利用生物电化学进行生态修复的研究进展-第2页-北极星环境修复网

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3生物电化学用于石油污染物的降解

随着社会经济的快速发展，石油能源的需求不断扩大，石油的开采、储存、运输、加工等过程中常有泄漏发生，对生态环境造成严重的影响。美国、英国、法国等都对石油泄漏做了调查，结果表明石油泄漏对地下水和土壤造成了较为严重的污染。石油污染物成分复杂，主要由烷烃、环烷烃、芳香烃等组成，其中大部分有机物具有致癌、致突变、致畸形等效应，对人体危害极大，且进入生态环境会造成持久的影响，因此有必要对石油污染物的修复治理工作进行深入研究。

目前石油污染物的常规处理方法仅能回收15％的能源物质，其余能源物质均被浪费。微生物修复技术不产生二次污染，对生态环境和土壤破坏程度小，修复费用较低，引起了国内外学者的广泛关注。生物电化学用于含油污水的处理不仅可以回收能量而且可以提高废水的可生化性，为后续处理提供可能。郭璇等采用MFCs处理油田含油废水，COD、含油量去除率分别为（5±24）％、（81.8±3.0）％。ADELAJA等研究了盐度、氧化还原介体和温度对MFCs降解石油烃的影响，结果表明盐度为1％时，MFCs的最大功率密度为1.06ｍＷ／ｍ2，此时COD、石油烃降解率分别为79.1％、91.6％；外加30μｍol氧化还原介质，MFCs产能可增加30倍；40℃时MFCs的最大功率密度为1.15ｍＷ／ｍ2，对COD和石油烃的降解率分别为89.1％、97.1％。LI等研究发现，在生物电化学系统里加入沙子可使土壤孔隙度从44.5％提高到51.3％，孔隙度增加有助于提高氧气和质子的转移，在135d内使石油烃的降解率提高了268％。

目前石油污染物的污染不容忽视，已引起国际社会的广泛关注。利用生物电化学原理构建不同结构的MFCs，可以在降解石油污染物的同时回收能量。研究发现，利用MFCs处理含石油废水虽然可以提高废水的可生化性，但能源回收率总体仍较低，故以后研究中应综合考虑能源回收与可生化性的双重功效。处理过程中微生物菌株功能退化，可考虑利用基因工程技术改良菌株功能达到处理要求。

4其他应用

化石燃料的使用给人类带来便捷与财富的同时对人们赖以生存的环境造成严重影响。随着工业化对能源需求的加剧，化石能源作为不可再生资源逐渐枯竭。生物电化学为生态修复和生产能源相结合提供了一种思路。

20世纪初期，有研究者发现利用微生物可以产生电流，有关MFCs的研究引起学者的广泛关注。随着MFCs技术研究的不断深入，逐步衍生出一系列微生物电化学新技术，如生物电解电池（MECs）技术等。MECs实现了治理污染水体的同时还原二氧化碳产生能源及化学品，减少二氧化碳的排放，缓解温室效应。研究表明，生物电化学系统中的微生物可以直接利用电极产生氢气或将二氧化碳分别转化为甲烷和乙酸。鉴于生物电化学系统可在处理水体污染物或生态环境废弃物的过程中获得可再生的能源物质如甲烷、氢气，该技术未来仍有较大的研究空间。将生物电化学系统用于二氧化碳的固定和转化获得多种副产化学品，既可以减缓温室效应与保护生态环境，又可以产生能源。

5发展趋势和未来关注领域

传统的生态修复过程会产生有毒产物，容易造成二次污染，将生物电化学应用于生态修复，具有无污染、使用范围广泛等优点，但目前对于生物电化学的研究还处于初级阶段。随着科学技术的发展，生物电化学的应用前景将非常广阔。

纵观其发展趋势，今后的研究可以从以下几个方面深入：

（1）在运用微生物脱盐电池改良盐碱地时，可通过结构优化、使用新型电极材料等对其进行改进，提高脱盐性能。此外微生物脱盐电池还可用于重金属防治，下一步研究可将土壤中重金属去除和盐碱地的改良相结合，实现生态修复效果最大化。

（2）在运用生物电化学系统进行抗生素检测和降解过程时，可利用生物电化学原理制作生物传感器，实现连续、快速、在线监测污染物，使环境监测的连续化和自动化成为现实，降低环境监测成本。如将硅片或玻片与基因技术改造的生命材料结合制成生物芯片，使生物电化学系统向多功能、集成化、智能化等方向发展。

（3）利用基因工程技术制作可降解石油烃的超级细菌并与生物电化学相结合，以实现高效、无污染去除污染物。

延伸阅读：

住建部发布加强生态修复城市修补工作指导意见（征求意见稿）

原标题：利用生物电化学进行生态修复的研究进展

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