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【修复】用细菌大败重金属污染之战

北极星环保网来源:科技致富向导2016/11/3 15:09:37我要投稿

北极星环保网讯:【摘要】社会经济的发展带来了日益严重的环境重金属污染,重金属对环境的污染已引起国家各部门和科研工作者的广泛关注。以细菌修复来治理重金属污染的方法已成为环境科学领域里一大研究重点。本文通过细菌对重金属物的吸附富集、氧化还原、成矿沉淀、淋滤、等作用进行分析,探讨细菌修复与检测发展中存在的问题,以期找到解决方法。环境是人类赖以生存的家园,消除重金属污染是当下环境治理的当务之急,通过物理化手段治理重金属污染,成本较高、工艺复杂、人力物力消耗大;通过化学手段即采用细菌修复与检测,将微生物整合、离子交换吸收、氧化还原等来治理重金属污染具有效率高、成本低的优点。现将细菌修复在重金属污染环境中可发挥的作用进行详尽阐释,分析细菌在重金属生物有效性检测中的应用。

1.我国重金属环境污染概况

经济全球化的发展使全世界平均每年排放汞约1.5万吨、铜为340万吨、铅为500万吨、锰为1500万t、镍为100万吨。而在我国,重金属带来农业、水质等的污染面积逐年增加。2012年底有数据统计,在我国耕地受金属污染的面积达2667万公顷,  其中,  来自工业三废的污染面积达1000万公顷,2000万公顷耕地受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染,约占总耕地面积的20%,受到镉污染的耕地1133万公顷,覆盖11个省25个地区;受到汞污染的耕地312万公顷,覆盖15个省21个地区。

2010年1月,江苏盛祥电源有限公司因生产排放大量的铅元素,使当地附近十多名小孩患上坏血病,最后政府进行干预责令其搬迁。2011年,四川隆昌县渝箭镇大量村民进行学前检测时发现血管铅超标严重,某合金冶炼公司公司被取缔。2012年,安徽合肥市一小区有近200人血铅中毒,涉事企业被关闭,多名政府官员被罢免。据环境保护部统计,2009年环保部接报的12起重金属、类金属污染事件,致使4035人血铅超标,182人镉超标,引发32起群体事件。

2.细菌修复在重金属污染环境下发挥的作用

基于我国重金属环境污染严重,细菌修复技术能在重金属环境,发挥修复污染的有效作用。

2.1吸附富集作用

细菌修复是细菌与金属元素在在多种极性官能作用时,表面载负电荷,并组成在多种极性下的官能团,以此产生静电吸附,各种官能团在其吸附络合作用下固定重金属离子。其主要表现形式是以硅酸盐、氢氧化物类分泌物附着在芽孢杆菌细胞的表面,对镍、镉和铜有富集能力,且在无日照、压控剂和湿温环境里,提供绝佳的环境使细菌吸收重金属离子,从而使污泥中释放出的革兰氏阳性细菌去除冶炼企业排放中的铜、镉,其发挥作用率高达52.9%和76.9%。

2.2氧化还原作用

变价金属砷、铬、钴和金等在任何环境中存在着不同形式的价态,而细菌在自身代谢过程中,可以氧化还原这些重金属离子。通常情况下,重金属土壤下的氧化还原是在细菌微生物、植物根系分泌物等参与下完成。

在细菌微生物与金属物反应中,还原产物的还原性比还原剂弱,氧化产物的氧化性比氧化剂弱,这就可以使强还原性制弱还原剂,强氧化性制弱氧化剂,在氧化还原反应之中,细菌作为氧化物氧化还原掉土壤中的金属元素,从而降低重金属土壤污染。

2.3成矿沉淀作用

某些细菌在细胞外会进行分泌,其分泌物如硫化物、磷酸等物质,会沉淀环境中的重金属离子,在接下来的成矿过程中伴随着重金属的共同沉淀,此时硫代亚磺酸酯与克氏杆菌可以转化为沉淀,再将沙门氏菌中的硫与酶基因组合,产生较强的硫化还原活性来沉淀溶液中的镉。

2.4淋滤作用

淋滤作用是氧化后的硫杆菌和亚铁杆菌以提高氧化还原电位、降低酸度等作用,滤除存在于污泥、土壤和沉积物中的重金属。不同种类的细菌对重金属的淋滤、溶化效果也不同,环境的改变会促使细菌在死亡分解时,加强微生物细菌的联合修复作用。例如,大豆、玉米和小麦等植物的的根部土壤周围所蕴藏的铜、镉、铅等重金属元素可以将其与细菌有效结合,产生化学反应来翻动土壤中小分子有机酸来过滤掉重金属离子。

3.细菌在重金属生物有效性检测中的应用

重金属污染,是基于重金属生物广泛存在于水源、土壤和空气中来说的,而细菌在重金属存在的环境下,可对其进行有效检测。细菌的存在,是对重金属生物的严重制约,从而检测出细菌修复对重金属污染下的水源、土壤的作用。

3.1细菌在重金属生物污染下水源中的检测

工业废水和固体倾泻物向水中的排放,导致水源中重金属生物严重超标。细菌在重金属生物的环境下具有发光的特性,当细菌与水中铜、锌、镉、苯、汞等污染微量元素接触后会产生一定的发光度,重金属污染环境下的水质分析,即可采用细菌的修复对水污染进行检测。例如,淡水养殖池塘中的金属污染物一般有:铅、镉、锰、镍、铁等元素,对于这些元素,即是通过细菌原子吸收光谱法对水质进行检测,DPCI分光度的发光程度直接反应细菌修复程度。[1-2]

3.2细菌在重金属生物污染下土壤中的检测

土壤中的重金属污染物主要是以化学的形态存在土壤中,重金属污染物在进入土层后,通过日积月累的沉淀到溶解,溶解到吸附,吸附再到成为土壤里的金属化学形态。这种形态是氧化结合态、酸化形态、残渣有机结合态的综合。细菌的主要形态是以化学的状态存在于土壤中。目前,防治土地重金属污染的方法有调节土地氧化还原态,促进重金属沉淀。而细菌在含金属物的土壤中,通过高低温的强烈转化,进行循环往复的氧化还原反应,从而促进硫化物的沉淀,在下雨过后排出土壤表层。

4.结束语

综上所述,重金属环境下细菌修复与检测对治理污染具有重要意义,特别是很多单位和企业将其运用到生产所排放出的金属生物治理中,他们也都越来越关注重金属快速检测技术的开发与应用。另外,重金属细菌对重金属污染下的空气检测目前还没有具体的方法,但是,通过植物的吸附或微生物的投放,可相应的降低重金属颗粒在大气中的存在,由于成本太高,还没有具体的细菌修复应用于环境空气。相信在不远的将来细菌的修复与检测会给空气中的金属污染带来有效的治理方法。[2]

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