干货|土壤有机污染物生物修复技术研究进展-第3页-北极星环境修复网

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污染土壤的植物修复与其他修复技术相比,有着许多优点,如成本低、对环境影响小、能使地表长期稳定,清除土壤污染的同时可清除污染土壤周围的大气和水体中的污染物,这样有利于改善生态环境(唐世荣等,1996)。

但由于该技术仍处于起步阶段,在理论体系、修复机理及技术上还有待进一步研究(Bauddh 等,2012;Hou 等,2013;Liu等,2011;杨卫东等,2014),包括对植物的生理特性、栽培特性、遗传学及分子生物学特性进行研究,以筛选能超量积累污染物的植物并改善植物吸收性能;对植物分解、富集和稳定化污染物的机制展开研究,确定污染物在植物体系中的迁移转化规律以及植物-微生物体系的作用规律等。此外,利用基因工程技术,构建高效去除污染物的植物,是目前研究的热点之一。

2.2有机污染土壤的微生物修复技术

微生物是土壤生态系统的重要生命体,它不仅可以指示污染土壤的生态系统稳定性,而且还有巨大的潜在的环境污染修复功能。微生物能以有机污染物为唯一碳源和能源或与其他有机物进行共代谢而将其降解。在此基础上,便出现了污染土壤的微生物修复理论及技术。

微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物(主要有土著微生物、外来微生物和基因工程菌),在人为优化的适宜条件下,促进微生物代谢功能,从而达到降低有毒污染物活性或将其降解成无毒物质而达到修复受污染环境的技术。

通常一种微生物能降解多种有机污染物,如假单胞杆菌可降解 DDT、艾氏剂、毒杀酚和敌敌畏等。此外,微生物可通过改变土壤的理化性质而降低有机污染物的有效性,从而间接起到修复污染土壤的目的。

在我国,已构建了有机污染物高效降解菌筛选技术、微生物修复剂制备技术和有机污染物残留微生物降解田间应用技术(陈志丹等,2012;顾平等,2010;花莉等,2013;骆永明,2008;彭素芬等,2010;钱林波等,2012;周际海等,2013)。如:刘宪华等(2003)用假单胞菌 AEBL3 降解土壤呋喃丹,结果表明,未加菌土壤呋喃丹在 0~7 cm土层中质量分数已达 90 mg˙kg-1,加菌土壤呋喃丹质量分数为 4.8 mg˙kg-1,后者降解率达 96.4%。

如今,微生物修复有机污染物研究已进入基因水平, 可以利用基因重组、构建基因工程菌来提高微生物降解有机污染物的能力。如:蒋建东等(2005)通过同源重组法构建多功能农药降解基因工程菌,在相同条件下,工程菌 CD-mps 和 CDS-2mpd 在 1~24 h内便可迅速降解甲基对硫磷(MP),呋喃丹也可在 30 h 内完全降解。

微生物修复研究的发展趋势

目前,微生物处理土壤污染的研究主要集中在以下几方面:

(1)高效降解菌株的筛选和基因工程菌的研发。土著微生物虽然在土壤中广泛存在,但由于其生长较慢,代谢活性不高,或者由于污染物的存在造成土著微生物的数量下降,致使降解污染物的能力降低,因此往往需要在污染土壤中接种降解污染物的高效菌,以缩短修复时间。

研究表明在实验室条件下,30 °C时每 g 土壤接种 106 个五氯酚(PCP) 降解菌,使 PCP 的半衰期从 2 周降低到 1 d(Wilson和 Jones,1993)。为了增加对某些特定有机污染物的降解,利用分子生物学、基因工程等新理论与技术分离和选育高效降解菌及酶系,并提高它们对污染物的降解能力,是目前强化土壤微生物修复效果的研究热点。

近年来,利用基因工程手段研究和构建高效基因工程菌,可将多种降解基因转入同一微生物中,使其获得广谱的降解能力。具体技术包括降解性质粒 DNA 的体外重组、组建带有多个质粒的新菌株和原生质体融合等。例如,将甲苯降解基因转移给其他微生物,使受体微生物也能降解甲苯,这比简单地接种特定的微生物要有效得多。

(2)降解菌定殖的强化技术。土壤中的氮、磷都是微生物生长的重要营养元素,适当添加营养物是促进降解菌尽快定殖,并将污染物完全降解的主要措施(易绍金和马文臣,2006)。但要达到良好的降解效果,在添加营养盐之前,要确定营养盐的添加形式、合适的浓度及比例。

目前常用的营养盐的种类很多,如正磷酸盐或聚磷酸盐、铵盐、尿素及酿造酵母废液等。虽然在理论上可以估算 N、P的需要量,但有些污染物的降解速度太慢,而且不同地点 N、P 的可利用性变动很大,实际值与计算值会有较大的偏差。

延伸阅读：

干货|一文GET土壤污染微生物修复技术

原标题：土壤有机污染物生物修复技术研究进展

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