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影响污染土壤微生物修复技术的因素分析

日期:2015年11月14日 09:42:01   来源:论文网    作者:admin

随着工农业的发展以及农用化学物质用量和种类的增加,土壤污染日趋严重,污染程度不断加剧,污染土壤面积逐年扩大,土壤污染成了全世界普遍关注和研究的主要环境问题。

1 我国土壤污染的现状及危害土壤污染是指人类活动所产生的污染物从而使土壤的性质、组成及性状等发生变化,导致污染物质在土壤中的积累,破坏了土壤的自然生态平衡,使土壤的自然功能失调、土壤质量发生恶化的现象。

1.1 我国土壤污染的现状我国目前土壤污染主要表现在土壤污染程度加剧、污染类型复杂多样以及对土壤污染认识和重视不够,资金投入不足,防治土壤污染的法律依据及有关土壤环境评价标准体系不完善,防治土壤污染的措施缺乏有效性和针对性等。

1.2 土壤污染的危害土壤污染与水污染、大气污染有极大的不同,具备隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性和难治理性等特点,土壤一旦受到污染,则需要很长的治理周期和较高的投资成本,造成的危害也比其他污染更难消除,因此其造成的危害也大,主要表现在以下方面。

1.2.1 土壤污染导致严重的直接经济损失 土壤污染后,有机、无机毒物在土壤中过多滞留,改变了土壤的理化性质,土壤盐碱化、板结,破坏土壤生态平衡,直接影响土壤生态系统的结构和功能,造成严重的无法估量的经济损失,仅以土壤重金属污染为例,全国每年因重金属污染而造成的经济损失达就达200亿元。

1.2.2 土壤污染导致生物品质不断下降 因农田施用化肥,大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染。许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中镉、砷、铬、铅等重金属含量超标或接近临界值。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差,易烂,甚至出现难闻的异味;农产品的储藏品质和加工品质也不能满足深加工的要求。

1.2.3 土壤污染危害人体健康 土壤污染后一方面造成有害物质在农作物中积累,并通过食物链进入人体,引发各种疾病;另一方面,污染土壤中的病原微生物也有可能通过各种途径进入人体,引起人的疾病,最终危害人体健康。

1.2.4 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后,含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中,导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

1.2.5 土壤污染导致其他环境问题 土地受到污染后,含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中,导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。

2 污染土壤微生物修复技术的原理微生物对污染土壤中污染物的降解与转化是污染土壤微生物修复的基础。污染土壤微生物修复技术的原理就是采用一定的工程技术,筛选能高效降解污染物的优良微生物菌种,人为创造有利于优良降解微生物生长的环境条件,结合工程技术,促进微生物对污染土壤中的污染物的降解与转化,使污染土壤恢复到污染前的水平,根据污染土壤类型的不同,主要介绍重金属污染土壤和有机污染土壤的微生物修复原理。

2.1 重金属污染土壤重金属污染土壤的微生物修复原理主要是通过微生物对土壤中重金属的固定、移动或生物转化,改变重金属在土壤中的环境化学行为,从而达到生物修复的目的,主要包括生物富集和生物转化。在重金属污染土壤中,本身存在或人为加入一些对有毒重金属离子具有抗性的特殊微生物类群,这些特殊微生物类群能够把重金属进行生物转化,其主要转化机制包括微生物对重金属的生物氧化、还原、甲基化、重金属的溶解和有机络合,从而改变其毒性,使重金属污染土壤得到修复。

2.2 有机污染土壤的微生物修复原理有机污染土壤的微生物修复原理主要是大部分有机污染物可以被微生物胞外或胞内降解、转化,降低其毒性或使其完全无害化。微生物对有机物的胞外降解主要是微生物能够分泌降解有机污染物的胞外酶;微生物胞内降解主要是污染物能通过主动运输、被动扩散、促进扩散、基团转位及胞饮作用等进入微生物细胞内后,由微生物细胞分泌胞内酶降解。降解作用主要有氧化作用、还原作用、基团转移作用、水解作用以及酯化、缩合、氨化、乙酰化、双键断裂及卤原子移动等类型。

3 污染土壤微生物修复技术的影响因素分析污染土壤微生物修复过程实质上是微生物对污染物的降解与转化过程。因此,在选择利用和实施污染土壤微生物修复技术时,一定要考虑其影响因素,以保证微生物修复的效果。主要包括以下六个方面。

3.1 微生物的种类和性质污染土壤微生物修复技术中,对修复起核心作用的是微生物。选择优良的微生物菌种,是污染土壤微生物修复取得良好效果的前提。用作污染土壤微生物修复的微生物有土着微生物,外来微生物,基因工程菌(GEM)三大类。土着微生物存在生长慢,代谢活性不高,但适应快,目前在大多数微生物修复工程中实际应用的都是土着微生物;外来微生物是指为了提高污染物的降解速率,人为接种的一些降解污染物的高效菌,采用外来微生物接种是会受到土着微生物的竞争,因此要加大接种量;菌因工程菌是采用遗传工程手段将多种降解基因转入同一微生物中,从而获得更广谱的降解能力,但基因工程菌的实际应用在美、日等国,受立法控制。因此,污染土壤微生物修复技术中微生物的选择,对修复效果起关键作用。

3.2 微生物营养盐污染土壤微生物修复过程中,为使污染物达到完全降解或是降解更充分,必需供给处理微生物合理的营养。因为在污染土壤中,污染物过量积累,可能品种单一,营养元素严重失衡,因此,在处理过程中,一定要添加营养盐。营养盐的添加,一定要通过可行性实验确定。

3.3 溶解氧土壤具有团粒结构,是气、固、液三相体系。污染土壤因污染物种类和数量不同,溶氧也有差别。良好土壤溶氧在5mg/L左右,污染土壤由于污染物而变低。为保证污染土壤微生物修复过程中微生物的生长和对污染物的充分降解及有效转化,一定要保证氧的供给。在工程实际中,常采用鼓风机向地下鼓风以补充污染土壤中的氧。

3.4 共代谢基质微生物对环境中污染物质之所以有强大的降解与转化能力,除了因为它本身个体小,比表面积大,种类多,分布广,适应力强,代谢类型多样,代谢速率快外,还有一个重要的特点,就是微生物具有共代谢作用。在污染土壤中添加化学结构与污染物类似的共代谢基质,一方面,可以富集共代谢微生物;另一方面共代谢基质能促使微生物对难降解污染物的分解。因此共代谢基质的种类和数量是影响污染土壤微生物修复技术效果的一个很重要因素。

3.5 污染土壤的特性污染土壤的特性影响修复过程中污染物和微生物的相对活性,最终影响修复速度和程度。土壤可分为气体、水分、无机固体和有机固体四个组分,有机固体能吸附阻留有机污染物,降低其在土壤中的运动性,同时这种固定化分延长微生物对有机污染物的降解与转化。

3.6 污染物的物理、化学性质污染土壤中污染物的物理化学性质也是影响污染土壤微生物修复技术的一个重要因素。主要包括淋失与吸附、挥发、生物降解和化学反应四个方面的性质。了解污染土壤污染物的性质是判断能否采用微生物修复以及采取相应的对策,强化微生物修复过程。

3.7 微生物的环境因子影响污染土壤微生物修复的因素除了以上因素外,微生物生长的环境因子如温度、pH、水分等,也是影响污染土壤微生物修复技术效果的重要的环境因素。

4 污染土壤微生物修复技术的应用前景污染土壤微生物修复技术具有耗资少,处理效果好等优点,引起许多国家的重视,我国也成立了专门的机构,旨在研究和推动污染土壤的修复工作。通过研究人员的努力,污染土壤微生物365bet体育在线15修复技术已走出实验室,并在许多受有毒有害有机污染物污染的土壤修复计划中得到应用,一些工程技术如原位处理、生物通风、挖掘堆置处理、反应器处理等已经比较成熟,随着土壤污染问题的日益严峻,随着国家对环保的日趋重视,随着国民环保意识的增强,污染土壤微生物修复技术必将展现更广的应用前景。