原位厌氧修复化工园区地下水有机污染物的研究进展

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发布时间：2021-08-30

资料介绍

文献报道。由于地下水层缺乏自由氧、高度还原性、
污染物挖掘和转移较难，采用好氧技术修复较难实
施，因此厌氧代谢优势明显。在厌氧条件下，多数还
原性有机污染物可以被降解矿化，显示原位厌氧修
复具有较大的潜力。
1．1 厌氧降解的机理研究
在替代电子受体中，可溶性硝酸盐和硫酸盐研
究甚多，但存在很多缺点，比如单位烃分子产能效率
低、添加物用得多，增加修复成本等。在不溶性电子
受体中，尽管Fe(III)在环境中较为丰富，但铁还原
菌常常无法有效接近电子受体以进人细胞加以还
原。在长期的进化过程，微生物进化出了很多机
制以有效利用这些电子受体，包括分泌扩散螯合剂、
电子穿梭体和生成导电菌毛等。希瓦氏菌(She—
wanella)可分泌可溶性醌类物质，将电子由细胞表
面通过穿梭机制运至远离细胞表面的金属氧化物
上。地杆菌(Geobacter)可特异性地表达导电菌毛
(纳米线)以充分利用不溶性的铁锰氧化物。导电
菌毛缺失突变体则不能还原铁氧化物‘5 J。地杆菌
独有的纳米线机制可以有效还原铁锰氧化物，因此
16S rDNA分析结果均表明地杆菌在地层中应是优
势降解菌。以前一直认为地杆菌为严格厌氧菌，但
硫还原地杆菌亦发现可以在低氧压下存活24 h，可
以在顶空氧分压小于10％的容器中生长。
1．2 本源微生物厌氧降解促进技术
主要通过向地下水层添加激活物质，以促进有
机污染物的厌氧降解。
1．2．1 添加电子受体不溶性电子受体在实际应
用中主要采用纳米级颗粒，造价昂贵，且人为添加可
能对环境带来其他影响，因此最好利用本源金属氧
化物。可溶性电子受体，如硝酸盐本身就是地下水
的污染源之一，因此一般不宜用于地下水强化生物
修复⋯。但亦有报道称过硫酸盐对受BTEX污染的
地下水能够有效去除，甲苯等有污染物的去除率可
达70％以上引。
1．2．2 添加电子穿梭体电子穿梭体亦称氧化还
原媒体，为一类可双向氧化和还原的有机分子。20
世纪60年代首次报道用于偶氮染料还原的醌类电
子穿梭体 J，之后电子穿梭体的研究越来越广泛。
2，6一双磺酸葸醌(AQDS)研究最多，其次是腐殖质、
含有巯基的氨基酸(如半胱氨酸)、核黄素等维生
素、靛蓝染料等亦被用于强化生物厌氧修复的电子
穿梭体，其使用浓度在不同的文献中差异较大，如
AQDS、核黄素、维生素B 等浓度为0．012 mmol／L 。。。
在另一些文献中，半胱氨酸浓度为1 mmol／L，腐殖
酸浓度为0．05 g／kg，AQDS浓度为5 gtmol／L时，可
有效促进三价铁的还原。过去几十年的研究涉
及重金属生物修复、卤代烃脱氯、偶氮染料修复、硝
芳烃和单环芳烃的降解¨ 和微生物燃料电池
等¨引。但电子传递体的种类和用量的优化没有系
统地研究过。电子穿梭体与环境因子的互作效应的
阐明有助于提高厌氧水层污染物修复效果。
1．2．3 添加营养盐主要为氮源、磷源和钾源或辅
助碳源(促进有机污染物的共代谢降解)。在地下
水生物修复的工作开展之前，通过实验确定加入的
最适营养盐量，以避免添加过多或过少。营养盐加
人过少，会使得生物转化迟缓；而过多，则会由于生
成生物量太多而堵塞蓄水层，从而使得生物修复中
止[14]。
1．2．4 添加生物表面活性剂生物表面活性剂是
具有典型的两性基团的微生物代谢产物，具有显著
降低表面张力、较低的临界胶束浓度、对温度、pH和
盐度不敏感、低毒性等优点，可有效乳化有机污染
物，从而促进厌氧降解，但目前研究不多。
2 结束语
目前，国内地下水原位生物修复技术侧重于依
赖增氧技术进行好氧降解，原位厌氧降解技术研究
得较少。国外研究侧重于重金属生物修复、卤代烃
脱氯、偶氮染料修复、硝芳烃和单环芳烃的降解和微
生物燃料电池等，专门进行地下水层单一或复合有
机污物的原位厌氧修复的研究并不多。因此，开展
地下水原位厌氧生物修复技术的研究具有较广阔的
前景，尤其是对于深层地下水、长期水渍区地下水或
地表水体底泥的有机物污染的修复有较大的应用潜
力。利用生物厌氧反应器，添加污染土样内的本源
微生物或外源纯菌，研究不同类型和电子穿梭体、电
子受体和关键的无机盐和可溶性碳源、生物表面