北極星環境修復網訊:基本原理
微生物修復技術是指通過向汙染土壤或地下水中投加高效降解微生物或營養物質，同時為微生物創造適宜的水分、氧氣、pH等生長條件，促進微生物降解環境中的有害物質或降低汙染物毒性，達到修複目的。
微生物、營養物質和生長條件是決定微生物修復成功與否的三個關鍵因素，由此也引申出了微生物修復領域的三個重要研究方向：基於高效降解微生物菌劑的生物強化技術、基於營養劑和功能助劑的生物刺激技術以及旨在創造微生物生長代謝適宜條件的修復工藝研究。
微生物「吃掉」汙染物的過程
前提條件
石油烴能夠被微生物降解是有其先天條件的，下表是石油烴各組分的生物降解特點，可以看到，對於短鏈脂肪烴、單環芳香烴、3環以內的多環芳烴來說，微生物降解性良好。而石油烴中的其他組分雖然生物降解性稍差，但對於微生物來說也並不是無能為力，無非就是需要更長的降解時間、更多更高效的降解菌種、更優越的降解條件而已。需要注意的是，對石油烴來說，好氧生物降解是最主要的降解途徑。
石油烴各組分的微生物降解性
降解機理
如下圖所示，石油烴的好氧生物降解過程是在充分供氧，氮、磷、微量元素等營養物質充足的條件下，利用細菌、真菌、放線菌等微生物的作用，將石油烴徹底降解為二氧化碳和水，同時生成新的細胞生物量的過程。
好氧微生物降解烴類物質主要過程
從圖中我們還可以看到，降解過程中一些生物酶起到了決定性的作用，主要包括單加氧酶、雙加氧酶和羥化酶等生物酶，主要的酶促反應如下圖所示：
石油烴降解過程主要酶促反應
看到這些讓人眼花繚亂的反應過程，是不是對大自然的力量產生了深深的讚嘆？這麼不起眼的小小微生物卻能夠像智能化的工廠一樣完成如此精準的工作任務，於無形之中降解環境中的油類汙染物，保護人類的生存環境。
修復過程
好了，估計有小夥伴要舉手提問了：既然微生物的力量這麼神奇，為什麼還有這麼多的汙染土壤和地下水存在？俗話說，no zuo no die，總有極少部分人為了一己私利，以大自然難以承受的速度向環境中排放著超量汙染物，導致我們土壤中的微生物生！病！了！
主要病症表現為：
孤獨
高濃度的石油烴超出了環境中土著微生物的耐受能力，菌種的種類和數量大大減少；
飢餓
有研究表明，微生物降解過程所需的C:N:P≈100:10:1，石油烴的降解需要足量的氮、磷等營養物質，顯然，過高濃度的石油烴使得微生物降解所需的營養物質供不應求；
窒息
石油烴密度小，黏著力強，乳化能力低，在土壤中容易與土粒粘連，影響土壤通透性，導致好氧微生物無法獲取足夠的氧降解石油烴。
生病的土壤，微生物無力應敵
治病救人講究對症下藥，土壤的治療也不例外。
面對孤獨症
我們主要採用生物強化技術治療。所謂缺啥補啥，直接向土壤或地下水中接入高效降解菌種，提高土壤中降解石油烴的微生物種類和數量，強化降解能力。投加的菌種可以是採用生物工程方法將土著微生物富集、馴化、分離得到的高效降解菌株（本土作戰），也可以在現存微生物不能降解汙染物時引入高效外源微生物協助降解（僱傭兵）。目前已知能夠降解石油烴的微生物共100餘屬，200餘種，分屬細菌、放線菌、真菌和藻類，可見供我們選擇的空間極其龐大。
面對飢餓症
我們主要採用生物刺激技術治療。向土壤或地下水中投加氮源、磷源等營養物質，刺激土著微生物的生長代謝。在中試以上規模，營養物質的添加量一般控制在0.005~0.1%之間，當然，需要根據實驗效果靈活調整。
面對窒息症
我們主要通過投加功能助劑加以治療。常用功能助劑包括：
緩釋增氧劑——投入土壤和地下水中，緩慢釋放氧氣，維持好氧條件；
表面活性劑——降低油水界面張力，創造微生物細胞接觸、降解石油烴的有利環境；
土壤調理劑——在異位生物修復工藝中調理土質，保持土壤疏鬆，透氣透水。
土壤恢復健康，微生物所向披靡
當然，對於土壤及地下水環境中氧氣缺乏的問題，也可以通過生物通風法等修復工藝實現。
說到修復工藝，前面我們提到，微生物、營養物質和生長條件是微生物修復的三大關鍵要素，土壤不同於空氣和水，它是一個多相、非均質的複雜體系，有效的傳質是影響生物修復效果的決定性因素，各種修復工藝的存在就是為了給微生物提供適宜的生長條件（見下表）。
石油烴生物修復工藝條件（經驗值）
目前已經投入工程應用的修復工藝包括生物通風、生物堆、生物泥漿反應器、原位注入等，知識體系極為龐大，篇幅有限，這部分以後我們再詳細探討，此處僅提供兩張工藝流程示意圖供大家自行體會。
生物修復工藝（原位注入）
生物修復工藝（生物通風）
結語
石油烴生物修復技術在我國的發展並不成熟，研究和實踐工作任重而道遠。
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