碳源對工業污染場地土壤中HCHs和DDTs降解的促進作用
摘要:我國(guo)對(dui)(dui)(dui)有(you)(you)機(ji)氯農(nong)藥的(de)(de)大量需求使得在農(nong)藥生產、加(jia)(jia)工和(he)分(fen)裝等過(guo)程中(zhong)造成了(le)(le)許(xu)多城(cheng)鎮中(zhong)存(cun)在有(you)(you)機(ji)氯農(nong)藥污(wu)染場地(di),限制了(le)(le)土(tu)地(di)的(de)(de)后續開發利(li)用(yong).本研(yan)究選取3種(zhong)類型(xing)的(de)(de)碳源(yuan)組成有(you)(you)機(ji)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)A、B、C,添(tian)加(jia)(jia)到(dao)受有(you)(you)機(ji)氯工業污(wu)染場地(di)土(tu)壤中(zhong)進行(xing)(xing)微生物降解試驗,并對(dui)(dui)(dui)比了(le)(le)3種(zhong)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)效(xiao)果(guo).試驗過(guo)程中(zhong),反應體系水分(fen)含(han)量為50%,添(tian)加(jia)(jia)零價金屬(shu)調節氧化還原電位,采用(yong)好氧/厭氧交(jiao)替循環方式(shi)進行(xing)(xing)生物降解.實(shi)驗結果(guo)表明(ming):3種(zhong)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)對(dui)(dui)(dui)HCHs和(he)DDTs的(de)(de)降解都有(you)(you)顯(xian)著促進作用(yong).與DDTs相(xiang)比,HCHs較易(yi)降解.90d內,添(tian)加(jia)(jia)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(A、B、C)的(de)(de)處理中(zhong)∑HCH的(de)(de)濃度分(fen)別從73.37~85.71mg·kg-1降解到(dao)了(le)(le)15.88~38.21mg·kg-1.與未(wei)添(tian)加(jia)(jia)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)對(dui)(dui)(dui)照相(xiang)比較,∑HCH的(de)(de)降解率(lv)(lv)提高(gao)了(le)(le)19%~52%,90d內,ΣHCH的(de)(de)降解率(lv)(lv)最(zui)(zui)高(gao)可達81%.添(tian)加(jia)(jia)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(A、B、C)的(de)(de)處理中(zhong)ΣDDT的(de)(de)濃度分(fen)別從91.68~119.79mg·kg-1降解到(dao)了(le)(le)45.1~60.7mg·kg-1,相(xiang)對(dui)(dui)(dui)未(wei)添(tian)加(jia)(jia)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)對(dui)(dui)(dui)照試驗,∑DDT的(de)(de)降解率(lv)(lv)提高(gao)了(le)(le)39%~45%,30d內∑DDT的(de)(de)降解率(lv)(lv)最(zui)(zui)高(gao)可達到(dao)51%,但30d后降解效(xiao)率(lv)(lv)無明(ming)顯(xian)增加(jia)(jia).就(jiu)不同類型(xing)碳源(yuan)的(de)(de)促進作用(yong)來看(kan),C/N最(zui)(zui)高(gao),而含(han)水率(lv)(lv)最(zui)(zui)低的(de)(de)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)B的(de)(de)效(xiao)果(guo)最(zui)(zui)好,而C/N比最(zui)(zui)低而含(han)水率(lv)(lv)最(zui)(zui)高(gao)的(de)(de)修(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)A效(xiao)果(guo)最(zui)(zui)差(cha).
關(guan)鍵詞:土壤修復(fu),工業污染場地(di),生(sheng)物降解,碳(tan)源,有機(ji)氯(lv)農藥
HCHs和(he)(he)DDTs作為一種廣譜、長效殺蟲劑,曾廣泛應用于我國農業生(sheng)產中(zhong),在其(qi)生(sheng)產和(he)(he)使用過程中(zhong)產生(sheng)了(le)大量(liang)污染場地.HCHs和(he)(he)DDTs具有(you)難降解性、高毒性、生(sheng)物蓄積性以及半揮發(fa)性等特點.過量(liang)的農藥存在于土(tu)(tu)壤環境中(zhong),不僅會(hui)(hui)改(gai)變土(tu)(tu)壤的結構和(he)(he)功能(neng),減弱(ruo)土(tu)(tu)壤正(zheng)常生(sheng)產能(neng)力,而且還會(hui)(hui)通過食物鏈對(dui)人(ren)類身體健(jian)康(kang)產生(sheng)不可估量(liang)的影響(xiang).所以對(dui)受其(qi)污染的場地土(tu)(tu)壤的修復工作逐漸(jian)引起了(le)全(quan)社會(hui)(hui)的普遍關注和(he)(he)高度的重視(shi).
農藥(yao)污(wu)(wu)(wu)染土(tu)壤(rang)(rang)(rang)的(de)(de)(de)(de)治(zhi)理(li)主要(yao)有(you)(you)(you)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)、化(hua)學修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)、電化(hua)學修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)、生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)等(deng)(deng).其中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)方(fang)法具有(you)(you)(you)效果(guo)好、成本(ben)低廉(lian)、無二次(ci)污(wu)(wu)(wu)染等(deng)(deng)優(you)勢,有(you)(you)(you)著很好的(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing).HCHs和(he)(he)DDTs系人(ren)(ren)造(zao)化(hua)合物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu),自然界中(zhong)(zhong)尚不存在(zai)以(yi)其為單獨碳(tan)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu).Focht等(deng)(deng)通過實驗(yan)證明了DDT的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)解(jie)(jie)過程(cheng)屬于(yu)共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)過程(cheng),也就是(shi)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)依賴可(ke)利(li)用(yong)(yong)(yong)碳(tan)源(yuan)和(he)(he)能源(yuan)在(zai)正常(chang)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)過程(cheng)中(zhong)(zhong)氧化(hua)作(zuo)(zuo)為非(fei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)基質的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)氯(lv)農藥(yao)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng).這也意味(wei)著對(dui)于(yu)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)氯(lv)農藥(yao),只有(you)(you)(you)在(zai)初級(ji)碳(tan)源(yuan)和(he)(he)能源(yuan)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質存在(zai)時,微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)才能對(dui)其進行生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)解(jie)(jie).在(zai)這一過程(cheng)中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)體(ti)依賴初級(ji)基質的(de)(de)(de)(de)消耗(hao)而(er)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang),同時具有(you)(you)(you)降(jiang)解(jie)(jie)不可(ke)利(li)用(yong)(yong)(yong)碳(tan)源(yuan)和(he)(he)能源(yuan)的(de)(de)(de)(de)能力.這一過程(cheng)廣(guang)泛(fan)存在(zai)于(yu)人(ren)(ren)工合成有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)解(jie)(jie)過程(cheng)中(zhong)(zhong):CastroT等(deng)(deng)通過向含有(you)(you)(you)DDT和(he)(he)BHC的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)(zhong)添加稻草(cao)、葡萄糖、纖維素等(deng)(deng)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質從而(er)提(ti)高(gao)了目(mu)標物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie)效率;Burge等(deng)(deng)選擇(ze)紫花苜蓿和(he)(he)葡萄糖為共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)碳(tan)源(yuan)同樣(yang)提(ti)高(gao)了DDT的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie)效率;MitraJ和(he)(he)Bernier等(deng)(deng)分別選擇(ze)稻草(cao)和(he)(he)泥煤等(deng)(deng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質作(zuo)(zuo)為共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)碳(tan)源(yuan)也得到了相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)結果(guo).所以(yi)采用(yong)(yong)(yong)易(yi)被微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)利(li)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)作(zuo)(zuo)為共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)碳(tan)源(yuan)可(ke)以(yi)促進土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)(zhong)DDTs和(he)(he)HCHs的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解(jie)(jie).然而(er)這方(fang)面的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)多采用(yong)(yong)(yong)人(ren)(ren)工污(wu)(wu)(wu)染的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang),且未對(dui)最佳共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)碳(tan)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)種(zhong)類進行研究(jiu).而(er)實際工業污(wu)(wu)(wu)染土(tu)壤(rang)(rang)(rang)的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染情況復(fu)雜,污(wu)(wu)(wu)染濃度(du)高(gao)且老(lao)化(hua)時間較長(chang)(chang),以(yi)碳(tan)源(yuan)共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)應(ying)用(yong)(yong)(yong)性尚待驗(yan)證.1999年,W.RGrace研究(jiu)小組研發(fa)出一項(xiang)降(jiang)解(jie)(jie)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)氯(lv)污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)技(ji)(ji)術(shu)———TheDaramendTM術(shu),該技(ji)(ji)術(shu)開發(fa)的(de)(de)(de)(de)Daramend有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji),可(ke)以(yi)大大提(ti)高(gao)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)解(jie)(jie)效率.此項(xiang)技(ji)(ji)術(shu)已在(zai)美國等(deng)(deng)地應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)大量受污(wu)(wu)(wu)染的(de)(de)(de)(de)場(chang)(chang)地土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)(zhong).如(ru)Pillips等(deng)(deng)在(zai)2006年應(ying)用(yong)(yong)(yong)此項(xiang)技(ji)(ji)術(shu)成功修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)了1100t受HCHs污(wu)(wu)(wu)染的(de)(de)(de)(de)場(chang)(chang)地土(tu)壤(rang)(rang)(rang).所以(yi)以(yi)共(gong)(gong)(gong)代(dai)謝(xie)(xie)碳(tan)源(yuan)為基礎(chu),開發(fa)高(gao)效的(de)(de)(de)(de)修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)劑(ji)對(dui)污(wu)(wu)(wu)染場(chang)(chang)地土(tu)壤(rang)(rang)(rang)進行修(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)復(fu)具有(you)(you)(you)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)意義(yi).
本研究(jiu)從一些結(jie)構復雜、有(you)機質含(han)量高(gao)且來源廣泛(fan)、易于獲得的有(you)機物(wu)料篩選出(chu)可(ke)作為(wei)(wei)共代謝碳源的材(cai)料,根據有(you)機氯降解(jie)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)的特征利用這些材(cai)料研制出(chu)以(yi)碳源A、B、C為(wei)(wei)基礎的3種有(you)機修復劑,配合厭(yan)氧(yang)/好氧(yang)循環周(zhou)期(qi)以(yi)及零價(jia)鐵金屬調節氧(yang)化(hua)還原電位等措施(shi),研究(jiu)其對污染場(chang)地土壤中的HCHs和DDTs微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)降解(jie)過程(cheng)的促(cu)進(jin)作用,為(wei)(wei)提高(gao)污染場(chang)地土壤中有(you)機氯農藥(yao)的生(sheng)(sheng)物(wu)修復效率提供理論依據.

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