焦化廠多環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，環境問題已經成為了生態問題中的重點環節，而在環境問題中，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節。多環芳烴等類似的污染物，是化工企業常見的污染源，所以本文旨在對當前焦化廠多環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；多環芳烴；微生物修復

多環芳烴（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生的揮發性碳氫化合物，是目前化工企業中最常見的污染物，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象。自然界中各種生物的排泄物及死體經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。

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，來保證修復的穩定性。單是相比于細菌來說，能夠有效降解PAHs的真菌數量并不多，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，因此具體的數據和效果還需要后續的研究作為支持。

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，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物，可以被土壤吸收后進行后續的降解工作。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。

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的功能微生物群，在適宜環境條件下，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 營養因素

營養因素雖然并不是主要原因，但是微生物對于營養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物質作為支持，則修復效率也會有明顯提高，PAHs可以得到穩定控制。

4 結語

通過研究，不難看出PAHs的污染和修復工作一直是環境問題的重點，盡管在現階段的研究工作已經取得了一定成效，但是仍然需要后續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，最終確定最穩定的體系，并將其運用到實際的工作中，提升修復穩定性，無論采用哪些修復技術，旨在得到安全、低成本、環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，在未來可持續發展的理念下穩定發展。

參考文獻：

[1] 盧曉霞，李秀利，馬杰，等.焦化廠多環芳烴污染土壤的強化微生物修復研究[J].環境科學， 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.多環芳烴污染土壤的微生物修復[J].環保科技，2012，14（04）：35-37.

[4] 劉丹，鞏宗強，金京華，等.固定化毛霉對工業和農田污染土壤中多環芳烴的降解和生物有效性評價[J].環境化學，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：環境保護。