碳源對工業(yè)污染場地土壤中HCHs和DDTs降解的促進作用

更新時間：2014-03-28 10:41 來源：環(huán)境科學學報作者: 閱讀：1817

摘要：我國對有機氯農(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)中存在有機氯農(nóng)藥污染場地,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修復劑A、B、C,添加到受有機氯工業(yè)污染場地土壤中進行微生物降解試驗,并對比了3種修復劑的效果.試驗過程中,反應體系水分含量為50％,添加零價金屬調節(jié)氧化還原電位,采用好氧/厭氧交替循環(huán)方式進行生物降解.實驗結果表明:3種修復劑對HCHs和DDTs的降解都有顯著促進作用.與DDTs相比,HCHs較易降解.90d內(nèi),添加修復劑(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.與未添加修復劑的對照相比較,∑HCH的降解率提高了19%~52%,90d內(nèi),ΣHCH的降解率最高可達81%.添加修復劑(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,相對未添加修復劑的對照試驗,∑DDT的降解率提高了39%~45%,30d內(nèi)∑DDT的降解率最高可達到51%,但30d后降解效率無明顯增加.就不同類型碳源的促進作用來看,C/N最高,而含水率最低的修復劑B的效果最好,而C/N比最低而含水率最高的修復劑A效果最差.

關鍵詞：土壤修復，工業(yè)污染場地，生物降解，碳源，有機氯農(nóng)藥

ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ作為一種廣譜、長效殺蟲劑，曾廣泛應用于我國農(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．過量的農(nóng)藥存在于土壤環(huán)境中，不僅會改變土壤的結構和功能，減弱土壤正常生產(chǎn)能力，而且還會通過食物鏈對人類身體健康產(chǎn)生不可估量的影響．所以對受其污染的場地土壤的修復工作逐漸引起了全社會的普遍關注和高度的重視.

農(nóng)藥污染土壤的治理主要有物理修復、化學修復、電化學修復、生物修復等．其中微生物修復方法具有效果好、成本低廉、無二次污染等優(yōu)勢，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碳源的微生物．Ｆｏｃｈｔ等通過實驗證明了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的有機氯農(nóng)藥的過程．這也意味著對于有機氯農(nóng)藥，只有在初級碳源和能源物質存在時，微生物才能對其進行生物降解．在這一過程中微生物體依賴初級基質的消耗而生長，同時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、纖維素等有機質從而提高了目標物的降解效率；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作為共代謝碳源也得到了相同的結果．所以采用易被微生物利用的有機物作為共代謝碳源可以促進土壤中ＤＤＴｓ和ＨＣＨｓ的降解．然而這方面的研究多采用人工污染的土壤，且未對最佳共代謝碳源的種類進行研究．而實際工業(yè)污染土壤的污染情況復雜，污染濃度高且老化時間較長，以碳源共代謝修復的可應用性尚待驗證．１９９９年，Ｗ．ＲＧｒａｃｅ研究小組研發(fā)出一項降解有機氯污染物的微生物修復技術———ＴｈｅＤａｒａｍｅｎｄＴＭ術，該技術開發(fā)的Ｄａｒａｍｅｎｄ有機修復劑，可以大大提高有機污染物的生物降解效率．此項技術已在美國等地應用于大量受污染的場地土壤中．如Ｐｉｌｌｉｐｓ等在２００６年應用此項技術成功修復了１１００ｔ受ＨＣＨｓ污染的場地土壤．所以以共代謝碳源為基礎，開發(fā)高效的修復劑對污染場地土壤進行修復具有重要的意義.

本研究從一些結構復雜、有機質含量高且來源廣泛、易于獲得的有機物料篩選出可作為共代謝碳源的材料，根據(jù)有機氯降解微生物的特征利用這些材料研制出以碳源Ａ、Ｂ、Ｃ為基礎的３種有機修復劑，配合厭氧／好氧循環(huán)周期以及零價鐵金屬調節(jié)氧化還原電位等措施，研究其對污染場地土壤中的ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ微生物降解過程的促進作用，為提高污染場地土壤中有機氯農(nóng)藥的生物修復效率提供理論依據(jù).

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