碳源對(duì)工業(yè)污染場(chǎng)地土壤中HCHs和DDTs降解的促進(jìn)作用
摘要：我國對(duì)有機(jī)氯農(nóng)藥的大量需求使得在農(nóng)藥生產(chǎn)、加工和分裝等過程中造成了許多城鎮(zhèn)中存在有機(jī)氯農(nóng)藥污染場(chǎng)地,限制了土地的后續(xù)開發(fā)利用.本研究選取3種類型的碳源組成有機(jī)修復(fù)劑A、B、C,添加到受有機(jī)氯工業(yè)污染場(chǎng)地土壤中進(jìn)行微生物降解試驗(yàn),并對(duì)比了3種修復(fù)劑的效果.試驗(yàn)過程中,反應(yīng)體系水分含量為50％,添加零價(jià)金屬調(diào)節(jié)氧化還原電位,采用好氧/厭氧交替循環(huán)方式進(jìn)行生物降解.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:3種修復(fù)劑對(duì)HCHs和DDTs的降解都有顯著促進(jìn)作用.與DDTs相比,HCHs較易降解.90d內(nèi),添加修復(fù)劑(A、B、C)的處理中∑HCH的濃度分別從73.37~85.71mg·kg-1降解到了15.88~38.21mg·kg-1.與未添加修復(fù)劑的對(duì)照相比較,∑HCH的降解率提高了19%~52%,90d內(nèi),ΣHCH的降解率最高可達(dá)81%.添加修復(fù)劑(A、B、C)的處理中ΣDDT的濃度分別從91.68~119.79mg·kg-1降解到了45.1~60.7mg·kg-1,相對(duì)未添加修復(fù)劑的對(duì)照試驗(yàn),∑DDT的降解率提高了39%~45%,30d內(nèi)∑DDT的降解率最高可達(dá)到51%,但30d后降解效率無明顯增加.就不同類型碳源的促進(jìn)作用來看,C/N最高,而含水率最低的修復(fù)劑B的效果最好,而C/N比最低而含水率最高的修復(fù)劑A效果最差.
關(guān)鍵詞：土壤修復(fù)，工業(yè)污染場(chǎng)地，生物降解，碳源，有機(jī)氯農(nóng)藥
ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ作為一種廣譜、長效殺蟲劑，曾廣泛應(yīng)用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在其生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生了大量污染場(chǎng)地．ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ具有難降解性、高毒性、生物蓄積性以及半揮發(fā)性等特點(diǎn)．過量的農(nóng)藥存在于土壤環(huán)境中，不僅會(huì)改變土壤的結(jié)構(gòu)和功能，減弱土壤正常生產(chǎn)能力，而且還會(huì)通過食物鏈對(duì)人類身體健康產(chǎn)生不可估量的影響．所以對(duì)受其污染的場(chǎng)地土壤的修復(fù)工作逐漸引起了全社會(huì)的普遍關(guān)注和高度的重視.
農(nóng)藥污染土壤的治理主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、電化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)等．其中微生物修復(fù)方法具有效果好、成本低廉、無二次污染等優(yōu)勢(shì)，有著很好的發(fā)展前景．ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ系人造化合物，自然界中尚不存在以其為單獨(dú)碳源的微生物．Ｆｏｃｈｔ等通過實(shí)驗(yàn)證明了ＤＤＴ的生物降解過程屬于共代謝過程，也就是微生物依賴可利用碳源和能源在正常生長過程中氧化作為非生長基質(zhì)的有機(jī)氯農(nóng)藥的過程．這也意味著對(duì)于有機(jī)氯農(nóng)藥，只有在初級(jí)碳源和能源物質(zhì)存在時(shí)，微生物才能對(duì)其進(jìn)行生物降解．在這一過程中微生物體依賴初級(jí)基質(zhì)的消耗而生長，同時(shí)具有降解不可利用碳源和能源的能力．這一過程廣泛存在于人工合成有機(jī)物的微生物降解過程中：ＣａｓｔｒｏＴ等通過向含有ＤＤＴ和ＢＨＣ的土壤中添加稻草、葡萄糖、纖維素等有機(jī)質(zhì)從而提高了目標(biāo)物的降解效率；Ｂｕｒｇｅ等選擇紫花苜蓿和葡萄糖為共代謝碳源同樣提高了ＤＤＴ的降解效率；ＭｉｔｒａＪ和Ｂｅｒｎｉｅｒ等分別選擇稻草和泥煤等物質(zhì)作為共代謝碳源也得到了相同的結(jié)果．所以采用易被微生物利用的有機(jī)物作為共代謝碳源可以促進(jìn)土壤中ＤＤＴｓ和ＨＣＨｓ的降解．然而這方面的研究多采用人工污染的土壤，且未對(duì)最佳共代謝碳源的種類進(jìn)行研究．而實(shí)際工業(yè)污染土壤的污染情況復(fù)雜，污染濃度高且老化時(shí)間較長，以碳源共代謝修復(fù)的可應(yīng)用性尚待驗(yàn)證．１９９９年，Ｗ．ＲＧｒａｃｅ研究小組研發(fā)出一項(xiàng)降解有機(jī)氯污染物的微生物修復(fù)技術(shù)———ＴｈｅＤａｒａｍｅｎｄＴＭ術(shù)，該技術(shù)開發(fā)的Ｄａｒａｍｅｎｄ有機(jī)修復(fù)劑，可以大大提高有機(jī)污染物的生物降解效率．此項(xiàng)技術(shù)已在美國等地應(yīng)用于大量受污染的場(chǎng)地土壤中．如Ｐｉｌｌｉｐｓ等在２００６年應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)成功修復(fù)了１１００ｔ受ＨＣＨｓ污染的場(chǎng)地土壤．所以以共代謝碳源為基礎(chǔ)，開發(fā)高效的修復(fù)劑對(duì)污染場(chǎng)地土壤進(jìn)行修復(fù)具有重要的意義.
本研究從一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有機(jī)質(zhì)含量高且來源廣泛、易于獲得的有機(jī)物料篩選出可作為共代謝碳源的材料，根據(jù)有機(jī)氯降解微生物的特征利用這些材料研制出以碳源Ａ、Ｂ、Ｃ為基礎(chǔ)的３種有機(jī)修復(fù)劑，配合厭氧／好氧循環(huán)周期以及零價(jià)鐵金屬調(diào)節(jié)氧化還原電位等措施，研究其對(duì)污染場(chǎng)地土壤中的ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ微生物降解過程的促進(jìn)作用，為提高污染場(chǎng)地土壤中有機(jī)氯農(nóng)藥的生物修復(fù)效率提供理論依據(jù).
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