焦化廠多環(huán)芳烴污染土壤的強化微生物修復分析

王淼 楊月梅 曹艷芳 趙珍偉

摘 要：當前，環(huán)境問題已經(jīng)成為了生態(tài)問題中的重點環(huán)節(jié)，而在環(huán)境問題中，土壤污染是幾大污染源之一。土壤遭受污染會影響作物產(chǎn)量，甚至于污染地下水，因而土壤污染問題一直是防治污染的重點環(huán)節(jié)。多環(huán)芳烴等類似的污染物，是化工企業(yè)常見的污染源，所以本文旨在對當前焦化廠多環(huán)芳烴污染土壤機械能分析，并探究微生物修復方式。

關鍵詞：焦化廠；多環(huán)芳烴；微生物修復

多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs）是煤，石油，木材，煙草，有機高分子化合物等有機物不完全燃燒時產(chǎn)生的揮發(fā)性碳氫化合物，是目前化工企業(yè)中最常見的污染物，所以要想控制土壤污染，就需要對PAHs進行有效控制。目前常用的方式是利用微生物修復、化學法和物理法等，而微生物代謝的方式被認為是最有效的方式。

1 PAHs的微生物降解

微生物降解是指微生物把有機物質轉化成為簡單無機物的現(xiàn)象。自然界中各種生物的排泄物及死體經(jīng)微生物的分解作用轉化為簡單無機物。微生物還可降解人工合成有機化合物。目前的研究指出，有兩類菌可以對PAHs進行有效降解，即真菌和細菌。但是其主要的降解方式仍然要取決于適應程度和化學結構的形態(tài)。

PAHs本身的降解過程就會受到很多因素的影響，例如污染程度、微生物數(shù)量、溫度、pH值等等。所以通常也利用一些活性劑作為輔助材料，來保證修復的穩(wěn)定性。單是相比于細菌來說，能夠有效降解PAHs的真菌數(shù)量并不多，但是在效率上往往會高于細菌。有研究指出，絲狀真菌的效果會更加顯著。

2 PAHs的降解原理

2.1 厭氧

厭氧微生物的降解可以利用硫酸鹽、二氧化碳等材料作為電子受體，并再進一步進行有機分解。這種厭氧降解的速度相對較緩慢，尤其是當土壤污染較嚴重，PAHs含量過高時，厭氧的降解作用會受到更明顯的抑制[ 1 ]。目前的研究中，厭氧降解的部分相對較少，因此具體的數(shù)據(jù)和效果還需要后續(xù)的研究作為支持。

2.2 好氧

好氧降解搜微生物在有氧的情況下的降解過程，也是目前主流的微生物修復技術。一般情況下，PAHs通過雙加氧酶作用于苯環(huán)，然后氧化形成單純二烴基化的中間體，并可以最終有望降解為二氧化碳和水。而真菌的作用機制有兩個方面。一種是單加氧酶降解，通過催化加氧反應形成化合物，然后進行結合重排，輔以葡萄糖、硫酸鹽等材料得到毒性弱的產(chǎn)物，可以被土壤吸收后進行后續(xù)的降解工作。而另一種是木質素降解，這種降解方式可以對很多有機物進行降解，適用場合非常多，因而得到了廣泛使用[ 2 ]。但是無論是哪種降解方式，氧氣始終都是影響降解效率的一環(huán)。

3 微生物修復的影響因素

微生物修復技術是指利用天然或培養(yǎng)的功能微生物群，在適宜環(huán)境條件下，促進或強化微生物代謝功能，從而降低有毒污染物活性的生物修復技術。

3.1 氧氣

氧氣含量始終都是好氧代謝中的重要條件，無論是細菌還是真菌的代謝過程中。目前主要通過氧氣等作為氧源。而研究指出，當溶解氧的濃度大于70%時，礦化率會有明顯提升，反之當濃度小于50%時，礦化率也會降低。所以在修復過程中的氧會對降解過程產(chǎn)生決定性的影響[ 3 ]。

3.2 PAHs

PAHs自身的性質指的是PAHs生物利用性。由于PAHs本身是憎水性物質，所以它的揮發(fā)程度會很低。而研究表明PAHs在土壤中的實踐與其被生物利用率成反比，即時間越長，就越不容易受到生物的利用。所以為了能提升微生物的可利用性，研究人員也嘗試利用增加活性劑和有機酸的方式來將PAHs進行解吸，并且在后續(xù)的研究中也證明了這一點，促進PAHs的降解過程。

3.3 pH值

這一因素也是影響因素之一。土壤微生物對于pH值的變化非常敏感。土壤的微生物多樣性會隨著pH值的變化而變化，所以PAHs的降解能力會同樣受到影響。

3.4 溫度

當土壤的溫度適合真菌和細菌生長時，PAHs的降解過程會產(chǎn)生明顯的變化。例如當溫度處于300K左右，即細菌和真菌最適合的生長溫度時，PAHs的降解能力會有顯著提升；相反，如果溫度過低，則微生物活性會受到抑制甚至破壞，存活率降低，降解能力受到嚴重影響[ 4 ]。

3.5 營養(yǎng)因素

營養(yǎng)因素雖然并不是主要原因，但是微生物對于營養(yǎng)物質的需求也是不盡相同的。但是在一般情況下，微生物如果能有豐富的營養(yǎng)物質作為支持，則修復效率也會有明顯提高，PAHs可以得到穩(wěn)定控制。

4 結語

通過研究，不難看出PAHs的污染和修復工作一直是環(huán)境問題的重點，盡管在現(xiàn)階段的研究工作已經(jīng)取得了一定成效，但是仍然需要后續(xù)的研究工作作為支持。例如研究出更加有效的PAHs降解微生物，或是對其厭氧機制進行深入研究。所以這也需要研究人員不斷進行深入工作，最終確定最穩(wěn)定的體系，并將其運用到實際的工作中，提升修復穩(wěn)定性，無論采用哪些修復技術，旨在得到安全、低成本、環(huán)境友好的綠色修復技術，從而去除焦化廠及周邊土壤的PAHs污染，改善土壤質量，在未來可持續(xù)發(fā)展的理念下穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

[1] 盧曉霞，李秀利，馬杰，等.焦化廠多環(huán)芳烴污染土壤的強化微生物修復研究[J].環(huán)境科學， 2011，32（03）：864-869.

[2] 劉魏魏，尹睿，林先貴，等.生物表面活性劑強化微生物修復多環(huán)芳烴污染土壤的初探[J].土壤學報，2010，47（06）：1118-1125.

[3] 李梅，萬紅友.多環(huán)芳烴污染土壤的微生物修復[J].環(huán)保科技，2012，14（04）：35-37.

[4] 劉丹，鞏宗強，金京華，等.固定化毛霉對工業(yè)和農田污染土壤中多環(huán)芳烴的降解和生物有效性評價[J].環(huán)境化學，2012，31（05）：604-609.

作者簡介：

王淼（1982-），男，山東濟寧人，中國輻射防護研究院科研人員，研究方向：環(huán)境保護。