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        環(huán)境重金屬污染的細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)探討

        2015-04-29 00:00:00徐建彬

        【摘 要】社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境重金屬污染,重金屬對(duì)環(huán)境的污染已引起國(guó)家各部門和科研工作者的廣泛關(guān)注。以細(xì)菌修復(fù)來(lái)治理重金屬污染的方法已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域里一大研究重點(diǎn)。本文通過(guò)細(xì)菌對(duì)重金屬物的吸附富集、氧化還原、成礦沉淀、淋濾、等作用進(jìn)行分析,探討細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)發(fā)展中存在的問(wèn)題,以期找到解決方法。

        【關(guān)鍵詞】重金屬污染;細(xì)菌修復(fù);檢測(cè)

        環(huán)境是人類賴以生存的家園,消除重金屬污染是當(dāng)下環(huán)境治理的當(dāng)務(wù)之急,通過(guò)物理化手段治理重金屬污染,成本較高、工藝復(fù)雜、人力物力消耗大;通過(guò)化學(xué)手段即采用細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè),將微生物整合、離子交換吸收、氧化還原等來(lái)治理重金屬污染具有效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)將細(xì)菌修復(fù)在重金屬污染環(huán)境中可發(fā)揮的作用進(jìn)行詳盡闡釋,分析細(xì)菌在重金屬生物有效性檢測(cè)中的應(yīng)用。

        1.我國(guó)重金屬環(huán)境污染概況

        經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展使全世界平均每年排放汞約1.5萬(wàn)噸、銅為340萬(wàn)噸、鉛為500萬(wàn)噸、錳為1500萬(wàn)t、鎳為100萬(wàn)噸。而在我國(guó),重金屬帶來(lái)農(nóng)業(yè)、水質(zhì)等的污染面積逐年曾家。2012年底有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在我國(guó)耕地受金屬污染的面積達(dá)2667萬(wàn)公頃, 其中, 來(lái)自工業(yè)三廢的污染面積達(dá)1000萬(wàn)公頃,2000萬(wàn)公頃耕地受到鎘、砷、鉛、鉻、汞等重金屬污染,約占總耕地面積的20%,受到鎘污染的耕地1133萬(wàn)公頃,覆蓋11個(gè)省25個(gè)地區(qū);受到汞污染的耕地312萬(wàn)公頃,覆蓋15個(gè)省21個(gè)地區(qū)。

        2010年1月,江蘇盛祥電源有限公司因生產(chǎn)排放大量的鉛元素,使當(dāng)?shù)馗浇嗝『⒒忌蠅难?,最后政府進(jìn)行干預(yù)責(zé)令其搬遷。2011年,四川隆昌縣渝箭鎮(zhèn)大量村民進(jìn)行學(xué)前檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)血管鉛超標(biāo)嚴(yán)重,某合金冶煉公司公司被取締。2012年,安徽合肥市一小區(qū)有近200人血鉛中毒,涉事企業(yè)被關(guān)閉,多名政府官員被罷免。據(jù)環(huán)境保護(hù)部統(tǒng)計(jì),2009年環(huán)保部接報(bào)的12起重金屬、類金屬污染事件,致使4035人血鉛超標(biāo),182人鎘超標(biāo),引發(fā)32起群體事件。

        2.細(xì)菌修復(fù)在重金屬污染環(huán)境下發(fā)揮的作用

        基于我國(guó)重金屬環(huán)境污染嚴(yán)重,細(xì)菌修復(fù)技術(shù)能在重金屬環(huán)境,發(fā)揮修復(fù)污染的有效作用。

        2.1吸附富集作用

        細(xì)菌修復(fù)是細(xì)菌與金屬元素在在多種極性官能作用時(shí),表面載負(fù)電荷,并組成在多種極性下的官能團(tuán),以此產(chǎn)生靜電吸附,各種官能團(tuán)在其吸附絡(luò)合作用下固定重金屬離子。其主要表現(xiàn)形式是以硅酸鹽、氫氧化物類分泌物附著在芽孢桿菌細(xì)胞的表面,對(duì)鎳、鎘和銅有富集能力,且在無(wú)日照、壓控劑和濕溫環(huán)境里,提供絕佳的環(huán)境使細(xì)菌吸收重金屬離子,從而使污泥中釋放出的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌去除冶煉企業(yè)排放中的銅、鎘,其發(fā)揮作用率高達(dá)52.9%和76.9%。

        2.2氧化還原作用

        變價(jià)金屬砷、鉻、鈷和金等在任何環(huán)境中存在著不同形式的價(jià)態(tài),而細(xì)菌在自身代謝過(guò)程中,可以氧化還原這些重金屬離子。通常情況下,重金屬土壤下的氧化還原是在細(xì)菌微生物、植物根系分泌物等參與下完成。

        在細(xì)菌微生物與金屬物反應(yīng)中,還原產(chǎn)物的還原性比還原劑弱,氧化產(chǎn)物的氧化性比氧化劑弱,這就可以使強(qiáng)還原性制弱還原劑,強(qiáng)氧化性制弱氧化劑,在氧化還原反應(yīng)之中,細(xì)菌作為氧化物氧化還原掉土壤中的金屬元素,從而降低重金屬土壤污染。

        2.3成礦沉淀作用

        某些細(xì)菌在細(xì)胞外會(huì)進(jìn)行分泌,其分泌物如硫化物、磷酸等物質(zhì),會(huì)沉淀環(huán)境中的重金屬離子,在接下來(lái)的成礦過(guò)程中伴隨著重金屬的共同沉淀,此時(shí)硫代亞磺酸酯與克氏桿菌可以轉(zhuǎn)化為沉淀,再將沙門氏菌中的硫與酶基因組合,產(chǎn)生較強(qiáng)的硫化還原活性來(lái)沉淀溶液中的鎘。

        2.4淋濾作用

        淋濾作用是氧化后的硫桿菌和亞鐵桿菌以提高氧化還原電位、降低酸度等作用,濾除存在于污泥、土壤和沉積物中的重金屬。不同種類的細(xì)菌對(duì)重金屬的淋濾、溶化效果也不同,環(huán)境的改變會(huì)促使細(xì)菌在死亡分解時(shí),加強(qiáng)微生物細(xì)菌的聯(lián)合修復(fù)作用。例如,大豆、玉米和小麥等植物的的根部土壤周圍所蘊(yùn)藏的銅、鎘、鉛等重金屬元素可以將其與細(xì)菌有效結(jié)合,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)翻動(dòng)土壤中小分子有機(jī)酸來(lái)過(guò)濾掉重金屬離子。

        3.細(xì)菌在重金屬生物有效性檢測(cè)中的應(yīng)用

        重金屬污染,是基于重金屬生物廣泛存在于水源、土壤和空氣中來(lái)說(shuō)的,而細(xì)菌在重金屬存在的環(huán)境下,可對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)。細(xì)菌的存在,是對(duì)重金屬生物的嚴(yán)重制約,從而檢測(cè)出細(xì)菌修復(fù)對(duì)重金屬污染下的水源、土壤的作用。

        3.1細(xì)菌在重金屬生物污染下水源中的檢測(cè)

        工業(yè)廢水和固體傾瀉物向水中的排放,導(dǎo)致水源中重金屬生物嚴(yán)重超標(biāo)。細(xì)菌在重金屬生物的環(huán)境下具有發(fā)光的特性,當(dāng)細(xì)菌與水中銅、鋅、鎘、苯、汞等污染微量元素接觸后會(huì)產(chǎn)生一定的發(fā)光度,重金屬污染環(huán)境下的水質(zhì)分析,即可采用細(xì)菌的修復(fù)對(duì)水污染進(jìn)行檢測(cè)。例如,淡水養(yǎng)殖池塘中的金屬污染物一般有:鉛、鎘、錳、鎳、鐵等元素,對(duì)于這些元素,即是通過(guò)細(xì)菌原子吸收光譜法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),DPCI分光度的發(fā)光程度直接反應(yīng)細(xì)菌修復(fù)程度。[1-2]

        3.2細(xì)菌在重金屬生物污染下土壤中的檢測(cè)

        土壤中的重金屬污染物主要是以化學(xué)的形態(tài)存在土壤中,重金屬污染物在進(jìn)入土層后,通過(guò)日積月累的沉淀到溶解,溶解到吸附,吸附再到成為土壤里的金屬化學(xué)形態(tài)。這種形態(tài)是氧化結(jié)合態(tài)、酸化形態(tài)、殘?jiān)袡C(jī)結(jié)合態(tài)的綜合。細(xì)菌的主要形態(tài)是以化學(xué)的狀態(tài)存在于土壤中。目前,防治土地重金屬污染的方法有調(diào)節(jié)土地氧化還原態(tài),促進(jìn)重金屬沉淀。而細(xì)菌在含金屬物的土壤中,通過(guò)高低溫的強(qiáng)烈轉(zhuǎn)化,進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的氧化還原反應(yīng),從而促進(jìn)硫化物的沉淀,在下雨過(guò)后排出土壤表層。

        4.結(jié)束語(yǔ)

        綜上所述,重金屬環(huán)境下細(xì)菌修復(fù)與檢測(cè)對(duì)治理污染具有重要意義,特別是很多單位和企業(yè)將其運(yùn)用到生產(chǎn)所排放出的金屬生物治理中,他們也都越來(lái)越關(guān)注重金屬快速檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。另外,重金屬細(xì)菌對(duì)重金屬污染下的空氣檢測(cè)目前還沒(méi)有具體的方法,但是,通過(guò)植物的吸附或微生物的投放,可相應(yīng)的降低重金屬顆粒在大氣中的存在,由于成本太高,還沒(méi)有具體的細(xì)菌修復(fù)應(yīng)用于環(huán)境空氣。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)細(xì)菌的修復(fù)與檢測(cè)會(huì)給空氣中的金屬污染帶來(lái)有效的治理方法。[2]

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]林杰.重金屬檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,(22):30-31.

        [2]陳麗,杜詩(shī)劼,李玫等.重金屬檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息,2010,(3):181.

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