邻苯二甲酸酯污染土壤的生物修复技术

来源:用户上传      作者: 卢利清 叶常茂

　　摘 要：邻苯二甲酸酯是一类普遍使用的有机化合物，主要用作增塑剂。由于其具有致癌、致畸和致突变性，近年来引起了广泛的关注。由于农用地膜的广泛使用，邻苯二甲酸酯在农用土壤中均造成了不同程度污染。该文对邻苯二甲酸酯污染土壤的生物修复技术研究进展进行了介绍，总结了细菌、真菌、植物和联合修复是目前邻苯二甲酸酯污染土壤的主要生物修复方式。
　　关键词：邻苯二甲酸酯；土壤；生物修复
　　中图分类号 S154.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）06-25-03
　　Bioremediation Techlology of Phthalic Acid Esters in Soil
　　Lu Liqing et al.
　　（Patent Examination Cooperation Center of the Patent Office，Sipo，Guangdong，Guangzhou510530，China）
　　Abstract：Phthalic acid esters（PAEs）are commonly used organic substances，mainly used as plasticizer. Due to their teratogenicity，mutagenicity and carcinogenicity，PAEs have been received considerable attention recently. As the widespread use of agricultural of plastic film，agriculture soil is polluted to different degrees by PAEs.In this paper，the study and progress of bioremediation of PAEs in soil are included，and the main types of bioremediation including bacteria，fungi，plant and combination bioremediation are summarized.
　　Key words：Phthalic acid esters；Soil；Bioremediation
　　邻苯二甲酸酯（phthalic aicd esters，PAEs），又称酞酸酯，是广泛应用的塑料增塑剂和软化剂，在终产品中含量可达40%～60%。PAEs是一类环境内分泌干扰物，近年来获得了极大地关注，研究表明PAEs及其代谢产物具有致畸性、致突变、致癌性，并显示出较强的雌激素效应，可通过呼吸、饮食和皮肤接触进入人和动物体内，干扰内分泌从而影响生殖，威胁人类的健康[1]，因而成为优先控制的有毒污染物。
　　土壤中的PAEs通常来自农田塑料薄膜、垃圾渗滤液和污水灌溉。PAEs在各类塑料薄膜制品中呈游离态，主要依靠氢键和范德华力结合而不是共价键，因而不能在塑料中稳定存在，随着时间的推移，PAEs不断从地膜中释放出，经过不断迁移，最终在土壤中形成累积。近年来，国内外对PAEs在土壤中的生物有效性、污染分布特点等方面作了一些研究，表明我国典型城市群土壤、典型农业土壤大多遭受了一定程度的PAEs污染[2]。
　　一般污染土壤的修复方法可以采用物理化学修复和生物修复两大类。物理化学修复包括客土法、化学固定、电动修复、土壤淋洗等，这些技术不仅费用非常昂贵、难以大规模治理，而且会导致土壤结构破坏和肥力下降等。生物修复技术因其二次污染少、效果好以及费用低等特点成为治理PAEs污染的主要方法。目前，生物治理修复邻苯二甲酸酯污染土壤的技术主要分为几个方面：
　　1 细菌降解
　　国内外在好氧和厌氧的条件下对PAEs的生物降解进行了大量的研究。PAEs的生物降解首先在生物体脱脂酶作用下水解形成酞酸单酯，再进一步降解为酞酸和相应的醇。酞酸在好氧或厌氧条件下分别进入不同的代谢循环，最终氧化成CO2和H2O。从现有技术看，能够降解PAEs的细菌是非常广泛的，包括好氧菌和厌氧菌。Chang等[3]从河底沉积物和石化淤泥中分离出DK4和O18这2种菌株，研究了在不同温度（20～40℃），pH（5.0～9.0）下，DK4和O18这2种菌株在7d内分别将DEP、DPrP、DBP、DHP、DEHP、DCP、BBP和DPP（质量浓度分别为5mg/L）完全降解。Chao等[4]研究了紫红红球菌（Rhodococcus rhodochrous）的DEHP降解能力，发现紫红红球菌3d可以降解97%的DEHP。张付海等[5]从巢湖底泥中筛选出皮氏伯克霍尔德氏菌（Burkholderia piekettii），可同时降解DMP、DEP、DBP和DEHP。金雷等[6]从长期受垃圾污染的土壤中分离到一株能以DBP为唯一碳源生长的类芽胞杆菌菌株S-3，结果表明，菌株S-3在5d内对浓度为100mg/L DBP的降解率可达82.7%。王志刚等[7]采用无机盐培养基从长期覆盖农膜的黑土土壤中分离鉴定了一株主要以DMP作为碳源生长的芽抱杆菌属菌株：QD-9-10。QD-9-10菌株具有降解DMP和其它常见PAEs的能力，在降解PAEs污染物和修复土壤PAEs污染方面有一定应用前景。赵海明等[8]从污水处理厂的活性污泥中分离出一株对多种PAEs具有高效降解能力的微杆菌J-1，并研究其在多种PAEs污染土壤中的修复效果，结果表明，该菌可有效降低土壤中的PAEs污染，且其在自然界中分布广泛，适应能力强，是理想的土壤环境污染修复微生物。
　　2 真菌降解
　　除细菌外，还有真菌和藻类去除PAEs的研究。Pradeep等[9]从被塑料严重污染的土壤中分离了3株真菌，分别为寄生曲霉（Aspergillus parasiticus）、亚黏团串珠镰孢（Fusariumsubglutinans）和绳状青霉（Penicillium funiculosum），这3株真菌都能彻底降解DEHP。CHai等[10]测试了14种真菌对DEHP的降解能力，其中9种真菌可在液体中将初始浓度为40mg/L的DEHP降解50%以上，镰刀菌属真菌可将DEHP降解98%以上。蔡信德等[11]发现一株能同时降解邻苯二甲酸酷和农药的真菌，名称为地霉属DY4（Geotrichum sp.DY4），用于土壤生物修复，该真菌在纯培养条件下7d内对DMP、DBP、DEHP 3种PAEs的混合体系的总降解率为63.5%～90.9%。 　　3 植物修复
　　植物修复是利用植物及其根际微生物的共存体系来吸收、转移、容纳或转化污染物使其对环境无害。通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以净化土壤或水体中的污染物，实现部分或完全修复污染环境的原位治理技术。Ma等[12]通过豆荚-麦草农间混作修复PAEs污染土壤，实验结果表明其能够除去土壤中80%以上PAEs，指出植物修复对PAEs污染土壤具有潜在能力。杨彦等[13]提出利用大生物量非超富集蔬菜修复治理Cd、DEHP复合污染土壤的方法，种植富集系数小于1的蔬菜吸收富集复合污染土壤中的Cd、DEHP，并向上转运到地上部，当蔬菜生长到成熟期将蔬菜整体移除并作为日常食用蔬菜使用，从而达到保证蔬菜品种的同时治理污染土壤。蔡全英等[14]通过在PAEs污染土壤种植不同玉米品种，考察了8个玉米品种对邻苯二甲酸酯的吸收积累量，玉米生长快，根系发达，通过玉米根系与根际微生物联合，能够实现土壤中邻苯二甲酸酯去除率达86%，收割的玉米茎叶可作为饲料。不同玉米品种的吸收累积量略有差异，优选的玉米品种为万青品种。
　　4 联合修复
　　联合修复是将细菌、真菌、植物或其它修复方式组合起来治理土壤污染的方式，联合修复在针对PAEs的土壤修复研究较少。郭杨等[15]通过3种PAEs复合物梯度驯化，从PAEs污染的农田土壤中筛选出降解真菌FZ为尖孢镰刀菌，F3为棒束梗霉属，采用3种PAEs复合污染土壤接种真菌后种植不同根型植物番茄、大豆、香根草，试验初步对真菌-植物联合修复模式进行了探索，通过实验提出了真菌-植物联合修复模式。郭杨的实验显示真菌与植物在PAEs降解过程中有一定的协同作用。刁晓君等[16]选择C3植物绿豆和C4植物玉米作为修复植物，以DEHP为目标污染物，探索增施CO2对植物修复土壤DEHP污染的影响。结果表明：DEHP对2种植物生长和根际微环境都产生了抑制性影响。增施CO2对促进植物生长、增强植物抗DEHP胁迫能力、改善根际微环境有积极作用，增施CO2还促进了2种植物对DEHP的吸收，特别是植物地下部分。这些共同作用导致增施CO2后的两种植物根际DEHP残留浓度明显下降，土壤污染植物修复效率提高。
　　5 结语
　　PAEs是环境中重要的有机污染物之一，它是人类大量、长期使用造成的。目前人们虽然已经认识到PAEs 的危害，但由于其在工农业生产和生活中的不可替代性，暂时还不能停止生产、合成和使用，在实际生产和生活中仍然离不开它。塑料地膜造成的土壤PAEs污染是个长期而复杂的过程，生物修复过程也是个长期的过程，仍须不断探寻最佳、最有效果的PAEs降解方式。
　　参考文献
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　　（上接26页）
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