生物修复的优缺点

引言

随着时间的推移，包括环境在内的万物都在快速变化。古代，环境纯净健康，人们的生活比现在更健康快乐。人口的增长带来了诸如污染（空气、噪音、水和土地）等重大问题，这些问题污染了水圈、生物圈、大气圈或岩石圈，导致地球处于危险之中。

环境污染已经污染了我们的周围，因此过去几十年来人为活动有所增加。所有癌症、COVID-19、器官衰竭和其他令人窒息的疾病都源于环境污染。我们正在通过不断发展的疾病来扼杀自己。

我们必须保护和保持环境的安全清洁。人类有很多好的方法，例如采取预防措施来防止污染，使用防污物品，清理环境等。为了清洁的目的，科学家们进行了深入研究，并找到了一个名为“**生物修复**”的清洁方法。

“生物修复”是由“生物”（生命）和“修复”（解决问题）两个词组成的，意思是“利用生物体（微生物）解决问题的方法”。

它属于生物技术领域，用于借助生物体清洁土壤、地下水和地表下的污染物。生物修复是一种环保的清洁过程，可以处理农药、石油、溶剂和石油产品等环境污染物。它有助于清除

• 受污染的地下水
• 清理石油泄漏
• 污染物
• 土壤中的毒素
• 水中的毒素
• 其他环境污染物

历史

1. 1972 年 - 美国宾夕法尼亚州安布勒的太阳石油管道泄漏事件首次商业应用生物修复。
2. 20 世纪 80 年代中期 - 研究人员专注于生物修复过程中使用的微生物的生物工程，但未能成功。
3. 20 世纪 90 年代中期 - 科学家们专注于天然生物体和生物修复技术，以提高它们的功能。

生物修复的工作原理

生物修复通过微生物的整体作用，对周围环境中的有害生物材料和各种化学废物进行固定、降解、清除或解毒。生物修复根据废物的去除和处理的运输方式分为两种类型：

A. 原位生物修复（在污染现场）

• 在这种类型中，生物修复过程应用于其源头的受污染废物。污染点被保留在原地进行净化。如果土壤受到污染，则在其源头处进行处理，而不是将其移走。原位处理的优点是减少了污染在位移和运输受污染土壤过程中的扩散风险。该技术包括曝气喷射、渗滤、生物吸除、生物通风、泵送和处理。

原位生物修复有两种类型：

• 内在生物修复-
• 工程生物修复

原位生物修复技术

• 生物强化：工业界通过添加不同的外源物种或微生物来处理其工业现场。它适用于曝气喷射和生物通风应用，但存在局限性。像原生生物或异源生物（野生或转基因）的微生物参与处理现场的有害污染物。生物强化处理受石油污染的环境，使其免受污染。
• 生物刺激：在此过程中，向受污染现场添加物质、营养物质和电子受体（氮、氧、碳和磷），以促进当地微生物的生长和活性。这是生物强化的替代方法。
• 生物吸除：在此过程中，将生物通风和真空增强的自由产品修复技术结合起来，以促进受碳氢化合物影响的土壤的有氧生物修复。通过间接刺激受污染的生物降解并提供氧气来实现土壤和地下水修复。此处受污染的土壤通过使用挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物得到修复。在此技术中使用吸管，并将其延伸到自由产品层以回收自由产品。
• 生物通风：在此方法中，氧气直接被添加到不饱和区中的污染现场。在此过程中，氧气通过空气注入土壤中的残留污染物直接供应。它促进了好氧分解，从而减少了污染物的挥发和向环境的排放。此过程可以通过两种方式进行：**主动或被动**。
• 主动生物通风：使用鼓风机将空气驱动到地下（与气体真空抽吸相连）。
• 被动生物通风：在此过程中，大气压力影响来自通风井的气体交换。
• 植物修复：在此过程中，利用植物去除污染物。植物的相互作用（生化、物理、化学、化学和微生物）被用于受污染的场地，以去除污染物的毒性影响。植物修复过程涉及多种机制，如降解、提取或积累、挥发、过滤和稳定，这取决于污染物的类型。在此过程中，元素污染物和有机污染物被处理，其中元素污染物，包括高毒性重金属和放射性核素，通过转化、提取和螯合去除；有机污染物，包括氯代烃和碳氢化合物，通过稳定、降解、挥发、根际修复（可以使用柳树和苜蓿等一些植物进行矿化）去除。

B. 异位生物修复（远离现场）

当气候过于寒冷无法维持微生物活性，或者由于土壤密度导致营养物质分布不均时，进行异位生物修复。它在地面上开挖并清洁土壤，增加了该过程的高成本。该过程可能需要几个月到几年才能完成，具体取决于污染区域的大小、温度、土壤密度和污染物浓度。

异位生物修复技术包括：

• 生物过滤：生物过滤依靠生物降解微生物种群，净化空气中的挥发性有机化合物。它是一种使用生物滴滤器、常规生物过滤器、生物洗涤器等各种材料处理可生物降解废物的生物处理过程。它是堆肥、土壤或泥炭介质的一层，污染物与微生物接触并被生物降解。
• 生物堆：一种混合或组合的堆肥和土地耕作方法，但在此控制了挥发和水的浸出。该方法添加了有机物，如农业废弃物或粪肥，并带有适当的曝气系统和挖出的土壤。挖出受污染的土壤以增强好氧微生物的好氧降解过程。
• 生物反应器：生物反应器是一种容器，微生物在其中从废水或泵送的地下水中去除污染物。微生物在生物反应器容器中将污染物转化为对环境友好、毒性较低的化合物。生物反应器中的过程包括以下步骤：
  1. 添加添加剂
  2. 机械准备
  3. 浆料制备
  4. 添加营养物质
  5. 排出浆料
  6. 额外处理
• 堆肥带：在这种异位生物修复技术中，定期翻动堆积的受污染土壤以增强生物修复。在此过程中，原位或暂时的烃类裂解细菌的降解活性得到增强，这些细菌存在于受污染的土壤中。简而言之，受污染的废物在此自然腐烂，并进行修复。
• 土地耕作：这是一种简单且低成本的生物修复技术，操作所需的设备较少。该方法翻动受污染的土壤以进行曝气并转移以去除污染物。例外情况是，根据情况或处理地点，它可以被视为原位和异位生物修复技术。污染物的深度在决定使用异位或原位技术方面起着重要作用。

影响生物修复的因素

这些因素会影响生物修复过程，例如：

生物修复的优点

a. 对环境有益

它可以去除金属、氟化物、除草剂、杀虫剂、病原体、挥发性有机化合物、砷、硝酸盐、盐水入侵等污染物。这些污染物会影响土地（土壤）和地下水。生物修复过程的残留物，如水、二氧化碳和细胞生物质，对环境无害。

b. 自然过程

这是一个通过消除污染物和与污染物处理和储存相关的问题来清洁自然的自然过程。

c. 对人类没有威胁

生物修复过程是为了消除污染物（污染一切）对人类和环境造成的潜在有害威胁。

d. 节能

与填埋和焚烧等其他精炼方法相比，该过程消耗的能源更少。

e. 多个地点可用于生物修复干预

该过程可以在许多地点进行，以清洁被有机和无机化合物污染的环境。以下是农场、工业场所、现场卫生系统、石油站、垃圾填埋场、矿山尾矿、木材加工厂、意外化学品泄漏和地下水。

f. 批准速度快

由于生物修复是一个自然、对人类和环境友好的过程，监管机构接受并高度评价它。

g. 最便宜的方式

是的，与使用微生物进行的各种精炼技术相比，这是一个便宜的过程。它可以是少量的投资。

h. 周转时间短

其他清洁方法可能需要很长时间，但在生物修复过程中，水和土壤可以更快地得到清洁以供重复使用。

i. 最少设备要求

生物修复使用生物有机体来消除有害污染物，只需要最少的设备。

生物修复的缺点

a. 在特定条件下进行。

生物修复过程在特定条件下运行，这些条件可能存在于污染物存在的现场，也可能不存在。

b. 缺少完全无害的化合物。

并非所有微生物处理的毒素都可以完全转化为无害的化合物，例如细菌无法轻易摄取铅和镉等重金属。

c. 不适用于所有污染物

它可以用于可限制的污染物，因为这些污染物以固、液、气混合形式存在于环境中。因此，需要设计适合现场污染物混合物的特定生物修复实践。

d. 难以评估

由于该过程依赖于实施时的不确定因素，因此该过程的性能很难根据标准化标准进行评估。没有可以保证 100% 清洁的标准或标准。过程性能难以评估，生物修复处理没有单一目标。

e. 仅处理可生物降解的物质。

生物修复技术可以处理重金属、农用化学品、农药、有机卤化物、塑料和温室气体等污染物或污染物，但只能处理可生物降解的物质。

f. 有害新产品

我们知道，在生物修复过程中，包括石油产品在内的有害污染物会被处理。然而，有时在生物降解过程中，会产生一种新产品，这种产品对环境的危害可能比原始成分更大。

g. 需要技术进步。

该系统仅适用于污染物在环境中均匀分散的现场。因此，需要进行研究以开发和扩展适合所有场地和污染物的生物修复系统。

h. 规律性不确定

这个过程没有时间限制，我们无法断定何时能得到结果，因为清洁是不确定的。它取决于各种因素，即重金属和有机化合物的危险水平、环境状况、土壤养分等。

i. 耗时

与其他精炼方法相比，它的耗时较少，但一些生物修复技术非常耗时，因为它们依赖于微生物的作用。生物修复异位技术在异地处理污染物，需要大型设备以及其他需要时间的设备。

j. 结果显示需要很长时间。

与其他精炼方法相比，该过程需要很长时间才能显示出结果。

结论

结论是，生物修复的优缺点有助于我们使用生物修复过程。生物修复通过使用特定的微生物来分解污染物，并通过选择促进其生长所需的限制因素，帮助满足受污染场地的需求。与传统方法相比，该过程需要更多的时间才能显示出结果，但它具有技术和成本优势。简而言之，生物修复过程旨在去除和减少自然产生或人类产生​​的污染，并为后代生产清洁的水、空气、健康的环境和土壤。