城市排污河道复合污染沉积物的异位生物修复结题摘要

在生态修复方面，目前的研究大多集中在重金属污染土壤的植物修复方面，且重金属污染土壤大多是将重金属添加到土壤中进行模拟研究。在重金属的种类上多为添加单一种重金属，研究不同植物对其富集能力及相关影响因素；或添加两种重金属，研究植物对二者的富集能力及与添加一种重金属进行修复效果对比。在有机物方面，也多为将污染物添加到土壤中进行模拟研究。由于本研究的对象是淤积多年的、多种重金属及有机污染物同时存在、且浓度相对较高的城市排污河底泥，对此种底泥进行异位生物修复的研究鲜有报道。当前，复合污染研究已成为环境科学发展的重要方向之一，开展两者复合污染研究，对于农业环境生态安全具有重要意义。通过本项目的三年研究，在底泥复合重金属污染的植物-微生物联合异位修复方面已取得了一定成果，在根际底泥重金属的去除率方面得到了较好的结果；从机理上对重金属在根际植物-微生物系统中的变化得出了相关结论；在微生物分子生态方面，对根际底泥的细菌及真菌构成进行了研究，获得了某些优势及特异性菌的序列及Blast结果。在有机污染物的修复方面，选取了典型多环芳烃污染物和酞酸酯类物质进行了研究。植物修复一个月后，沉积物中萘的含量明显降低；沉积物中蒽的含量在三个月中稳定降低。说明低环数的多环芳烃较易降解，随着环数增加，降解速率降低。多环芳烃在自然条件下的最佳修复方式为：配比为1:2的沉积物经玉米修复三个月，沉积物中萘的去除率最高；配比为1:1的沉积物经玉米修复一个月，沉积物中蒽的去除率最高。大部分植株内萘的含量随时间的变化呈降低趋势，一方面可能是由于植物的生长稀释作用，另一方面可能是由于萘在植物体内被部分代谢。植物对沉积物中DEHP的修复效果并不明显，沉积物中DEHP的去除可能主要是土著微生物的作用。对植物吸收重金属的动态过程进行了理论分析和实验验证。从数值仿真和实验验证两个角度对所建模型的合理性及理论分析方法的有效性进行检验，结果表明了方法的有效性。通过生物修复，底泥的结构得到有效改善，提高了其可耕种性，对于缓解某些地区缺土缺地的状况及避免因土壤置换造成采土地区的水土流失现象的产生可提供很好的基础研究资料。 2100433B

我国目前有90%的城市河流受到严重污染，而底泥污染正是河流污染产生的一个重要后果，如何选择行之有效的底泥修复技术，如何对城区河道污染进行有效治理，已经成为建设城市生态系统、提高城市环境质量的重点和难点。受污染河道疏浚底泥中含有大量的污染物，尤其是重金属、有机物等污染物的严重超标，是限制底泥资源化的主要因素。本课题拟利用自然界存在的重金属超富集和耐性植物，结合土著细菌、菌根真菌等微生物，对重金属及有机物污染严重的城市排污河道沉积物-底泥，进行异位生物修复，确定最佳修复方式和修复条件，最终确定修复后土壤在农田中的施用量。对植物体不同部位的重金属积累量、积累状态及积累机制进行研究，并建立数学模型模拟植物吸收重金属的动态过程，探求植株各个部位重金属的累积和运移机制。通过本项研究实现为修复后的沉积物返回大田生产提供技术支持，为城市排污河道大规模治理工程提供理论指导。

河道污染底泥是导致河道水质二次污染的重要原因，污染底泥的修复是治理河道的关键问题之一。根据典型河道底泥中污染物及生态环境的调研，有针对性的开展适于实际工程应用的污染底泥的原位化学、生物生态、化学－生物生态协同修复理论及技术的研究，和异位修复及资源化利用的研究；探索修复的机理、化学修复对原有生态系统的影响、人工生物生态修复强化底泥及附近水体的自净功能及自然生态的恢复；提出适于实际工程应用的修复理论、技术方案及优化实施条件，指导未来同类河道污染底泥的修复；为制定河道底泥修复的技术标准提供依据。同时，筛选出适于污染底泥修复的药剂、生物菌剂或湿地植物，研发适于优势微生物的分离、驯化、高密度培养及常温保存方法，为未来底泥修复的工程应用及推广提供保障。 2100433B

沉积物自然现象

一种沉积在陆地或水盆地 中的松散矿物质颗粒、生物碎屑或有机物质。如碎屑沉积物、化学和生物化学沉积物、碳质沉积物等。碎屑沉积物有粗碎屑(粒径>2毫米，砾石)、中碎屑(0.0625毫米≤粒径≤2毫米，砂粒级) 和细碎屑 (粒径<0.0625毫米，粉砂和粘土)之分。它们主要来自陆源和火山喷发。化学和生物化学沉积物，主要有碳酸盐沉积物、硅质沉积物、铁锰质沉积物和磷酸盐沉积物等。碳质沉积物是由纯粹或杂有若干碎屑物质的动、植物有机碎屑堆积而成，例如泥炭和煤。

通过侵蚀、风化、搬运作用，水体中的物质沉降下来形成的物质，称为沉积物。广而言之，冰成或风成的沉积物质，包括其中的动植物遗骸，都属于沉积物。

沉积物人为制造

引起河道沉积物淤积（siltation）的一个主要原因是热带森林的刀耕火种。当地面的植物被砍伐及烧毁一切生物后，上层土壤变得对风或水的侵蚀十分脆弱。在地球上的一些区域，整个国家的土壤都被侵蚀。例如马达加斯加正中的高原，占全国约一成地方，实际上她整个景色的植被都被完全清洗，形成的冲沟（gully）有50米深及一公里阔。轮耕（Shifting cultivation）是一个在世上部分地区会与刀耕火种一起使用的农业系统。以上不停供应沉积物负载给马达加斯加向西流的河流，令其河水颜色呈现深棕红色，及引起鱼类大量死亡。

生物修复技术是在20世纪90年代迅速发展的一项治理土壤、沉积物、地下水和海洋中有毒化学品污染的新技术。全书内容共15章，主要分三部分。第一部分（1－6章）讨论生物修复的基本特点及其理论基础，即微生物对污染物的作用其毒理效应、污染物对生物降解的作用、环境因子对污染生物降解的影响、典型有机污染物的生物降解等。第二部分（7－11章）涉及生物修复工程技术的一般问题，包括微生物调控、环境现场调查和评价、可处理性研究、修复工作程序和评估、原位生物修复和易位生物修复技术。第三部分（12－15章）涉及生物修复的一些具体应用，如海洋生物修复、重金属污染的生物修复、真菌生物修复和植物修复。本书广泛参考最新资料，注意理论实践相结合，附有多种图表以及十分有用的附录和索引，具有较高的参考价值。本书可供从事环境工程、环境微生物学、环境化学以及环境保护、生命科学、土壤学、水文地质学的研究人员、工程技术人员和管理人员以及高等院校师生阅读和参考。