基于微生物修复技术在重金属污染治理中的研究

基于微生物修复技术在重金属污染治理中的研究

湖南农业大学生物科学技术学院湖南长沙410007

摘要:根据资料显示:重金属污染综合防治工作和中央环境保护督察反馈意见问题整改工作进行再推进、再落实。近年来重金属污染整治工作取得的阶段性成效,并深入分析了面临的形势和存在的问题。针对出现的相关问题,利用微生物修复技术进行改善,得到了很大的成效。

关键词:微生物修复技术;重金属污染;治理使用;

引言:本篇文章向我们阐述了关于国内外在利用微生物及植物技术治理重金属污染方面的研究进展实际情况。

1.重金属污染

1.1.重金属污染来源

重金属的污染主要来源工业污染,其次是交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境,在人和动物、植物中富集,从而对环境和人的健康造成很大的危害。加之传统采冶技术落后,导致重金属污染具有复杂性、治理难度大、见效慢等特点,给治理带来困难。

1.2重金属污染综合防治工作

1.2.1相关部门应重视

重金属污染综合防治工作是硬指标、硬任务,必须以只争朝夕的精神,全力推动目标任务落实。各级各有关部门要定目标、分任务、压死责任,把制度和方案变成实际行动,用强力的领导保障落实;要加大执法力度,畅通监督投诉渠道,用严格的监管促进落实;要多管齐下、铁腕治污,严格追责、严厉问责,用严厉的措施倒逼落实,让红河大地天更蓝、地更绿、水更清。

1.3减少重金属污染加工企业

着眼当前速见成效,放眼长远夯实基础,以壮士断腕的勇气重拳整治重金属污染。一是在“减”上加力度,按照“上大关小、整合重组、逐步淘汰”的原则,全面清理整顿小选矿、小冶炼、小化工等落后有色金属加工企业。尽量使用金属污染较小的方式进行施工。减少传统的形式。

2.重金属污染微生物处理技术

2.1淋滤技术在微生物治理重金属污染中的应用

利用微生物的直接转化作用或其代谢产物的间接转化作用,产生氧化、还原、络合、吸附或溶解作用,将固相中某些不溶性成分(如重金属、硫及其它金属)分离浸提出来的一种技术。用于难浸提矿石或贫矿中金属的溶出与回收,又称微生物湿法冶金。

2.2表面展示技术在微生物治理重金属污染中的应用

微生物表面展示(surfacedisplay)技术是一种新的基因工程技术,它使表达的外源肤(或蛋白质的结构域)以融合蛋白形式展示在噬菌体或微生物细胞的表面,被展示的多肽或蛋白质可以保持相对独立的空间结构和生物活性。为研究某些多肤或蛋白质(如受体、膜蛋白、抗原和抗体等)在哺乳类和细菌细胞表面的结构、性质和作用,需要将它们展示于细胞表面。可溶性蛋白在细菌表面的展示技术已得到广泛的研究和应用。随着展示技术的发展,人们可以更有效的认识、改造和创建各种生物大分子。

3.重金属污染的微生物处理方法

利用微生物治理不仅费用低、效果好,而且操作简单、不会影响耕种,有着其他修复方法无可比拟的优越性。利用微生物治理模式可概括为调理、消减、恢复、增效。“调节土壤介质环境,降低重金属总量或有效态,逐次恢复生态功能,增加生态效益、经济效益和社会效益。争取使得重金属污染的微生物处理方法得到较好的使用。

3.1生物化学法

该形式通常情况下是指:通过微生物将重度污染的金属进行修理,将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法,该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用,将硫酸盐还原成H2S,重金属离子和H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除,同时H2SO4的还原作用可将SO2-4转化为S2-而使废水的pH值升高,从而形成重金属的氢氧化物而沉淀。

3.2生物絮凝法

生物絮凝法是通过使用相关微生物进行絮凝能力的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。生物絮凝剂又称第三代絮凝剂,是带电荷的生物大分子,主要有蛋白质、黏多糖、纤维素和核糖等。目前普遍接受的絮凝机理是离子键、氢键结合学说。目前对于硅酸盐细菌絮凝法的应用研究已有很多,该方法在一定的领域上已经取得了相关的成果。运用基因工程技术,在菌体中表达金属结合蛋白分离后,再固定到某些惰性载体表面,可获得高富集容量絮凝剂。

3.3生物吸附法

吸附剂可高效吸附重金属废水中的Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+重金属离子,且处理成本低、效率高,处理后的水体可以达到国家废水排放标准,达到以废治废的目的。同时,还能有效回收废水中的重金属,具有成本低、可回用、制备方法简单和吸附能力强的特点

生物吸附法以其独特的优点近年来在含重金属废水处理领域引起了人们普遍的关注,进行了广泛的研究,取得了可喜的成果。但生物吸附技术还只是处于经验、实验室阶段,在实用化和工业化应用中还存在着诸多问题有待研究解决,还需通过进一步的研究和开发工作完善此项技术。

3.4物理修复

主要通过机械分离、挥发、电解和解吸等物理过程,消除、降低、稳定或转化土壤中的污染物,包括电动修复、改土法、电热修复等方法;化学修复则通过化学制剂与污染土壤中的重金属发生氧化、还原、吸附、沉淀等反应,降低土壤中重金属的金属活性,抑制重金属从土壤中跑到植物上,从而达到污染治理和修复的目的。

3.5微生物治理

除了植物修复技术外,重金属污染的处理措施还包括有微生物技术微生物主要通过生物吸附和富集作用、溶解和沉淀作用、氧化还原作用和菌根真菌与重金属的生物有效性关系对中重金属活性产生影响。

3.6植物修复

同物理修复、化学修复相比,植物修复具有费用较低、美化净化环境、不会破坏土壤等优点,但通常修复周期较长,对植物生长的土壤、气候等条件有一定要求,需要几十年甚至上百年。

3.7微生物治理

微生物除了是“清洁工”之外,也是“营养师”。部分微生物制剂在治理重金属污染的同时,还可起到改良污染程度,提高重金属污染处理的质量。

利用微生物治理,要先从自然界中已有的菌类中筛选合适的“苗子”,定向培养后让其具备治理所需要的“功力”。

3.8丝状真菌

如1kg毛霉和根霉粉末可净化(pH7)含10mg/L锌的废水5000L.在铀的处理过程中,根霉菌(R.arrhizus)对铀的吸附量可高达200mg/g干重;黄青霉不但对铀有较强的吸附能力,对铅的吸附能力也不差,而霉菌(A.orchidis)对铅也有良好的吸附性能,有望成为优良的吸附剂.酵母

细菌.蓝细菌能分泌多糖等胞外聚合物,一些白腐真菌可以分泌柠檬酸(金属螯合剂)或草酸(与金属形成草酸盐沉淀)藻类是一类光合自养生物,对许多重金属具有良好的生物富集能力.

总结:

根据上述来看,相关人员应该将在污染源头预防、风险管控、治理与修复、监管能力建设等方面需要进行探索。针对重金属污染综合防治工作和环境保护方面问题整改。重金属处理方式进行不断地创新与总结,结合自身的发展情况,合理的使用微生物技术对重金属污染问题进行解决。

参考文献:

[1]浅析酿酒酵母吸附Pb(Ⅱ)的特性分析[J].张网惠;凌佳伟;梁文杰;学习报.2011(08)

[2]浅谈重金属细菌研究[J].李庄;张岐山;刘慧琪;河南大学学刊.2011(05)

[3]针对镉、汞、铅污染及其微生物深度研究[J].王娜;王启义;刘志奇;吴慧娟;王慧杰;中国科学院2015(09)

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