生物补救

科技工作者之家 2020-11-17

又叫生物治理(bioremediation),狭义的生物修复,是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物,或是使污染物无害化的过程。它包括自然的和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程。植物修复:就是利用植物去治理水体、土壤和底泥等介质中的污染的技术。植物修复技术包括六种类型:植物萃取、植物稳定、根际修复、植物转化、根际过滤、植物挥发等技术。微生物修复:即利用微生物将环境中的污染物降解或转化为其他无害物质的过程。动物修复:指通过土壤动物群的直接(吸收、转化和分解)或间接作用(改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进植物和微生物的生长)而修复土壤污染的过程。

发展过程与基本概念近年来,在应用微生物消除化学污染方面发展很快,这类技术的依据是微生物的生物降解活性,其着重点一是增强自然界中固有的但速度缓慢的生物降解过程,二是通过某种反应器使得化合物与微生物接触并促使其迅速转化。在许多实例中,其关注的焦点是污染场地的生物修复(Bioremediation),也称为生物补救。

污染场地的生物修复是一个新的领域,且出现了许多新的技术。就利用微生物分解化合物而言,生物修复既不是新概念也不是新技术。但如对当前广泛存在的地表以下污染源的就地恢复而言,实际上不存在有形的反应器,其过程运行的调控涉及多学科的理论知识,很具挑战性。 ·1

生物修复的目的是将有机污染物的浓度降低到低于检测限或低于环保部门规定的浓度,这项技术正被用于清除土壤、地下水、废水、污泥、工业废料及气体中的污染物,这些污染物包括石化产品、多环芳烃、卤代烷烃、卤代芳烃等。金属虽然不能被生物降解,但生物修复可以通过微生物将其转移或降低其毒性。

目前生物修复(补救)比较被大家共伺接受的基本定义为:生物修复是生物特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控域自发进行的过程。:在大多数的环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程,但该过程的速度很慢,其原因是溶解氧(或其他电子受体)、营养盐的缺乏,而另一个限制因子是有效微生物常常生长较为缓慢。为了快速去除污染物,常常采取许多强化措施,例如提供电子受体,添加N、P等营养盐以及接种培养的高效微生物,表面活性剂也常被用来提高生物可利用性。

分类生物修复技术的种类有很多,但大致可分为原位(insitu)和异位(exsitu)两类。

原位生物修复不需将土壤挖走或将地卞水抽至地面上处理,其优点是费用较低但较难严格控制。异位生物修复则需要将污染物质通过某种途径从污染现场运走,这种运输可能会增加费用·,但处理过程中便于对修复过程进行控制。1

优点与化学、物理方法相比,生物修复具有以下优点:

(1)经济花费少,仅为传统化学、物理修复的帅%一肋%;

(2)对环境影响很小,不产生二次污染,遗留问题少;33,4

生物补救的基本措施(一)接种微生物

污染区域中需要大量的接种微生物并形成生长优势,才能促进生物降解。

这些被接种的微生物常被称为。先锋微生物。(Pioneer Mi-croorganism),它们能够催化被限制的生物降解过程。这些接种微生物可以是从土著微生物中富集,也可从其他区域获得,或者使用基因工程菌。 ·

土壤微宇宙试验表明,单一培养物很难净化像被直链烃类、环状烃类和芳香烃类等多种污染物污染的土壤i另一方面,·化合物的生物降解过程常常包括许多步9.真这些步骤含有许多酶和微生物,其中一种酶或微生物可以是另一种的底物。因此,在实际应用,,1,应注意接种各类微生物,以刺激土著微生物中降解菌株的生长。

(二)添加营养物

土壤、地下水和海水中微生物的活性常常受许多因素的限制,其中之一就是营养盐(N、P)。为了彻底降解并达到更快的净化速度,添加营养盐比接种微生物显得更为重要。·添加营养物以增强生物降解的方法通常称为生物刺激(Bioetimulation)。

目前的研究结果认为,使用营养盐的效果随地点不同而不同,因此,必须在正式处理前进行实验室的试验,以确定营养盐的形式、合适的浓度和比例。

也有某些试验中发现不同的结果,例如N源的添加会抑制芳香烃与脂肪烃的矿化过程中所生成的C02的量。有人认为,可能是在高浓度N的存在下更多的底物C被结合到生物体中,因而生成的C02减少。如果该解释成立,则底物的去除率不会被降低,而是底物中C流的方向发生改变,生成较多·的菌体量而产生较少的C0302

本词条内容贡献者为:

贺会强 - 博士 - 西北农林科技大学

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