生物修复技术研究进展

生物修复在治理受有毒有害有机物污染的环境的作用日益突出，因而生物修复的研究愈加受到重视。文中对生物修复的发展情况进行了综述，涉及生物通气法、生物注射法、污染地下水及其上部污染土壤的生物修复系统、地耕处理、植物生物修复、堆肥法、生物反应器和厌氧处理等方面．同时就遗传工程微生物系统等方面研究对发展生物修复技术的意义作了展望．     

济南市地下水硝酸盐污染研究

调查了济南市东郊工业区浅层地下水、南部山区补给区地下水及市区饮用水中硝酸盐现状及发展趋势。结果表明,工业区浅层地下水硝酸盐含量超出国家饮用水卫生标准;补给区地下水及市区饮用水硝酸盐也受到人类活动的影响,污染呈逐年上升趋势。分析了造成地下水硝酸盐污染的原因,提出了相应的防治措施与对策。     

广花盆地地下水三氮时空分布特征及影响因素分析

广花盆地是广州市唯一的地下水应急水源区。三氮(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)是研究区地下水的主要污染物,通过分析其时空变化特征,探讨主要影响因素,可为广州市制定地下水保护与利用规划提供理论基础和科学依据。为准确掌握研究区地下水中三氮的分布,利用广花盆地80个地下水监测井2012—2016年的监测数据,分雨季和旱季分析了研究区松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水中三氮的时空分布特征,并利用相关系数定量分析了降雨量与氮含量之间的相关性,采用灰色关联法计算了耕地面积、化肥施用量、降雨量与氮含量之间的关联度,以及从垂向和水平两个方向探讨了氮含量变化的原因。结果表明,2012—2016年广花盆地0~100 m深度地下水的氮污染较严重,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的超标率分别为47%、29%和5%。由于松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水均属浅层地下水,相互联系紧密,其含氮污染物的分布极为相似,氮含量按从大到小排列均为硝酸盐氮、氨氮和亚硝酸盐氮,超标率按从大到小排列均为氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。受氧化还原环境的影响,随地下水埋藏深度的增加,广花盆地地下水中的氮含量逐渐减少,其中氨氮和亚硝酸盐的含量逐渐增大,硝酸盐氮的含量逐渐减小。受土地利用类型的影响,研究区地下水中三氮的空间分布差异较大。其中城乡居民区地下水的污染最严重,其污染主要来源于废污水的排放。近5年耕地地下水中氮的含量随时间呈减少趋势,主要是受耕地面积减少所致。总体而言,近5年研究区地下水中氮的含量随降雨量增大而减小,并随雨季和旱季的交替而增减,雨季地下水中氮的含量较旱季小。     

泥浆体系中吡啶的生物降解研究

杂环化合物已造成了土壤、地下水等体系的严重污染,危害人类健康与生态环境。生物修复是解决该类污染问题的有效方法。由实验室培养的活性污泥中分离一株高效降解吡啶的菌株W12,经鉴定为脱氮副球菌(Paracoccusdenitrificans),以W12菌对受吡啶污染的泥浆体系进行生物修复。实验条件下,土壤对吡啶的吸附量很小,符合Freundlich吸附等温式。当吡啶初始质量分数为1.65mg·g-1时,投加W12菌能够迅速促进吡啶的生物降解,在灭菌土和自然土中完全降解吡啶的时间分别为12h和18h,说明W12菌在自然土中的降解效果受到土著微生物的竞争影响;此外,对泥浆体系中吡啶降解的影响因素进行了研究,发现投菌量是影响吡啶降解速率的关键因素,外加氮源以及土水比均对吡啶降解过程影响不大。     

土壤有机污染物生物修复技术研究进展

现代农业的发展改变了自然界的原有状况,为追求高产而大量使用的化肥、农药导致土壤有机物污染日趋严重。此外,工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等也产生了大量有机污染物,使土壤有机物污染进一步加剧,土壤有机物污染的修复日益迫切。土壤污染修复是指通过物理的、化学的和生物的方法,吸收、降解、转移和转化土壤中的污染物,使污染物浓度降低到可以接受的水平,或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。包括污染土壤的物理修复技术、化学修复技术以及生物修复技术3种方式。在污染土壤修复技术中,生物修复技术因其安全、无二次污染及修复成本低等优点而受到越来越多的关注。因污染物修复主体的不同,有机污染物污染土壤生物修复技术可分为植物修复技术、动物修复技术、微生物修复技术及其联合修复技术。污染土壤微生物修复技术是土壤污染生物修复的重要技术之一,是最具应用和发展前景的生物修复环保技术。文章重点阐述了国内外有机污染物污染土壤的生物修复技术及其原理、取得的研究进展及存在的优缺点,并对污染土壤的动物修复技术研究进行了初步展望,可为土壤有机污染物的生物修复研究提供参考。     

济南市地下水硝酸盐污染研究

调查了济南市东郊工业区浅层地下水,南部山区补给区地下水及市区饮用水中硝酸盐现状及发菜趋势。结果表明,工业区浅层地下水硝酸盐含量超出国家饮用水卫生标准;补给区地下水市区饮用水硝酸盐也受到人类活动的影响,污染呈逐年上升趋势。     

石油污染土壤及地下水的生物修复进展[综述]

所谓石油污染土壤的生物修复［２］（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）,是指利用微生物及其他生物,将存在于土壤、地下水和海洋中的有毒有害的石油污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术系统．它是传统的生物处理方法的延伸,其创新之处在于它治理的对象是较大面积的污染．由于现场环境的复杂性,因而产生了许多不同于治理点污染的概念和技术措施．与物理、化学土壤修复技术相比,生物修复技术具有多种优点［１,２］．ＫｕｒｏｄａＤａｎｎａＲ［３］曾以美国应用实例对生物修复技的特点进行过详细的归纳与总结：既可…     

和田河流域绿洲区地下水“三氮”污染状况及影响因素

以和田河流域绿洲区地下水污染调查数据为基础,对地下水"三氮"的污染状况及影响因素进行了研究.结果表明,和田河流域绿洲区地下水"三氮"污染不是很严重,但随时间呈不断加重的趋势.硝酸盐氮是绿洲区地下水中"三氮"的主要存在形态,其含量、检出率和超标率最高,氨氮次之,亚硝酸盐氮最低.地下水中"三氮"含量的空间分布表现出一定的规律性,水平方向上,绿洲南部硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量普遍高于绿洲北部,而氨氮在北部的分布范围比南部广;垂直方向上,浅层潜水中"三氮"的含量高于中深层潜水;与新疆其他地区相比,和田河流域绿洲区地下水中硝酸盐氮含量较高,亚硝酸盐氮和氨氮含量较低.绿洲区地下水中"三氮"的来源主要与居民日常生活和农业生产有关,其存在形态和分布特征主要与水化学环境、包气带岩性和厚度及地下水径流条件等因素有关.     

河北省藁城市蔬菜种植区化肥施用与地下水硝酸盐污染研究

通过农户问卷调查和地下水田间取样分析 ,主要对河北省藁城市蔬菜种植区的化肥施用与地下水硝酸盐污染现状进行了研究。结果表明 :2 0 0 1年藁城市蔬菜种植区化肥施用纯量为 1 4 0 8.6kg·hm-2 ,其中氮肥施用纯量为 84 0 .8kg·hm-2 ;藁城市各蔬菜种植模式下氮肥施用量由高到低的顺序依次为大棚 >温室 >中棚 >小棚 >地膜 >露地 ;温室、中棚和露地蔬菜区地下水硝酸盐含量最高值出现在 8月 ,而地膜蔬菜区则在 1 1月 ;各蔬菜种植模式对地下水影响的大小顺序为地膜 >中棚 >温室 >露地 ,影响因素主要有密集度、种植模式、种植年限、氮肥施用量和土壤质地等。     

水土环境介质中阿特拉津修复过程研究进展

除草剂阿特拉津农用后的残留物会随地表径流或地下渗漏作用进入江河湖泊等自然水体,由于阿特拉津的环境内分泌干扰作用,其会造成水资源污染和水生态失衡。根据阿特拉津的生产和使用状况,将阿特拉津的污染对象分为土壤、市政污水、河流湖泊等地表水和地下水系统模块,分别阐述了这几种环境介质中阿特拉津的物理、化学和生物修复技术以及阿特拉津在修复过程中的变化特点,介绍了土壤在淋溶过程中阿特拉津的固定手段和今后污染水体中阿特拉津修复的研究重点。     

低温贫营养好氧反硝化细菌SY13的反硝化特性

从底泥中分离出1株低温贫营养好氧反硝化细菌SY13,经常规生理生化鉴定和16SrDNA测序,鉴定出细菌SY13属于Acinetobactersp．。考察了温度、pH、C／N比及接种量对菌株SY13硝酸盐还原活性的影响,初始硝酸盐浓度为15mg／L左右,温度为15℃时低温贫营养好氧反硝化细菌SY13的硝酸盐去除率为49．26％,在中性环境适应性较强,pH值为7．0时72h的硝氮去除率达到58．08％,随着C／N比不断增加,菌株SY13硝酸盐的去除效果逐渐增强,接种量为10％时,菌株SY13培养72h后的硝氮去除率可达到59．62％。     

Effect of denitrifying bacteria on the electrochemical reaction of activated carbon fiber in electrochemical biofilm system

An electrochemical-activated denitrifying biofilm system consisting of activated carbon fiber electrodes immobilized with denitrifying bacteria film as cathode was studied. A revised model for an electrochemical-activated denitrifying biofilm was developed and validated by electrochemical analysis of cathodal polarization curves and nitrate consumption rate. The cathodal polarization curve and nitrate consumption rate were introduced to verify the rate of electrochemical reaction and the activity of denitrifying bacteria, respectively. It was shown that the denitrification process effectively strengthened the electrochemical reaction while the electron also intensified denitrification activity. Electron was transferred between electrochemical process and biological process not only by hydrogen molecule but also by new produced active hydrogen atom. Additionally, a parameter of apparent exchange current density was deprived from the cathodal polarization curve with high overpotential, and a new bio-effect current density was defined through statistical analysis, which was linearly dependent to the activity of denitrification bacteria. Activated carbon fiber (ACF) electrode was also found to be more suitable to the electrochemical denitrifying system compared with graphite and platinum.     

一株新的反硝化短程除硫菌的鉴定及主要培养因素筛选

依据反硝化除硫原理,以味精废水污泥为种泥,利用全混流反应器富集并分离出同步反硝化短程除硫菌(SNBI),采用传统与现代分子生物学相结合的手段对其鉴定,以确定其分类地位;同时对SNB1的主要培养因素(营养和环境)进行筛选.结果表明:SNB1的形态特征及生理生化指标与Thauera selenatis最相似,同源性达99.0%,属短杆菌属,尚无中文命名;生理生化指标、富集条件及富集过程物料平衡显示SNB1是一株兼性厌氧反硝化除硫菌;培养SNB1的最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为蛋白胨,最佳培养温度为35℃,最适宜pH范围为7～9;最佳条件培养时,OD_(650)和对数细菌数量(CFU)呈直线相关,相关系数R~2=0.981.     

一株好氧反硝化菌的分离鉴定及其混合应用特性研究

采用溴百里酚(BTB)鉴定培养基和稀释平板法从南京市某市政污水处理厂曝气池污水样本中分离筛选得到1株好氧反硝化细菌,经16S rDNA序列同源性比较和系统发育分析初步鉴定为反硝化产碱杆菌(Alcaligenes denitrificans),并将其命名为菌株BMB-N6.研究了菌株BMB-N6在不同浓度亚硝态氮条件下的反硝化能力,运用正交试验设计探讨了该菌株最适的好氧反硝化条件,并且在实验室和大田条件下分别考察了菌株BMB-N6与蛋白质降解菌BMB-LA和氨氮脱除菌BMB-HKF复配形成的混合菌制剂的反硝化能力.结果表明,菌株BMB-N6在8 h内对亚硝态氮的去除率可达94%,其最适亚硝态氮去除条件为摇床转速50 r·min-1,C/N比值4,pH 6,温度35 ℃.在实验室条件下以菌株BMB-N6为基础制成的混合菌制剂在12 h内可去除90%的亚硝态氮,在大田应用中7 d内可去除80%的亚硝态氮.     

一株好氧反硝化细菌的鉴定及其在废水处理中的应用

从武汉市郊稻田土壤中分离得到一株好氧反硝化细菌HS-03,对其反硝化能力进行了研究.结果表明:细菌HS-03在好氧条件下能有效去除人工废水中的NO3-(10mmol/L),去除率达90%以上,并且在反应过程中没有NO2-的积累.菌株HS-03与Pseudomonasstutzeri的16SrDNA序列具有99.1%的相似性.对该菌株的16SrDNA序列以及生理生化特征分析表明,细菌HS-03是P.stutzeri的一个新分离种.实验采用ClastalW和PHYLIP程序对该菌株与报道菌进行了系统发育进化分析.图5表2参14     

油井采出液中硝酸盐还原菌的分离培养及对硫酸盐还原的抑制

采用油井采出液培养基和加入无机盐成分的改良油井采出液培养基,对大庆油田萨北过渡带油井采出液中的细菌进行分离培养及初步鉴定,比较了两种情况下培养出的具有硝酸盐和/或亚硝酸盐还原,以及/或反硝化能力菌群结构的差异.利用采出液培养基培养出一组新的微生物菌株,并且分离的硝酸盐和/或亚硝酸盐还原菌,以及/或反硝化细菌(Nitrate/nitrite reducing bacteria,denitrifying bacteria,NRDB)比例明显高于无机盐-采出液培养基;但培养基中无机盐成分的添加,提高了可培养NRDB的群落生物多样性.仅仅向油井采出液中直接投加硝酸盐作为电子受体,对其中硝酸盐还原、亚硝酸盐还原和反硝化微生物(NRDB)的激活作用以及产抑制硫化物产生的能力有限,而同时加入分离自采出液的NRDB和硝酸盐则对硫酸盐还原菌(SRB)的生长和产硫化物活性都产生了明显的抑制.但是NRDB与硝酸盐同时投加对不同SRB的抑制效果并不相同,导致了SRB群落结构的变化.图5表2参17     

铜陵新桥矿区土壤中耐Cu微生物的筛选研究

选择安徽铜陵新桥矿区富Cu的污染土壤,充分利用微生物受自然环境重金属胁迫而产生耐性这一特点,进行土壤中耐Cu微生物的筛选研究。实验过程中分别配制三种不同的培养基,细菌、真菌和放线菌培养基。在水浴恒温振荡器中对土壤中耐受重金属的微生物进行驯化,将得到的对Cu2+耐受性最高的液体培养基作为菌源,在琼脂平板培养基上进行划线分离,并将得到的纯菌株在光学显微镜下进行形态观察,菌种经试管斜面富集培养后保存在4℃冰箱中以便后续使用。研究发现,土样中细菌和真菌对Cu的耐受性低,最高耐受质量浓度分别只达到500mg·L-1和1100mg·L-1。而放线菌表现出Cu高耐受性,分离得到的放线菌耐受Cu的质量浓度最高达到10000mg·L-1,初步鉴定该放线菌株为链霉菌属。该放线菌菌种可能同时对Cu有吸附降解特性,具有成为污染土壤生物治理的高效耐受吸附菌种的潜力巨大。     

Anaerobic degradation of 4‐chlorophenol under denitrifying conditions with nitrate as the only electron acceptor

A denitrifying bacterium was isolated from activated sludge after enrichment on 4‐chlorophenol under anoxic, denitrifying conditions, and the microbial degradation of 4‐chlorophenol by this bacterium, with nitrate as the only electron acceptor, was investigated. The bacterium was capable of degrading up to 5 mM 4‐chlorophenol with stoichiometric release of chloride under denitrifying conditions. Anaerobic degradation of 4‐chlorophenol was dependent on nitrate as an electron acceptor. Nitrate (10 mM) severely inhibited the growth by the toxic effect of the accumulated nitrite. The optimum nitrate concentration for cell growth and chlorophenol degradation was 6 mM.     

Assessing nitrate contamination and its potential health risk to Kinmen residents

Kinmen is located in the southwest of Mainland China. Groundwater supplies 50% of the domestic water use on the island. Residents of Kinmen drink groundwater over the long term because surface water resources are limited. Nitrate–N pollution is found and distributed primarily in the western part of groundwater aquifer whereas saline groundwater is distributed to the northeastern Kinmen. This work applied the DRASTIC model to construct the vulnerability map of Kinmen groundwater. MT3D was then used to evaluate the contamination potential of nitrate–N. The health risk associated with the ingestion of nitrate–N contaminated groundwater is also assessed. The results from DRASTIC model showed that the upland crop and grass land have high contamination potential, whereas the forest, reservoir and housing land have low contamination potential. The calibrated MT3D model inversely determined the high strength sources (0.09–2.74 kg/m²/year) of nitrate contaminant located in the west to the north west area and required 2–5 years travel time to reach the monitoring wells. Simulated results of MT3D also showed that both the continuous and instantaneous contaminant sources of nitrate–N release may cause serious to moderate nitrate contamination in the western Kinmen and jeopardize the domestic use of groundwater. The chronic health hazard quotient (HQ) associated with the potential non-carcinogenic risk of drinking nitrate–N contaminated groundwater showed that the assessed 95th percentile of HQ is 2.74, indicating that exposure to waterborne nitrate poses a potential non-cancer risk to the residents of the island. Corrective measures, including protecting groundwater recharge zones and reducing the number of agricultural and non-agricultural nitrogen sources that enters the aquifer, should be implemented especially in the western part of Kinmen to assure a sustainable use of groundwater resources.     

大同盆地高砷地下水中可培养耐砷微生物的群落结构

大同盆地是典型的高砷地下水分布区。利用从地方性砷中毒严重病区山阴县采集的高砷地下水样品,用稀释培养法实验研究了外加砷源对地下水中微生物数量的影响;同时基于生物学可培养法和16SrDNA序列比对法,选取代表性高砷水样,研究了耐砷菌的种群特征。结果表明,外加砷源对地下水中微生物数量影响显著,高浓度砷会抑制大部分微生物生长,使微生物数量减少;低浓度砷对微生物生长具有一定促进作用。通过多次分离、纯化从3个不同砷含量地下水样中分离到多株砷抗性菌,经鉴定属于主要为Bacillus、Pseudomonas、Paenibacillus、Aeromonas、Enterobacter5个属。从RDP(RibosomalDatabaseProject)分析显示3个水样可培养微生物组成不同,都有生存能力强能够耐低浓度NaAsO2的Bacillales,优势耐砷菌是γ-proteobacteria,其中Enterbacter具有耐高浓度NaAsO2的能力。