發展過程與基本概念
近年來,在套用微生物消除化學污染方面發展很快,這類技術的依據是微生物的生物降解活性,其著重點一是增強自然界中固有的但速度緩慢的生物降解過程,二是通過某種反應器使得化合物與微生物接觸並促使其迅速轉化。在許多實例中,其關注的焦點是污染場地的生物修復(Bioremediation),也稱為生物補救。
污染場地的生物修復是一個新的領域,且出現了許多新的技術。就利用微生物分解化合物而言,生物修復既不是新概念也不是新技術。但如對當前廣泛存在的地表以下污染源的就地恢復而言,實際上不存在有形的反應器,其過程運行的調控涉及多學科的理論知識,很具挑戰性。 ·
生物修復的目的是將有機污染物的濃度降低到低於檢測限或低於環保部門規定的濃度,這項技術正被用於清除土壤、地下水、廢水、污泥、工業廢料及氣體中的污染物,這些污染物包括石化產品、多環芳烴、鹵代烷烴、鹵代芳烴等。金屬雖然不能被生物降解,但生物修復可以通過微生物將其轉移或降低其毒性。
目前生物修復(補救)比較被大家共伺接受的基本定義為:生物修復是生物特別是微生物催化降解有機污染物,從而修復被污染環境或消除環境中的污染物的一個受控域自發進行的過程。:在大多數的環境中存在著許多土著微生物進行的自然淨化過程,但該過程的速度很慢,其原因是溶解氧(或其他電子受體)、營養鹽的缺乏,而另一個限制因子是有效微生物常常生長較為緩慢。為了快速去除污染物,常常採取許多強化措施,例如提供電子受體,添加N、P等營養鹽以及接種培養的高效微生物,表面活性劑也常被用來提高生物可利用性。
分類
生物修復技術的種類有很多,但大致可分為原位(insitu)和異位(exsitu)兩類。
原位生物修復不需將土壤挖走或將地卞水抽至地面上處理,其優點是費用較低但較難嚴格控制。異位生物修復則需要將污染物質通過某種途徑從污染現場運走,這種運輸可能會增加費用·,但處理過程中便於對修復過程進行控制。
優點
與化學、物理方法相比,生物修復具有以下優點:
(1)經濟花費少,僅為傳統化學、物理修復的帥%一肋%;
(2)對環境影響很小,不產生二次污染,遺留問題少;33,4
生物補救的基本措施
(一)接種微生物
污染區域中需要大量的接種微生物並形成生長優勢,才能促進生物降解。
這些被接種的微生物常被稱為。先鋒微生物。(Pioneer Mi-croorganism),它們能夠催化被限制的生物降解過程。這些接種微生物可以是從土著微生物中富集,也可從其他區域獲得,或者使用基因工程菌。 ·
土壤微宇宙試驗表明,單一培養物很難淨化像被直鏈烴類、環狀烴類和芳香烴類等多種污染物污染的土壤i另一方面,·化合物的生物降解過程常常包括許多步9.真這些步驟含有許多酶和微生物,其中一種酶或微生物可以是另一種的底物。因此,在實際套用,,1,應注意接種各類微生物,以刺激土著微生物中降解菌株的生長。
(二)添加營養物
土壤、地下水和海水中微生物的活性常常受許多因素的限制,其中之一就是營養鹽(N、P)。為了徹底降解並達到更快的淨化速度,添加營養鹽比接種微生物顯得更為重要。·添加營養物以增強生物降解的方法通常稱為生物刺激(Bioetimulation)。
目前的研究結果認為,使用營養鹽的效果隨地點不同而不同,因此,必須在正式處理前進行實驗室的試驗,以確定營養鹽的形式、合適的濃度和比例。
也有某些試驗中發現不同的結果,例如N源的添加會抑制芳香烴與脂肪烴的礦化過程中所生成的C02的量。有人認為,可能是在高濃度N的存在下更多的底物C被結合到生物體中,因而生成的C02減少。如果該解釋成立,則底物的去除率不會被降低,而是底物中C流的方向發生改變,生成較多·的菌體量而產生較少的C030