焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复分析

王淼 杨月梅 曹艳芳 赵珍伟

摘 要：当前，环境问题已经成为了生态问题中的重点环节，而在环境问题中，土壤污染是几大污染源之一。土壤遭受污染会影响作物产量，甚至于污染地下水，因而土壤污染问题一直是防治污染的重点环节。多环芳烃等类似的污染物，是化工企业常见的污染源，所以本文旨在对当前焦化厂多环芳烃污染土壤机械能分析，并探究微生物修复方式。

关键词：焦化厂；多环芳烃；微生物修复

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs）是煤，石油，木材，烟草，有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是目前化工企业中最常见的污染物，所以要想控制土壤污染，就需要对PAHs进行有效控制。目前常用的方式是利用微生物修复、化学法和物理法等，而微生物代谢的方式被认为是最有效的方式。

1 PAHs的微生物降解

微生物降解是指微生物把有机物质转化成为简单无机物的现象。自然界中各种生物的排泄物及死体经微生物的分解作用转化为简单无机物。微生物还可降解人工合成有机化合物。目前的研究指出，有两类菌可以对PAHs进行有效降解，即真菌和细菌。但是其主要的降解方式仍然要取决于适应程度和化学结构的形态。

PAHs本身的降解过程就会受到很多因素的影响，例如污染程度、微生物数量、温度、pH值等等。所以通常也利用一些活性剂作为辅助材料，来保证修复的稳定性。单是相比于细菌来说，能够有效降解PAHs的真菌数量并不多，但是在效率上往往会高于细菌。有研究指出，丝状真菌的效果会更加显著。

2 PAHs的降解原理

2.1 厌氧

厌氧微生物的降解可以利用硫酸盐、二氧化碳等材料作为电子受体，并再进一步进行有机分解。这种厌氧降解的速度相对较缓慢，尤其是当土壤污染较严重，PAHs含量过高时，厌氧的降解作用会受到更明显的抑制[ 1 ]。目前的研究中，厌氧降解的部分相对较少，因此具体的数据和效果还需要后续的研究作为支持。

2.2 好氧

好氧降解搜微生物在有氧的情况下的降解过程，也是目前主流的微生物修复技术。一般情况下，PAHs通过双加氧酶作用于苯环，然后氧化形成单纯二烃基化的中间体，并可以最终有望降解为二氧化碳和水。而真菌的作用机制有两个方面。一种是单加氧酶降解，通过催化加氧反应形成化合物，然后进行结合重排，辅以葡萄糖、硫酸盐等材料得到毒性弱的产物，可以被土壤吸收后进行后续的降解工作。而另一种是木质素降解，这种降解方式可以对很多有机物进行降解，适用场合非常多，因而得到了广泛使用[ 2 ]。但是无论是哪种降解方式，氧气始终都是影响降解效率的一环。

3 微生物修复的影响因素

微生物修复技术是指利用天然或培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而降低有毒污染物活性的生物修复技术。

3.1 氧气

氧气含量始终都是好氧代谢中的重要条件，无论是细菌还是真菌的代谢过程中。目前主要通过氧气等作为氧源。而研究指出，当溶解氧的浓度大于70%时，矿化率会有明显提升，反之当浓度小于50%时，矿化率也会降低。所以在修复过程中的氧会对降解过程产生决定性的影响[ 3 ]。

3.2 PAHs

PAHs自身的性质指的是PAHs生物利用性。由于PAHs本身是憎水性物質，所以它的挥发程度会很低。而研究表明PAHs在土壤中的实践与其被生物利用率成反比，即时间越长，就越不容易受到生物的利用。所以为了能提升微生物的可利用性，研究人员也尝试利用增加活性剂和有机酸的方式来将PAHs进行解吸，并且在后续的研究中也证明了这一点，促进PAHs的降解过程。

3.3 pH值

这一因素也是影响因素之一。土壤微生物对于pH值的变化非常敏感。土壤的微生物多样性会随着pH值的变化而变化，所以PAHs的降解能力会同样受到影响。

3.4 温度

当土壤的温度适合真菌和细菌生长时，PAHs的降解过程会产生明显的变化。例如当温度处于300K左右，即细菌和真菌最适合的生长温度时，PAHs的降解能力会有显著提升；相反，如果温度过低，则微生物活性会受到抑制甚至破坏，存活率降低，降解能力受到严重影响[ 4 ]。

3.5 营养因素

营养因素虽然并不是主要原因，但是微生物对于营养物质的需求也是不尽相同的。但是在一般情况下，微生物如果能有丰富的营养物质作为支持，则修复效率也会有明显提高，PAHs可以得到稳定控制。

4 结语

通过研究，不难看出PAHs的污染和修复工作一直是环境问题的重点，尽管在现阶段的研究工作已经取得了一定成效，但是仍然需要后续的研究工作作为支持。例如研究出更加有效的PAHs降解微生物，或是对其厌氧机制进行深入研究。所以这也需要研究人员不断进行深入工作，最终确定最稳定的体系，并将其运用到实际的工作中，提升修复稳定性，无论采用哪些修复技术，旨在得到安全、低成本、环境友好的绿色修复技术，从而去除焦化厂及周边土壤的PAHs污染，改善土壤质量，在未来可持续发展的理念下稳定发展。

参考文献：

[1] 卢晓霞，李秀利，马杰，等.焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究[J].环境科学， 2011，32（03）：864-869.

[2] 刘魏魏，尹睿，林先贵，等.生物表面活性剂强化微生物修复多环芳烃污染土壤的初探[J].土壤学报，2010，47（06）：1118-1125.

[3] 李梅，万红友.多环芳烃污染土壤的微生物修复[J].环保科技，2012，14（04）：35-37.

[4] 刘丹，巩宗强，金京华，等.固定化毛霉对工业和农田污染土壤中多环芳烃的降解和生物有效性评价[J].环境化学，2012，31（05）：604-609.

作者简介：

王淼（1982-），男，山东济宁人，中国辐射防护研究院科研人员，研究方向：环境保护。