不均，其次细菌作用、营养成分、添加剂的均匀程度等影响了数据的稳定性。但总的来说效果是显着的，平均去除率可达78.15%。

表6-25 试4区土壤中石油含量随时间变化测试结果

注:石油去除率计算以3d，7d的试验区平均石油含量为初始浓度计算;0d的数据可能取样不均等所至略去。

图6-14 试4区微生态修复土壤中石油随时间的去除率

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

试验区pH值保持在6.6～9.0之间，大多在8以上，造成pH值降为6.6的原因，是添加剂刚刚加入后细菌发酵初期大量产酸造成。随后细菌的生长产碱则使环境变为偏碱性。

试验层土壤含水量基本保持稳定，一般在20%以上。实验对氨氮也进行了调控(表6-26)。

表6-26 试4区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

3.试验过程对下层土壤的影响

从表6-27可见试验区试验层的下部土层石油含量增加很少，与对照和空白区对比只是浅层略高，说明试验层土壤中石油没有向下扩散或是也被降解。从pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量也可看出有别于对照区和空白区，也就是说氮、磷等易溶盐营养物质有一小部分随水而进入下部土层。

表6-27 试验后试4区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果

(五)第5试验区

在试验区准备的基础上，将放大培养的菌液按试5区试验层重量的3%均匀接入试验区，随后按培养基成分比例调控氮、磷、钙、镁、硫、铁等营养液均匀加入，用当地地下水调控试验土层含水量在20%左右。在一定时间间隔取样，测试结果见表6-28、图6-15。

表6-28 试5区土壤中石油含量随时间变化测试结果

注:石油去除率计算以0d，7d的试验区平均石油含量为初始浓度计算;3d的数据可能取样不均等所至略去。

1.微生态修复土壤中石油的去除率

试5区的试验初期0～7d加入的优化菌液也没有发挥作用，也需要有一个适应期，该适应期也在7d左右，而后进入增殖期。在试验的第11天即适应期后5d去除率就达84.6%以上，试验至26d时最大去除率达88.99%，但从去除率看数据有些不太稳定，在64.84%～88.99%之间不等。该试验区未加添加剂，也未覆盖塑料薄膜，但去除效果仍较好，且平均去除率可达82.51%，说明调控措施也可行。

图6-15 试5区微生态修复土壤中石油随时间的去除率

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

试5区pH值保持在7.7～8.5之间，大多在8以上，造成pH值降为7.7的原因，是刚刚添加磷酸盐类使其产生缓冲效果造成土壤pH值趋于中性。随后细菌的生长产碱和环境的作用则使环境变为偏碱性。水和氨氮含量调控稳定(表6-29)。

表6-29 试5区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

3.试验过程对下层土壤的影响

从表6-30可见试5区试验层的下部土层石油含量有所增加但较少，与对照和空白区对比高，说明试验层土壤中石油向下有些扩散。从pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量也可看出有别于对照区和空白区，也就是说氮、磷等易溶盐营养物质也有一小部分随水而进入下部土层，就其原因是该区在整个试验过程中未加盖塑料薄膜，中间几次降水量较大使污染物及营养物质向下运移。

(六)第6试验小区试验结果

在试验区准备的基础上，培养的菌液按试6区试验层土重的3%均匀接入试6区，随后按培养基成分比例调控氮、磷、钙、镁、硫、铁等营养液均匀加入，用当地地下水调控试验土层含水量在20%左右。在试验区覆盖塑料薄膜用于保温、保湿、防雨等，在一定时间间隔取样，样品测试结果见表6-31，图6-16。

表6-30 试验后试5区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果

1.微生态修复土壤中石油的去除率

试6区适应期也在7d左右，试验初期0～7d加入的优化菌液也是没有发挥作用。而后进入增殖期。在试验的第11天即适应期后5d去除率为90%以上，试验至32d时则去除率达81.88%，平均去除率为87.21%。

表6-31 试6区土壤中石油含量随时间变化测试结果

注:石油去除率计算以0d，7d的试验区平均石油含量为初始浓度计算;3d的数据可能取样不均等所至略去。

图6-16 试6区微生态修复土壤中石油随时间的去除率

2.土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量分析

由表6-32的pH值监测可知，试6区pH值保持在7.6～8.4之间，大多在8以上，造成pH值降为7.6的原因，也是在刚添加磷酸盐类后使其产生缓冲效果造成土壤pH值趋于中性。随后细菌的生长产碱和环境的作用则使环境变为偏碱性。

表6-32 试6区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

3.试验过程对下层土壤的影响

从测试结果可见(表6-33)试6区试验层的下部土层石油含量有所增加但较少，与试5区相比也少一些，因该试区做了覆盖塑料薄膜，减少了降水的影响，未加添加物也是原因之一。与对照和空白区相比高一些，说明试验层土壤中石油向下有些扩散。

表6-33 试验后试6区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果

(七)对照区、空白区试验结果

在试验区准备的基础上，对照区只加原油，不加任何其他试验材料，而后翻耕多次使之混合均匀。空白区不加任何其他试验材料也不翻动。该两区与其他试区同时在一定时间间隔取样，取样方法与试验区相同:以梅花状取5个不同点的同一深度土样(15cm)，而后充分混合后4分法取样测试。测试成分为石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量等。试验期完成后分别对各区试验层下部分层取样。取样结果见表6-34～6-36。

表6-34 对照区土壤中石油含量随时间变化测试结果单位:mg·kg^－1

表6-35 对照、空白区土壤pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随时间变化测试结果

表6-36 试验后对照、空白区下部土壤中石油含量，pH值，含水率(w)，TDS，NH⁺₄，NO^－₃含量随深度变化测试结果

通过野外原位试验得出在试验期内，对照区土壤的石油含量变化不大，除去两个异常低值(基本在10%左右，最大为13.3%)。显示出在自然条件下短时间内土壤中石油降解是缓慢的，16d，21d的测试数据可能土壤中含量不均所致，也反映了土壤物质成分的不均一性和复杂性。空白区反映了在没有加任何物质情况下土壤中的石油含量，但在试验后期因试验区和对照区与空白区相邻又加之降雨和人为取样污染了该区，造成含量有所增加。其他成分的变化基本是在天然条件下随降水的变化而变的。

四、试验讨论与结论

1.土壤中石油的去除率

从表6-37可见，大部分试验区在试验初期0～7d加入的优化菌液并没有发挥作用，也就是说室内优化的菌液应用于野外时，需要有一个适应期或是细菌的延滞期(lagphase)，本次试验大部分试区的适应期基本在7d左右。而后进入增殖期也是对数期(logarithmic phase)，表6-37显示在试验的第11天即适应期后去除率就达40%以上。只有试3区的试验有点区别，该区细菌的适应期较短，为3～4d。从整个试验过程和测试结果看，试验效果显着，但有些数据因采样位置和土壤不均匀性使测试结果偏低或偏高。但在试验至16d时去除率也达68%以上，当然每个试区因试验条件不同结果有些差别。总体来看，每个试区最大去除率均在80%以上。而对照区土壤中的石油含量变化不大，除去两个异常低值基本在10%左右，表明在自然条件下短时间内土壤中石油降解是缓慢的，16、21d的测试数据可能显示土壤中含量不均所致，也反映了土壤物质成分的不均一性和复杂性。空白区反映了在没有加任何物质情况下土壤中的石油含量，但在试验后期因试验区和对照区与空白区相邻又加之降雨和人为取样污染了该区，造成含量有所增加。

表6-37 杏子川油田杏2采油井场原位微生态修复土壤中石油随时间的降解率单位:%

2.微生态修复技术的控制因素

微生态修复技术是充分优化利用原位微生物菌群辅以物理和化学方法并与地质环境相结合的，以微观效应改变宏观环境的原位修复技术。应用该技术的关键是微生物和地质环境的相互结合、相互依存、相互作用和调控。调控因素主要有温度、水、氧气、营养元素、地质环境的改善等，用于促进元素的转化，降解有毒、有害物质，在原位对环境污染的治理与修复。

(1)土壤温度的调控

温度是影响微生物生长与存活的重要因素之一，微生物的活动强度、生化作用都与此相关。试验区优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。通过监测试验阶段地表的最高和最低温度显示，空白区是地表的自然最高和最低温度，该地区地表最高温度在8月下旬至9月上旬大多为25℃以上，但最低温度均小于20℃，昼夜温差大。如何调控温度，是试验效果好坏的关键。因此，我们在试验区用农用塑料薄膜进行保温，进入9月后因气温明显下降夜晚再用草帘覆盖。从调控效果看试验区土壤在试验层15cm深，温度明显增加，比空白区增高5～8℃以上，尤其是在9月上旬以前增温保温效果显着。但随着温度的下降土壤中石油的去除率也在降低。通过此次试验及温度的监测，我们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月下旬至9月上旬，通过调控可使土壤温度保持在25℃以上，能保证微生物细菌的活力和繁殖力。

(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。本次试验主要从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并且在每次取样后均要翻耕试验层，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，获得水中提供的氧。另外是部分试验区利用添加物，如鲜草、鸡粪、谷糠、麦麸等，该类添加剂不仅廉价易取，并能为土壤补充营养素，而且对试验层土壤进行了改良，增大了蓬松性和通透性，使空气中的氧容易进入。加入的含氧营养物质K₂HPO₄，KH₂PO₄，MgSO₄·7H₂O，NH₄NO₃，NO^－₃等不仅增加氮、磷、镁等，也是氧的来源之一。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。

3.野外原位修复试验结论

从整个试验过程和方法上可得出如下主要结论:

1)通过对陕北杏子川黄土区石油开采所造成石油污染土壤，原位微生态修复方法的试验研究，利用优化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与地质环境相结合的微生态技术，进行了试验区土壤温度、水、氧气、营养元素、地质环境因素等的调控，对土壤中石油的降解与修复试验，试验结果显示，土壤中平均石油含量在2000mg/kg以上，经过11～32d原位微生态修复技术的修复，土壤中石油含量去除率可达40%～80%以上，验证了地质微生态修复技术在杏子川黄土区土壤石油污染修复的有效性、科学性、生态性，探索了推广应用的可行性。

2)得出在该地区利用微生态修复技术的最佳温度季节应在每年的6月下旬至9月上旬，通过调控可使土壤温度保持在25℃以上，能保证微生物细菌的活力和繁殖力温度需要。

3)验证了本次试验调控添加的营养元素和对土壤环境的改善是比较适度的，方法是可行的。

该试验过程验证了原位微生态修复技术在野外原位土壤石油污染修复试验效果是显着的，方法也是可行的，具有处理方法简单、费用低、修复效果好、对环境影响小、无二次污染、可原位治理等优点。虽然是试验研究，用于野外大面积修复还有待完善，但通过不断努力是可以实现的。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，具有一定的推广应用作用。

B. 原位微生物修复技术与异位微生物修复技术各有什么特点

原位微生物修复技术：不需要将土壤挖走，直接向污染土壤中投加氮、磷等营养物质和供氧，这种方法不仅操作简单成本低，而且不破坏植物生长所需要的土壤环境，污染物氧化安全、无二次污染，处理效果好，是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。
异位微生物修复技术：在土壤污染严重的情况下，把污染土壤挖出进行集中生物降解，通过向土壤中投入一些填充剂，如木片、树皮等，它们可以改善土壤结构，使之疏松通气又可保持一定的温度，有利于降解污染物的的微生物繁殖，处理后的土壤要运回原处。

C. 原位生物修复的修复措施

生物修复是生物修复理论在实际中的应用，注重从工程学的角度解决和控制污染问题。这项技术的创新之处在于，一是精心选择、合理设计的环境条件中促进或强化在天然条件下发生很慢或不能发生的降解和转化过程，二是能治理更大面积的污染。
在地表水体（江河、湖泊、海洋、景观水、养殖水等）污染治理中，常用的原位生物修复措施有：投加高效降解菌(或基因工程菌)、人工爆气复氧、投加营养物或生物表面活性剂、添加电子受体等。除了考虑利用土着微生物外，驯化和培养具有高效降解性能的微生物成了研究的热点，并形成了一个环境微生物菌剂的新兴市场。为了防止流动水体中菌体的流失，研究机构和生产者研发出固定化微生物（将微生物附着在载体上）的工艺。

D. 水污染控制技术可分为几大类型简要介绍重要的控制技术.

就地下水污染而言,按污染源的行业类型及其排放物的种类简述如下:

一、 工业“三废”污染源

工业“三废”(废水、废气、废渣)是地下水污染的主要因素之一。

（一）工业废水

如:(1)工业电镀废水,其主要污染成分有CN,Cr,Cd,Ni,Zn,Hg以及“三酸”(HCL,HSO4,HNO3)等;(2)工业酸洗污水,主要成分为三酸;(3)冶炼工业废水,主要污染物有铜、铝、锌、镍、镉等金属污染物质;(4)轻工业废水,主要污染物为碱类、脂、醇、醛类、氨氮、染料、硫等;(5)石油化工有机废水,污染物成分以各种硝基、氨基化合物、油类、苯酚类、醇类、酸碱类、氯化物、氰化物、各种金属化合物、有机化合物、芳烃类及其衍生物。这些有毒有害废水,若不经过处理而排入城市下水道、江河湖海或直接排到水沟、大渗坑里,都是导致地下水化学污染的主要原因。

（二）工业废气

一些典型的工业废气,SO2、H2S、CO、CO2、氮氧化物、苯并芘等物质会对大气产生煤烟型严重污染,这些污染物随降雨下落,通过地表径流进入水循环中,对地表水和地下水造成二次污染。

（三）工业废渣

工业废渣包括高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、硫铁渣、电石渣、赤泥、洗煤泥、硅铁渣、选矿场尾矿及污水处理厂的淤泥等。如冶金工业产生含氰化物垃圾造纸工业产生含亚硫酸垃圾;电子工业产生含汞垃圾;石油化工产生多氯联苯(PCBS);农药废物含酚、酚焦油垃圾及富含矿物油、碳氢化合物溶剂等垃圾;燃煤热电厂粉尘淋滤产生As,Cr,Se,Cl等。这些废渣有的天然堆放,有的埋入地下,如遇隔水不好地层,经风吹、雨水淋滤,其中的有毒有害物质如重金属、挥发性酚、氰化物等进入水体和土壤。其中部分随降水直接入渗,部分随地表径流往下游迁移并下渗,从而对地下水形成面状和线状污染。如沈阳、锦州、吉林等城市铬渣堆积如山,形成地下水的重要污染源。

二、 城市生活污染源

长期以来,城市的生活污水没有经过任何处理而直接排放,只是靠地表水体的自净能力来消除其中的污染物质,但水体的自净能力是有限的。据统计,我国约有80%以上的河流遭到污染,有的污染相当严重,甚至不能用于灌溉农田,同时也污染了地下水源。

（一）生活污水

生活污水主要是SS(悬浮固体)、BOD(生化需氧量)、NH4-N(氨氮)、ABS(合成洗涤剂)、P、CL、细菌等。生活污水和医院排放的废水中所含污染物多为氨氮、磷、合成洗涤剂、厌氧细菌、挥发性酚、汞、病毒及放射性物质,多数排入河道、沟渠或渗坑,对地表水和地下水产生污染。任意堆放的未经处理的生活垃圾通过风吹、降水淋溶,其中的有毒有害物质进入水体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处理,而这些大量被填埋于城市周围的垃圾,随着日晒雨淋及地表径流的冲洗,其溶出物会慢慢渗入地下,污染地下蓄水层。生活废弃物中富含有机物质和盐类,在微生物的作用下分解成有机氮→氨氮→亚硝酸盐氮→硝酸盐氮,故而在地下水中三氮检出率为10%～46%,细菌总数和大肠菌群检出率为10%～26%。因而生活垃圾,还有居民区的化粪池都是造成有机物污染的主要渠道。
三、 农业污染源

由于农业活动而造成的地下水污染源主要包括土壤中剩余农药、化肥、动植物遗体的分解以及不合理的污水灌溉等。它们引起大面积浅层地下水质恶化,其中最主要的是NO3-N的增加和农药、化肥的污染。

（一）农药污染

农药污染对人类及动物有致癌、致畸、致突变的作用。据报道,在30年前使用于DDT的地方,目前地下水中仍然存在这种农药,且有的地方每升地下水中DDT含量超标几千倍。如今广泛使用的农药,经大气降水淋渗,较大面积地以“源”的形式构成对地下水的污染。

（二）化肥污染

一方面过量使用氮肥可使水的NO3含量、永久硬度和矿化度升高,另一方面,造成水体富营养化,当无机氮含量超过300mg/m3、总磷在20mg/m3时,就会出现富营养化,引起水生生物大量死亡。

（三）污水灌溉

许多污水中含有有毒元素及化合物,在地下水埋藏较浅,包气带渗透性较好的砂土地带,常常带来地下水的严重污染。如西安市六座污水库、20余座污水塘,蓄水30万m3以上,使渭河一、二阶地受到广泛污染。

四、 重金属及放射性污染源

重金属如Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Co、Ni、Sn及类金属As等,以Hg、Cd、Cr及As的污染最为突出;放射性污染主要是由放射性核元素引起的一类特殊污染,包括放射性水污染。天然放射性核元素以及核武器试验的沉降物、其他工业中的放射性废水及废弃物都会污染地下水,引起癌症和遗传病变。

地下水污染治理技术归纳起来主要有：物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法。
1.1物理法
物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法，概括起来又可分为：
①屏蔽法
该法是在地下建立各种物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等，原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说，物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一种临时性的控制方法。
②被动收集法
该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效，它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。
1.2水动力控制法
水动力控制法是利用井群系统，通过抽水或向含水层注水，人为地改变地下水的水力梯度，从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，同时在上游布置一排抽水井，抽出清洁水并送到下游注入。同样，水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。
1.3抽出处理法
抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法，可根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为三类：
①物理法。包括：吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。
②化学法。包括：混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。
③生物法。包括：活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后地下水的去向有两个，一是直接使用，另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。
1.4原位处理法
原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露，减少对环境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。
1.4.1物理化学处理法
①加药法。通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。
②渗透性处理床。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层，一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟，该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层，然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质，受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应，生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金属；b.活性炭，用以去除非极性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成离子交换树脂，用以去除溶解态重金属等。

③土壤改性法。利用土壤中的粘土层，通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质，使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。
1.4.2生物处理法
原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施，包括添加氧和营养物等，刺激原位微生物的生长，从而强化污染物的自然生物降解过程。通常原位生物修复的过程为：先通过试验研究，确定原位微生物降解污染物的能力，然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比，最后再将研究结果应用于实际。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的，例如强化供氧技术大致有以下几种：
①生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似，都是将空气注入受污染区域底部，所不同的是生物气冲的供气量要小一些，只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。
②溶气水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人员开发的技术，它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶气水，气泡直径可小到55μm。把这种气水混合物注入受污染区域，可大大提高氧的传递效率。
③过氧化氢供氧技术。该技术是把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中，过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入，催化剂用以控制过氧化氢的分解速度，使之与微生物的耗氧速度相一致。
望采纳。

E. 地下水污染的生物修复主要有哪两种形式

（一）渗透反应墙（PRBs）修复技术
渗透反应墙是一个填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的地下水通过时，其中的污染物质与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污水得以净化。PRBs使用的反应材料一般根据污染物的组分及修复目的不同而各异，最常见的是零价铁（FeO）。其机理是根据化学热力学和化学反应动力学理论，FeO易被氧化，失去的电子传递给具有氧化性的有毒重金属离子和有机氯代烃等有机物，使其被还原，从而达到地下水修复的目的。
（二）原位曝气技术
原位曝气技术是与土壤气相抽提互补的一种技术，将空气注入污染区域以下，将挥发有机物从地下水中解析到空气流并引至地面上处理的原位修复技术。该技术被认为是去除地下水挥发性有机物的最有效方法。将原位曝气法和土壤蒸气抽提法相结合，去除砂质地下含水层中的石油烃，结果表明与单独使用土壤蒸气抽提法比较，将原位曝气技术与土壤蒸气抽提法联用，28天后石油烃去除量提高19倍，同时原位曝气还为地下水中残留的NAPL的去除创造了更有利条件。曝入的空气能为地下水中的好氧微生物提供足够氧气，促进土着微生物的降解作用。该技术在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水，系统容易安装和转移，容易与其它技术组合使用。但是对既不容易挥发又不易生物降解的污染物处理效果不佳，并且对土壤和地质结构的要求比较高。

F. 水体污染的治理方法

防治水体污染的主要措施有以下三条：
（1）减少和消除污染物排放的废水量。首先可采用改革工艺，减少甚至不排废水，或者降低有毒废水的毒性。其次重复利用废水。尽量采用重复用水及循环用水系统，使废水排放减至最少或将生产废水经适当处理后循环利用。如电镀废水闭路循环，高炉煤气洗涤废水经沉淀、冷却后再用于洗涤。第三控制废水中污染物浓度，回收有用产品。尽量使流失在废水中的原料和产品与水分离，就地回收，这样既可减少上产成本，又可降低废水浓度。第四处理好城市垃圾与工业废渣，避免因降水或径流的冲刷、溶解而污染水体。
（2）全面规划，合理布局，进行区域性综合治理。第一在制定区域规划、城市建设规划、工业区规划时都要考虑水体污染问题，对可能出现的水体污染，要采取预防措施。第二对水体污染源进行全面规划和综合治理。第三杜绝工业废水和城市污水任意排放，规定标准。第四同行业废水应集中处理，以减少污染源的数目，便于管理。最后有计划治理已被污染的水体。
（3）加强监测管理，制定法律和控制标准。第一设立国家级、地方级的环境保护管理机构，执行有关环保法律和控制标准，协调和监督各部门和工厂保护环境、保护水源。第二颁布有关法规、制定保护水体、控制和管理水体污染的具体条例。

G. 地下水污染水力控制措施怎么理解

随着工业生产的高速发展，我国地下水污染的问题日益突出，地下水污染所带来的对环境和经济发展的影响也日趋显露。因此，加强对地下水污染的治理和相应技术的开发就成为一种迫切的需要。客观上讲，我国目前在地下水污染调查及地下水污染物迁移转化模式方面做了不少基础性工作，但在具体的地下水污染治理技术方面做的工作却不多，而国外，尤其是欧美国家自20世纪70年代以来在地下水点源污染治理方面取得了很大的进展，且逐渐发展形成较为系统的地下水污染治理技术。地下水污染治理技术归纳起来主要有：物理处理法、水动力控制法、抽出处理法、原位处理法。
1.1物理法
物理法是用物理的手段对受污染地下水进行治理的一种方法，概括起来又可分为：
①屏蔽法
该法是在地下建立各种物理屏障，将受污染水体圈闭起来，以防止污染物进一步扩散蔓延。常用的灰浆帷幕法是用压力向地下灌注灰浆，在受污染水体周围形成一道帷幕，从而将受污染水体圈闭起来。其他的物理屏障法还有泥浆阻水墙、振动桩阻水墙、板桩阻水墙、块状置换、膜和合成材料帷幕圈闭法等，原理都与灰浆帷幕法相似。总的来说，物理屏蔽法只有在处理小范围的剧毒、难降解污染物时才可考虑作为一种永久性的封闭方法，多数情况下，它只是在地下水污染治理的初期，被用作一种临时性的控制方法。
②被动收集法
该法是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道，在沟内布置收集系统，将水面漂浮的污染物质如油类污染物等收集起来，或将所有受污染地下水收集起来以便处理的一种方法。被动收集法一般在处理轻质污染物(如油类等)时比较有效，它在美国治理地下水油污染时得到过广泛的应用。
1.2水动力控制法
水动力控制法是利用井群系统，通过抽水或向含水层注水，人为地改变地下水的水力梯度，从而将受污染水体与清洁水体分隔开来。根据井群系统布置方式的不同，水力控制法又可分为上游分水岭法和下游分水岭法。上游分水岭法是在受污染水体的上游布置一排注水井，通过注水井向含水层注入清水，使得在该注水井处形成一地下分水岭，从而阻止上游清洁水体向下补给已被污染水体；同时，在下游布置一排抽水井将受污染水体抽出处理。而下游分水岭法则是在受污染水体下游布置一排注水井注水，在下游形成一分水岭以阻止污染羽流向下游扩散，同时在上游布置一排抽水井，抽出清洁水并送到下游注入。同样，水动力控制法一般也用作一种临时性的控制方法，在地下水污染治理的初期用于防止污染物的扩散蔓延。
1.3抽出处理法
抽出处理法是当前应用很普遍的一种方法，可根据污染物类型和处理费用来选用，大致可分为三类：
①物理法。包括：吸附法、重力分离法、过滤法、反渗透法、气吹法和焚烧法等。
②化学法。包括：混凝沉淀法、氧化还原法、离子交换法和中和法等。
③生物法。包括：活性污泥法、生物膜法、厌氧消化法和土壤处置法等。受污染地下水抽出后的处理方法与地表水的处理相同，需要指出的是，在受污染地下水的抽出处理中，井群系统的建立是关键，井群系统要能控制整个受污染水体的流动。处理后地下水的去向有两个，一是直接使用，另一个则是用于回灌。用于回灌多一些的原因是回灌一方面可稀释受污染水体，冲洗含水层；另一方面还可加速地下水的循环流动，从而缩短地下水的修复时间。
1.4原位处理法
原位处理法是地下水污染治理技术研究的热点，不但处理费用相对节省，而且还可减少地表处理设施，最大程度地减少污染物的暴露，减少对环境的扰动，是一种很有前景的地下水污染治理技术。原位处理技术又包括物理化学处理法及生物处理法。
1.4.1物理化学处理法
①加药法。通过井群系统向受污染水体灌注化学药剂，如灌注中和剂以中和酸性或碱性渗滤液，添加氧化剂降解有机物或使无机化合物形成沉淀等。
②渗透性处理床。渗透性处理床主要适用于较薄、较浅含水层，一般用于填埋渗滤液的无害化处理。具体做法是在污染羽流的下游挖一条沟，该沟挖至含水层底部基岩层或不透水粘土层，然后在沟内填充能与污染物反应的透水性介质，受污染地下水流入沟内后与该介质发生反应，生成无害化产物或沉淀物而被去除。常用的填充介质有：a.灰岩，用以中和酸性地下水或去除重金属；b.活性炭，用以去除非极性污染物和CCl4、苯等；c.沸石和合成离子交换树脂，用以去除溶解态重金属等。
③土壤改性法。利用土壤中的粘土层，通过注射井在原位注入表面活性剂及有机改性物质，使土壤中的粘土转变为有机粘土。经改性后形成的有机粘土能有效地吸附地下水中的有机污染物。
1.4.2生物处理法
原位生物修复的原理实际上是自然生物降解过程的人工强化。它是通过采取人为措施，包括添加氧和营养物等，刺激原位微生物的生长，从而强化污染物的自然生物降解过程。通常原位生物修复的过程为：先通过试验研究，确定原位微生物降解污染物的能力，然后确定能最大程度促进微生物生长的氧需要量和营养配比，最后再将研究结果应用于实际。现在所使用的各种原位生物修复技术都是围绕各种强化措施来进行的，例如强化供氧技术大致有以下几种：
①生物气冲技术。该技术与原位物化法中的气冲技术相似，都是将空气注入受污染区域底部，所不同的是生物气冲的供气量要小一些，只要能达到刺激微生物生长的供气量即可。
②溶气水供氧技术。这是由维吉尼亚多种工艺研究所(VirginiaPolytechnicInstitute)的研究人员开发的技术，它能制成一种由2/3气和1/3水组成的溶气水，气泡直径可小到55μm。把这种气水混合物注入受污染区域，可大大提高氧的传递效率。
③过氧化氢供氧技术。该技术是把过氧化氢作为氧源注入到受污染地下水中，过氧化氢分解以后产生氧以供给微生物生长。过氧化氢常常要与催化剂一起注入，催化剂用以控制过氧化氢的分解速度，使之与微生物的耗氧速度相一致。

H. 原位生物修复的关键技术

成功进行原位生物修复，取决于三个方面，一要有快速的水质测试方法，二要有合适的微生物，三要有合适的环境。
快速的水质测试方法
广州市沃特尔水处理科技有限公司生产的系列产品，是特别为非专家而设计的，操作简单易懂，只需几毫升水样，加几滴试剂，根据水样颜色变化，几分钟内即可完成水质指标的测定。解决快速、价廉水质监测问题。
原位生物修复合适的微生物
生态系统由生产者（主要是植物）、消费者（主要是动物）和分解者（主要是微生物）三者组成，三者之间的能流和物流处于一种平衡状态，见图二。但当人类活动过份激烈破坏了这种平衡时，通常表现为分解者无法完成分解任务，污染速度大于净化速度，污染物不断积累，生态系统受到破坏。
图二 有机物的分解
添加合适微生物制剂强化分解作用，修复养殖水环境的技术已经得到普遍认同和采用。合适微生物的加入强化了系统中污染物的降解、转化作用以及对营养元素的利用，保持了养殖生态系统能量流动、物质循环的畅通。一般认为微生物制剂对水质净化的作用至少有两方面：第一，降低有机负荷，去除氨氮、亚硝酸氮、硫化氢等有毒物，改善养殖环境；第二，形成有益菌优势种群，竞争性排斥病原菌。
到目前为止，已有乳杆菌属、双歧杆菌属、弧菌属、假单孢菌属、芽孢杆菌属的众多种类及硝化细菌、光合细菌等应用于原位生物修复。
广州市沃特尔水处理科技有限公司主要微生物制剂已投入市场。
原位生物修复合适的环境调控技术
作为一种生物处理技术，原位生物修复能否取得成功，由多种相关因素共同决定。因此要达到好的污染去除效果，必须因地制宜、设计有针对性的原位生物修复方案。 决定原位生物修复效果的技术参数较多，包括具有活性的专性微生物及形成生物膜的载体、适宜生物生长并发挥作用的处理场地、持水容量和酸碱度适中的水环境、充足并投放合理的营养供应、充分的氧气与电子受体、发达并往往具有特殊效应的植物根圈以及有机质含量、颗粒含量、养分保有力、pH值、温度、可利用肥料含量等土壤物化因素。 具体原位生物修复方案的制定，应立足于上述的各种环境因素。以微生物修复为例，首先应根据水环境现状的实际情况，通过一个重要环节——微生物接种，引入与土着微生物群落有关、具有独特或专性代谢功能的微生物；如果种引入是科学高效的，则能优化微生物群落结构、增加区域内的微生物生物量、改善其生物可降解程度、催化良好的降解作用过程、增加土着微生物活性，特别是显着地影响污染物的生态化学行为及归宿。
广州市沃特尔水处理科技有限公司对以下因子：DO、NO2-N、NH4-N、PH、KH、PO4-P、NO3-N、COD、BOD、温度、盐度、透明度、水色等进行大量试验基础上。已掌握影响因子及调控技术，为微生物构建特定的生态位，在养殖水，景观水，生活污水，畜禽废水，鱼粉厂废水，餐饮废水成功实现水体的原位生物修复。

I. 微生物修复

灾后土壤肥力下降，有些区域的土壤甚至受到污染，而微生物修复在改善土壤结构、提高土壤活性、促进生土熟化、增加土壤肥力、增强植物对营养物质的吸收和降低重金属毒性等方面有重要的作用。微生物数量的多少和微生物活性的强弱是影响微生物修复效果的一个重要方面，为了达到效果，必须筛选具有高效活性的专性微生物。这些微生物必须具有在合理的速率下将污染物从起始的高浓度降低到规定的标准浓度下，并且在分解污染物的过程中不应产生毒性代谢物的能力。例如，丛枝菌根真菌可以提高豆科植物固氮能力，对改善土壤结构、增加土壤有机质、提高植物抗酸性和降低重金属危害也有显着作用；大肠杆菌、芽孢杆菌、链霉菌等对汞具有氧化作用。微生物修复包含原位修复和异位修复，原位修复主要是通过添加营养物质、接种菌种和供氧等方式进行；异位修复则要把污染土壤挖出再处理，这种技术工程量大、投资高，在灾毁土地生态修复中应用难度大。

1.微生物接种

土壤中的微生物种类繁多，但受破坏的土壤中不一定存在能够修复土壤的微生物。为了提高生态修复效果，需要接种与土壤相匹配的微生物，以达到修复土壤的目的。

(1)土着微生物。土着微生物是由固定碳素的光合细菌、抑制病害的放线菌、分解糖类的酵母菌等上千种微生物组成的群落。当土壤受到破坏后，土着微生物会经历一个自然驯化的适应过程，其中不能适应污染土壤的土着微生物将会死亡而被淘汰，而适应的土着微生物则会在某些特殊条件下发生一系列生化反应，产生对污染物有分解作用的酶，这些污染物在酶的作用下，被分解转化为不再具有污染性质的物质。因此，对驯化后的土着微生物优势菌进行接种，不但缩短了微生物的适应期，还使微生物的活性得到保持，从而达到改良土壤和加速被破坏环境的生态修复的目的。

(2)外来微生物。针对土着微生物因土壤污染而导致的数量下降，以及生长速度较为缓慢、代谢活性低等缺点，生态修复过程中会采用接种外来微生物这种方法，引进优势菌种，缩短微生物的自然驯化期，加速恢复土壤中微生物的数量和种群，加速分解土壤中的污染物，使被破坏的土壤得以恢复。

需要注意的是，在接种外来微生物时，必须保证投入量，确保在土着微生物的竞争下能够成为优势菌种。目前，国内外的研究人员正在努力攻克扩大生物修复应用范围的难题，寻找在极端条件下耐温度、强酸、强碱和耐溶的微生物，如果这些类型的微生物能够大量用于生物修复工程，将会把灾毁土地生态修复提上一个新的台阶。

(3)基因工程菌。Cohen和Boyer于1973年首次成功地完成了DNA分子的体外重组实验，由此产生了基因工程，这极大地促进了微生物的研究。基因工程菌是指“利用DNA的体外重组、质粒分子育种、原生质体融合等技术手段，根据设定的意向选取并培育出能够改良微生物作用的底物范围”。基因工程菌能够在土壤中增加具有高效降解作用的酶的数量及其活性，创造出新的微生物种类和新的分解代谢途径，从而加速土壤生态修复。

2.添加营养物

微生物的生长离不开有机物质提供的碳和氮，此外，磷也是微生物生长过程必不可少的营养物质。当土壤中微生物生长缓慢的时候，则有必要添加其生长所需的营养物质，促进微生物的新陈代谢，加速其对土壤中污染物的降解。营养物的添加要根据土壤微生物的种类及其需求来选取，同时还应严格计算营养物添加的浓度、比例，这样才能确保生态修复取得良好的效果。

3.添加表面活性剂

微生物对污染物的生物降解主要是在酶的催化作用下进行的，但具有降解作用的酶大多数不是胞外酶。添加表面活性剂可以增加微生物细胞和污染物接触的概率，从而加速污染物的分解，有利于受污染土壤的生态修复。

J. 土壤污染修复技术方法有哪些

一、植物修复技术
从20 世纪80 年代问世以来，利用植物资源与净化功能的植物修复技术迅速发展[4,5]。植物修复技术包括利用植物超积累或积累性功能的植物吸取修复[6,7,8] 、利用植物根系控制污染扩散和恢复生态功能的植物稳定修复[9] 、利用植物代谢功能的植物降解修复[10] 、利用植物转化功能的植物挥发修复[4 ] 、利用植物根系吸附的植物过滤修复[4] 等技术；可被植物修复的污染物有重金属、农药、石油和持久性有机污染物、炸药、放射性核素等。其中，重金属污染土壤的植物吸取修复技术在国内外都得到了广泛研究，已经应用于砷、镉、铜、锌、镍、铅等重金属以及与多环芳烃复合污染土壤的修复[6,7,11,12]，并发展出包括络合诱导强化修复[13] 、不同植物套作联合修复、修复后植物处理处置的成套集成技术[1]。这种技术的应用关键在于筛选具有高产和高去污能力的植物，摸清植物对土壤条件和生态环境的适应性。近年来，中国在重金属污染农田土壤的植物吸取修复技术应用方面在一定程度上开始引领国际前沿研究方向。但是，虽然开展了利用苜蓿、黑麦草等植物修复多环芳烃、多氯联苯和石油烃的研究工作[1]，但是有机污染土壤的植物修复技术的田间研究还很少，对炸药、放射性核素污染土壤的植物修复研究则更少。
植物修复技术不仅应用于农田土壤中污染物的去除，而且同时应用于人工湿地建设、填埋场表层覆盖与生态恢复、生物栖身地重建等。近年来，植物稳定修复技术被认为是一种更易接受、大范围应用、并利于矿区边际土壤生态恢复的植物技术，也被视为一种植物固碳技术和生物质能源生产技术；为寻找多污染物复合或混合污染土壤的净化方案，分子生物学和基因工程技术应用于发展植物杂交修复技术[14] ；利用植物的根圈阻隔作用和作物低积累作用[15]，发展能降低农田土壤污染的食物链风险的植物修复技术正在研究。
二、微生物修复技术
微生物能以有机污染物为唯一碳源和能源或者与其他有机物质进行共代谢而降解有机污染物。利用微生物降解作用发展的微生物修复技术是农田土壤污染修复中常见的一种修复技术。这种生物修复技术已在农药或石油污染土壤中得到应用。在中国，已构建了农药高效降解菌筛选技术、微生物修复剂制备技术和农药残留微生物降解田间应用技术；也筛选了大量的石油烃降解菌，复配了多种微生物修复菌剂，研制了生物修复预制床和生物泥浆反应器，提出了生物修复模式[1]。近年来，开展了有机胂和持久性有机污染物如多氯联苯和多环芳烃污染土壤的微生物修复技术工作。分离到能将PAHs 作为唯一碳源的微生物如假单胞菌属、黄杆菌属等，以及可以通过共代谢方式对4 环以上PAHs 加以降解的如白腐菌等[16]。建立了菌根真菌强化紫花苜蓿根际修复多环芳烃的技术和污染农田土壤的固氮植物2根瘤菌2菌根真菌联合生物修复技术[17,18 ]。总体上，微生物修复研究工作主要体现在筛选和驯化特异性高效降解微生物菌株，提高功能微生物在土壤中的活性、寿命和安全性，修复过程参数的优化和养分、温度、湿度等关键因子的调控等方面。微生物固定化技术因能保障功能微生物在农田土壤条件下种群与数量的稳定性和显着提高修复效率而受到青睐。通过添加菌剂和优化作用条件发展起来的场地污染土壤原位、异位微生物修复技术有：生物堆沤技术、生物预制床技术、生物通风技术和生物耕作技术等。运用连续式或非连续式生物反应器、添加生物表面活性剂和优化环境条件等可提高微生物修复过程的可控性和高效性[19,20]。目前，正在发展微生物修复与其他现场修复工程的嫁接和移植技术，以及针对性强、高效快捷、成本低廉的微生物修复设备，以实现微生物修复技术的工程化应用。
污染土壤物理修复技术

物理修复是指通过各种物理过程将污染物（特别是有机污染物） 从土壤中去除或分离的技术。热处理技术是应用于工业企业场地土壤有机污染的主要物理修复技术，包括热脱附[21] 、微波加热[22] 和蒸气浸提[23] 等技术，已经应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二英等污染土壤的修复。
一、热脱附技术
热脱附是用直接或间接的热交换，加热土壤中有机污染组分到足够高的温度，使其蒸发并与土壤介质相分离的过程。热脱附技术具有污染物处理范围宽、设备可移动、修复后土壤可再利用等优点，特别对PCBs这类含氯有机物，非氧化燃烧的处理方式可以显着减少二恶英生成[21]。目前欧美国家已将土壤热脱附技术工程化，广泛应用于高污染的场地有机污染土壤的离位或原位修复，但是诸如相关设备价格昂贵、脱附时间过长、处理成本过高等问题尚未得到很好解决，限制了热脱附技术在持久性有机污染土壤修复中的应用[24]。发展不同污染类型土壤的前处理和脱附废气处理等技术，优化工艺并研发相关的自动化成套设备正是共同努力的方向。
二、蒸气浸提技术
土壤蒸气浸提（简称SVE) 技术是去除土壤中挥发性有机污染物（VOCs) 的一种原位修复技术。它将新鲜空气通过注射井注入污染区域，利用真空泵产生负压，空气流经污染区域时，解吸并夹带土壤孔隙中的VOCs 经由抽取井流回地上；抽取出的气体在地上经过活性炭吸附法以及生物处理法等净化处理，可排放到大气或重新注入地下循环使用。SVE具有成本低、可操作性强、可采用标准设备、处理有机物的范围宽、不破坏土壤结构和不引起二次污染等优点。苯系物等轻组分石油烃类污染物的去除率可达90 %[25 ]。深入研究土壤多组分VOCs 的传质机理，精确计算气体流量和流速，解决气提过程中的拖尾效应，降低尾气净化成本，提高污染物去除效率，是优化土壤蒸气浸提技术的需要。
化学/物化修复技术

相对于物理修复，污染土壤的化学修复技术发展较早，主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化2还原技术、光催化降解技术和电动力学修复等。
一、固化-稳定化技术
固化-稳定化技术是将污染物在污染介质中固定，使其处于长期稳定状态，是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法，对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势[26 ]。美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。[5] 中国一些冶炼企业场地重金属污染土壤和铬渣清理后的堆场污染土壤也采用了这种技术。国际上已有利用水泥固化-稳定化处理有机与无机污染土壤的报道[27 ]。
根据EPA的定义，固化和稳定化具有不同的含义。固定化技术是将污染物囊封入惰性基材中，或在污染物外面加上低渗透性材料，通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的；稳定化是指从污染物的有效性出发，通过形态转化，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化，以降低其对生态系统的危害风险。固化产物可以方便地进行运输，而无需任何辅助容器；而稳定化不一定改变污染土壤的物理性状。
固化技术具有工艺操作简单、价格低廉、固化剂易得等优点，但常规固化技术也具有以下缺点，如固化反应后土壤体积都有不同程度的增加，固化体的长期稳定性较差等。而稳定化技术则可以克服这一问题，如近年来发展的化学药剂稳定化技术，可以在实现废物无害化的同时，达到废物少增容或不增容，从而提高危险废物处理处置系统的总体效率和经济性；还可以通过改进螯合剂的结构和性能使其与废物中的重金属等成分之间的化学螯合作用得到强化，进而提高稳定化产物的长期稳定性，减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。由此可见，稳定化技术有望成为土壤重金属污染修复技术领域的主力。