碳源对工业污染场地土壤中HCHs和DDTs降解的促进作用
摘要：我国对有机氯农药的大量需求使得在农药生产、加工和分装等过程中造成了许多城镇中存在有机氯农药污染场地,限制了土地的后续开发利用.本研究选取3种类型的碳源组成有机修复剂A、B、C,添加到受有机氯工业污染场地土壤中进行微生物降解试验,并对比了3种修复剂的效果.试验过程中,反应体系水分含量为50％,添加零价金属调节氧化还原电位,采用好氧/厌氧交替循环方式进行生物降解.实验结果表明:3种修复剂对HCHs和DDTs的降解都有显著促进作用.与DDTs相比,HCHs较易降解.90d内,添加修复剂(A、B、C)的处理中∑HCH的浓度分别从73.37~85.71mg·kg-1降解到了15.88~38.21mg·kg-1.与未添加修复剂的对照相比较,∑HCH的降解率提高了19%~52%,90d内,ΣHCH的降解率最高可达81%.添加修复剂(A、B、C)的处理中ΣDDT的浓度分别从91.68~119.79mg·kg-1降解到了45.1~60.7mg·kg-1,相对未添加修复剂的对照试验,∑DDT的降解率提高了39%~45%,30d内∑DDT的降解率最高可达到51%,但30d后降解效率无明显增加.就不同类型碳源的促进作用来看,C/N最高,而含水率最低的修复剂B的效果最好,而C/N比最低而含水率最高的修复剂A效果最差.
关键词：土壤修复，工业污染场地，生物降解，碳源，有机氯农药
ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ作为一种广谱、长效杀虫剂，曾广泛应用于我国农业生产中，在其生产和使用过程中产生了大量污染场地．ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ具有难降解性、高毒性、生物蓄积性以及半挥发性等特点．过量的农药存在于土壤环境中，不仅会改变土壤的结构和功能，减弱土壤正常生产能力，而且还会通过食物链对人类身体健康产生不可估量的影响．所以对受其污染的场地土壤的修复工作逐渐引起了全社会的普遍关注和高度的重视.
农药污染土壤的治理主要有物理修复、化学修复、电化学修复、生物修复等．其中微生物修复方法具有效果好、成本低廉、无二次污染等优势，有着很好的发展前景．ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ系人造化合物，自然界中尚不存在以其为单独碳源的微生物．Ｆｏｃｈｔ等通过实验证明了ＤＤＴ的生物降解过程属于共代谢过程，也就是微生物依赖可利用碳源和能源在正常生长过程中氧化作为非生长基质的有机氯农药的过程．这也意味着对于有机氯农药，只有在初级碳源和能源物质存在时，微生物才能对其进行生物降解．在这一过程中微生物体依赖初级基质的消耗而生长，同时具有降解不可利用碳源和能源的能力．这一过程广泛存在于人工合成有机物的微生物降解过程中：ＣａｓｔｒｏＴ等通过向含有ＤＤＴ和ＢＨＣ的土壤中添加稻草、葡萄糖、纤维素等有机质从而提高了目标物的降解效率；Ｂｕｒｇｅ等选择紫花苜蓿和葡萄糖为共代谢碳源同样提高了ＤＤＴ的降解效率；ＭｉｔｒａＪ和Ｂｅｒｎｉｅｒ等分别选择稻草和泥煤等物质作为共代谢碳源也得到了相同的结果．所以采用易被微生物利用的有机物作为共代谢碳源可以促进土壤中ＤＤＴｓ和ＨＣＨｓ的降解．然而这方面的研究多采用人工污染的土壤，且未对最佳共代谢碳源的种类进行研究．而实际工业污染土壤的污染情况复杂，污染浓度高且老化时间较长，以碳源共代谢修复的可应用性尚待验证．１９９９年，Ｗ．ＲＧｒａｃｅ研究小组研发出一项降解有机氯污染物的微生物修复技术———ＴｈｅＤａｒａｍｅｎｄＴＭ术，该技术开发的Ｄａｒａｍｅｎｄ有机修复剂，可以大大提高有机污染物的生物降解效率．此项技术已在美国等地应用于大量受污染的场地土壤中．如Ｐｉｌｌｉｐｓ等在２００６年应用此项技术成功修复了１１００ｔ受ＨＣＨｓ污染的场地土壤．所以以共代谢碳源为基础，开发高效的修复剂对污染场地土壤进行修复具有重要的意义.
本研究从一些结构复杂、有机质含量高且来源广泛、易于获得的有机物料筛选出可作为共代谢碳源的材料，根据有机氯降解微生物的特征利用这些材料研制出以碳源Ａ、Ｂ、Ｃ为基础的３种有机修复剂，配合厌氧／好氧循环周期以及零价铁金属调节氧化还原电位等措施，研究其对污染场地土壤中的ＨＣＨｓ和ＤＤＴｓ微生物降解过程的促进作用，为提高污染场地土壤中有机氯农药的生物修复效率提供理论依据.
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