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多环芳烃(PAHs)是土壤中常见的有机污染物,由于具有潜在的三致效应,受到广泛关注。在众多PAHs污染土壤的修复方法中,微生物修复技术由于具有对环境干扰小,成本低,不产生二次污染等特点,一直倍受学术界和修复产业界的青睐。但是,由于PAHs的疏水性、稳定性,严重限制了其生物可利用程度和生物修复速度,因此,通过采取强化措施提高其生物修复效率就成为生物修复PAHs污染土壤的关键。本研究以北京焦化厂实际污染土壤为研究对象,选择PAHs为目标污染物,选择筛选出的真菌-可可毛色二孢菌(L),未鉴定的细菌(J)这2种特效微生物,焦化厂混合菌株(M)及2种特效微生物复配(L+J)为微生物菌种,研究土壤PAHs污染修复技术;研究2种表面活性剂羟丙基-β-环糊精(HPCD)和Tween80对于特效微生物降解PAHs的影响规律;最后利用自行设计的电动装置,进行了电动.微生物联合技术的中试研究。主要研究结果如下:
⑴筛选出的微生物修复PAHs研究中,第70 d L组和L+J组PAHs降解率达到分别达到45.3±2.0%和47.3±2.5%,比对照组提高约30个百分点;过氧化氢酶和转化酶两种酶活性最高值均出现在L组和L+J组,说明向焦化厂土壤中加入的这些微生物具有较强的生存生长并产生该酶或者与土壤微生物具有协同的能力,均证实可可毛色二孢菌及可可毛色二孢菌与焦化厂细菌的复配组对实际污染土壤中的PAHs有良好的修复效果。
⑵加入Tween80和HPCD2种表面活性剂,16种PAHs总降解率有了不同程度的提高,而效果最佳的是L-T和L+J-H组,比对照组提高了45个百分点以上,比对应未加表面活性剂的微生物修复组提高了约15个分点。添加表面活性剂后,微生物对低环PAHs降解率依然明显高于高环,但对高环数PAHs的降解促进作用更明显,且5-6环难降解的PAHs降解率增加近一倍。
⑶不同表面活性剂浓度对可可毛色二孢菌修复PAHs污染的影响研究表明,Tween80和HPCD含量均为1g/kg是可可毛色二孢菌修复土壤中PAHs污染的最佳剂量,修复效率达64.3±2.0%和63.9±1.8%,比单一微生物修复组提高了20个百分点左右,表明Tween80与HPCD能是强化微生物修复实际土壤污染的可选表面活性剂。
⑷在微生物修复组和不同浓度表面活性剂强化微生物修复组中土壤酶活变化整体趋势:修复初始阶段,土壤酶活快速增加,在第10 d左右达到最大值,随着修复的进行,酶活逐渐降低。然而,添加表面活性剂后,土壤中过氧化氢酶和转化酶的活性增加,证实在修复过程中Tween80和HPCD都能够有效促进微生物对这两种酶的分泌。
⑸在电场作用下,中试装置运行200 d,pH值没有明显的变化,说明利用循环电解液的方法可以有效的控制中试装置中土壤pH值。电场存在的情况下,中试装置中土壤的电导率升高较快,且最终值大于对照组;中试装置中土壤的氨氮,有效磷均高于对照组,电解室中的氨氮、有效磷浓度低于对照组。说明电场可以促进电解液中的无机盐向土壤中迁移,为微生物的生长提供了必要的营养物质。
⑹在电场作用下,PAHs的降解率较高,在第200 d距离阳极不同距离PAHs降解率范围在50.6±4.3-56.8±1.7%,而对照组为28.8±3.4-31.8±2.0%,因此,电场作用下实际土壤PAHs降解率是对照组的近2倍,且电动对于高环PAHs的去除更有效;土壤中的PAHs降解菌明显增加,5个采样点PAHs降解菌的数量平均比对照组高8倍;PAHs降解过程中土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶不论是在酶活最高点还是最终水平,电场组酶活都高于对照组。
⑺运用电动-微生物联合技术是一种集微生物修复、电动修复、电动注入营养物质、电动注入微生物和电动注入表面活性剂一体的新型辅佐技术。本研究首次将该技术运用于污染原土的修复,并进行了中试规模的实验,为该技术今后的发展和运用提供了理论支持,具有现实意义。