微塑料污染研究范文第1篇

一、我国生态环境现状 二、现代生物技术与环境保护

现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

三、现代生物技术在环境保护中的应用

(一)污水的生物净化

污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。

(二)污染土壤的生物修复

重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。

(三)白色污染的消除

废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。

微塑料污染研究范文第2篇

    目前我国工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了国内的生态环境,使得水污染日益加剧。水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水,农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿吨,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。环境是人类和生物赖以生存和发展的各种因素的总和。环境包括自然环境和社会环境。环境与人相互对立又相互制约。环境给人类的生存和发展提供了必要的条件,而人类通过调节自身以适应不断变化的外界环境;同时也不断地改造环境,创造有利于自身生存、发展的环境条件。人类对环境的改造能力越强,环境对人类的作用就越强。人类在改造环境的同时,也将大量的废弃物带给了环境,造成了环境污染,对人体健康产生了不良影响甚至危及生命。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。几大环境问题:一是大气污染对健康的危害,空气污染物在短时间内大量进入人体,会导致急性危害。产生的原因,一种是污染地区的气象条件发生了变化,大量污物积聚在低空,扩散不开;另一种是事故排放使大量有害物质短时间内进入大气,造成严重污染。二是慢性危害:长期生活在低浓度污染的空气环境中,机体可受到慢性潜在性危害,使慢性呼吸系统疾病的发病率增高。如目前吸烟引发肺癌、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已为人们所共知。三是致癌作用:空气污染物的致癌作用是慢性危害的又一表现,是现代肺癌发病率增高、死亡率增加的重要原因之一。实验证实,有30余种空气污染物具有致癌作用,其中最突出的是多环芳烃化合物,以3,4苯并芘为代表。它是煤炭、石油、天然气、木材等燃烧不完全所形成的一种高活性致癌物,在煤烟、煤焦油、汽车废气、飞机尾气、柏油路灰尘中都能分离出3,4苯并芘。某些元素如砷、铅、镉、铬、铍的致癌性已在动物实验中被证实。

    二、现代生物技术与环境保护

    现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

    三、现代生物技术在环境保护中的应用

    (一)污水的生物净化

    污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。

    (二)污染土壤的生物修复

    重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。

    (三)白色污染的消除

    废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。

微塑料污染研究范文第3篇

关键词 现代生物技术 生态环境 环境保护

1 我国生态环境现状

目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。

2 现代生物技术与环境保护

现代生物技术是以dna分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。

（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

（2） 利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。

（3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

3 现代生物技术在环境保护中的应用

3.1 污水的生物净化

污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上；近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(las)方面取得较大进展，对于含100mg/l废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。

3.2 污染土壤的生物修复

重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。

3.3 白色污染的消除

废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。

有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是微生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法进行生产，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量，人们正在用重组dna技术对相关的微生物进行改造，此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸(phas)，研究人员正设法构建出自溶性phas生产菌种，即将phas重组菌进行发酵，在积累大量的phas后，加入信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，phas析出，以简化胞内产物phas的提取过程，降低提取成本。

3.4 化学农药污染的消除

一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物co2和h2o，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。

所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称，它们多是生物体的代谢产物，主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组dna技术克服其缺点来提高杀虫效果，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。

参考文献

1 孔繁翔. 环境生物学[m]. 北京:高等教育出版社,2000

2 陈坚.

微塑料污染研究范文第4篇

【关键词】生物滴滤塔；挥发性有机废气；净化机理；影响因素

工业生产过程中排放的低浓度挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs) 不但对人的身体健康具有非常大的危害性，而且对工厂周边环境及生态造成严重的影响。传统的处理技术存在着投资大、运行成本高等弊端。生物法废气净化技术是近年来发展起来的一项净化低浓度工业废气的新型技术,逐渐发展成为工业废气净化研究的前沿热点之一。生物净化技术主要有生物洗涤、生物滴滤和生物过滤。其中生物滴滤塔具有投资省、运行费用低、二次污染小、操作维护简单、净化效果好、反应条件易于控制、经济廉价及环境相容性好等优点而呈现最广阔的应用前景，在国内外已有较多的研究和应用。目前的研究重点主要集中在:净化有机废气的系统快速启动,机理探讨,动力学分析，高效菌种的驯化和筛选；生物反应器运行工况的研究(气流量、循环液流量、温度等)。

1.生物滴滤塔净化VOCs的原理

生物滴滤的实质是附着在生物填料介质上的微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的污染物作为碳源和能源，维持其生命活动，并将它们分解为CO2、H2O等无害无机物的过程。废气中污染物首先经历由气相到固/液相的传质过程，然后才在固/液相中被微生物降解。目前，主要存在两种理论来解释这种传质过程，一种是荷兰学者Ottengraf 依据吸收操作的双膜理论而提出的“吸收-生物膜”理论；一种是pedersen、孙佩石等依据吸附理论而提出的吸附生物膜理论。

2.填料对去除效果的影响

在挥发性有机废气生物滴滤塔装置中，填料既是微生物生长的支撑载体，又是气液两相的传质介质，其性能直接影响污染物的去除效果及处理费用。相关研究结果表明，气体污染物的去除效率与反应器中填料种类、粒径、孔隙率和比表面积等特性直接相关。因此，为了实现气体污染物的高效去除，选择适合微生物生长、传质效果良好的高效填料非常必要。

目前，国内外研究中利用生物滴滤塔处理的有机废气包括烃类、苯系化合物、低分子脂肪酸和醇类等，采用的填料包括海绵、珊瑚石、陶粒和空心塑料小球等。由于研究报道中采用的填料不同，污染物的去除效率、降解负荷和微生物生长特性相差迥异，因而需要对各种生物滴滤塔填料的性能进行评价。

刘建伟等[1]通过实验比较了海绵、珊瑚石、陶粒和空心塑料小球4中填料的性能，实验结果表明:（1）生物滴滤塔启动时间最短的为海绵生物滴滤塔（约20d），其次为陶粒生物滴滤塔（约25d），启动时间较长的为珊瑚石生物滴滤塔（约35d）和空心塑料小球生物滴滤塔（约40d）;（2）4种填料生物滴滤塔中的异养细菌数量依次为海绵＞陶粒＞珊瑚石＞空心塑料小球;（3）在相同的进气流速下，4种填料生物滴滤塔的填料层压力降依次为珊瑚石＞陶粒＞空心塑料小球＞海绵。最终得出：海绵和陶粒较适宜作为生物滴滤塔的填料。

3.气、液流量对去除效果的影响

试验结果表明[2],无论是在顺流还是在逆流操作情况下,进气流量越高则净化效率越低,这是因为气体流量越大则空塔停留时间越短,同时还容易造成液体在填料床中分布不均(形成局部干涸), 从而降低了微生物的代谢能力, 所以净化效率降低。在一定的气体流量下,增大液体流量则净化效率降低。这是因为增加液体流量会导致填料表面液膜加厚,增大了传质阻力,所以去除率降低。

徐峰等[3]利用生物滴滤塔对低质量浓度甲苯废气的脱除进行实验研究。实验结果表明,入口甲苯的质量浓度低于11.7mg/ L时,甲苯的净化率可保持在97%以上,但超过11.7mg/ L时,净化率迅速下降。王鹏飞等[4]采用装有ZAT-2型专利填料的生物滴滤塔反应器,进行“三苯”（苯、甲苯、二甲苯）废气处理的连续流实验研究，结果表明，在温度为20～25℃、pH 值为6.3～6.9、苯、甲苯和二甲苯的入口气体质量浓度分别为2.140、2.026和2.017mg/ L时，可获得“三苯”废气的最大去除量。

液气比的大小直接影响设备投资及运行费用,是一个重要的操作参数。液气比过大,不仅会使塔内填料层中空隙率减少,造成气液流通面积减小,而且会增加生物膜表面液膜的厚度,直接影响气体扩散速率以及微生物对废气的捕捉效率, 使净化效率降低。液气比过小,可能造成填料内液体分配不均,局部微生物可能会因长期缺水和局部干燥而活性下降,甚至死亡。在一定范围内,随液气比的增大,净化效率有一个先升后降的趋势。

4.微生物对去除效果的影响

生物滴滤塔处理挥发性有机废气是利用微生物的代谢活动,将废气中的VOCs转化为简单的无机物(CO2,水等)及细胞组成物质的过程。该过程包括两个阶段：首先污染物由气相进入液相或固相表面的液膜中,进而扩散到生物膜中,再进入微生物细胞内,这属于污染物从气相到生物膜的传质过程;其后通过微生物体的氧化、还原、分解、合成等生化作用,把一部分被吸收的有机物转化为微生物所需要的营养物质,供给微生物生长繁殖所需,另外一部分有机物质则被氧化分解为CO2和H2O等简单无机物和部分有机产物,同时释放出大量的能量。所以生物滴滤塔中的微生物对去除VOCs起到了重要作用。

5.结论与展望

由上综述可知，目前的研究已处于实验室深入和工程应用阶段，但由于VOCs种类复杂，生物技术日新月异，要想满足控制VOCs的实际要求，需要继续在以下几方面开展研究。

（1）生物滴滤床净化亲水性或易降解的VOCs相对简单，提高疏水性或难降解VOCs的处理能力是一个难题。故需培养专属菌种并优化其生存条件；双液相工艺中增加不与水混溶的第二有机相，提高生物对疏水性化合物的吸附能力；采用微孔膜或半透膜与反应器结合，提高疏水性化合物的处理效果。

（2）改善生物滤料、填料的物理性能和使用寿命，以节省投资和能耗。

（3）实现自动控制，提高对各运行参数的控制能力，降低维护费用和发生故障的次数。

（4）加强实际VOCs 废气、混合废气的净化研究。因实际废气的气量、成分经常变化，可能含有难降解或有毒性的物质，对净化工艺的完善有重要作用。

（5）生物滴滤模型研究通用性差，缺乏可靠的基础参数，还需完善，这对生物滴滤技术的推广和应用有重要意义。　[科]

【参考文献】

［1］刘建伟,王志良.生物滴滤塔处理有机废气的填料选择研究[J].环境污染与防治,2012，34（4）：17-27.

［2］侯长军,饶佳家等.生物滴滤塔降解甲苯废气的操作特性[J].中国给排水,2005,21（12）:50-52.

微塑料污染研究范文第5篇

关键词：微生物；石油；复合污染

1 引言

石油号称“工业的血液”，是重要的工业原料， 同时又是燃料与能源。随着工业化的不断发展，全球石油用量不断增加，使得开采面积不断扩大。目前每年世界石油的总产量近30亿t，由于意外事故或管理不当，在开采、运输、贮藏、加工过程中，约有近800万t石油污染物进入环境，其中大部分污染物进入到土壤中[1]。土壤石油污染已经成为一个全球性的、突出的环境问题。我国目前每年有近60万t石油污染物进入环境，有近10万t石油污染土壤有待解决[2]。东北、华北、华南、华东、西北不同地理位置和气候特征的油田区土壤均受到了不同程度的石油污染，含油率最高可达到23%[3]。而大庆、辽河等油田的重污染区的土壤表层（0～20cm）的含油量更是高达30%～50%[4]。土壤石油污染问题已经成为我国可持续发展所面临的重要问题。

在钻井废弃物的毒性检测工作中，一些常见的具有危害性的金属几乎全部检到了踪迹，如Zn、Pb、Cu、Cd、Ni、Hg、As、Ba、Cr等。叶雅文认为，这些金属元素可能是伴随开采过程中钻井液添加剂、基础添加材料（如低品质的重晶石）进入体系的，也可能是随钻屑由地层中携带出来的。大多数重金属的致毒浓度均较低，如Cd的致毒浓度为0.2μg/L，而油田废水中Cd的平均含量可达到2.7μg/L[5]。因此，石油-重金属复合污染问题亟待解决。

石油污染土壤的修复方法主要有物理、化学、生物和综合修复方法，而生物修复方法费用低、对环境影响小、无二次污染、不破坏土壤环境，因此采用生物方法来修复石油污染土壤。土壤微生物修复是利用土壤中微生物的代谢作用将土壤中有害的污染物降解为无害物质的过程。土壤微生物修复技术是利用土壤中原有的土著微生物或者向土壤中投加的已经驯化好的微生物，并在原有的土壤生态环境中添加适当的营养物质，分解和转化有机污染物，加快修复污染土壤。

本文以山东省黄河三角洲孤岛油区石油污染土壤为研究对象，通过测定不同时期的土壤脱氢酶活性、微生物生物量碳、石油烃浓度及降解率来研究微生物在石油-重金属复合污染土壤修复过程中的作用，对石油-重金属复合污染土壤的修复，具有重要理论作用和实践意义。

2 材料与方法

2.1 材料

供试土壤：采自山东省东营市孤岛油区典型的石油-重金属复合污染的耕层土壤（0～20cm），经风干磨细过20目筛备用。

供试仪器：电子天平、紫外-可见分光光度计、干燥器、真空泵、振荡器、离心机、恒温加热消煮炉、超声波器。

供试试剂：实验所用试剂均为分析纯。

供试菌种：来自山东省科学院前期研究所筛选出的石油降解菌。

2.2 研究方法

称取0.5kg过20目筛的风干土于塑料钵中，选择2种重金属（Cd、Ni），设 Cd浓度为 0、2.5、5、10、15、20 mg/kg，设Ni 浓度为0、25、50、100、150、200mg/kg ，配置模拟污染土，每种处理设对照组和实验组，每组重复3次，在室内培养60d，重金属在土壤中的各形态分配达平衡后备用。

将石油烃溶解后加入土壤并充分混合，施加石油烃浓度达到2000mg/kg，实验组施加40mg/kg的石油降解菌剂，对照组不施加，混匀后装盆，共66盆，并保持土壤水分在田间持水量的60%～70%，以备测定。

分别测定土壤在7d、15d、30d、45d、60d的脱氢酶活性、微生物量碳、石油烃含量来研究微生物在石油-重金属复合污染土壤修复过程中的作用。

2.3 分析方法

2.3.1 脱氢酶活性的测定

采用TTC（氯化三苯基四氮唑）分光光度法[6]。

（1）绘制标准曲线。配置溶液浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mg/mL的TTC标准溶液，取8支具塞比色管，分别依次加入2mLTris-HCl缓冲溶液（pH=7.6）、2mL去离子水和0.4mL不同浓度的TTC标准溶液。然后分别加入2mL的50mg/mL的Na2S溶液，振荡摇匀。反应20min，待充分显色后，加入5mL甲苯，振荡萃取微红色的TPF，过滤后上清液于485nm处测定吸光度值。以TPF的浓度为横坐标，以吸光度A值为纵坐标绘制标准曲线。

（2）土样测定。分别取5g新鲜土壤样品于塑料瓶中，每个塑料瓶加入2mL 1%TTC溶液，2mLTris-HCl缓冲溶液（pH=7.6），2mL 1%葡萄糖，充分混匀。置于37℃恒温箱中避光培养20h。培养结束后，加入5mL甲苯，剧烈震荡1min，后静置5min，再振荡30s，然后静置5min。将塑料瓶中的物质经0.45微米有机滤膜过滤到比色管中，并用少量的甲苯洗涤塑料瓶2～3次，定容到25mL，于485nm下测定吸光度值A，以每克干土每小时生成的TPF为脱氢酶的一个活性单位。

（3）计算公式：

脱氢酶活性（μg/（mL·h·g））=CTPF/（20·W）。

CTPF为TPF的浓度（μg/mL），W为烘干土质量（g）。

2.3.2 微生物生物量碳的测定

采用熏蒸提取-容量分析法。

（1）熏蒸。称取10g新鲜土壤三份，置于50mL小烧杯中，放于真空干燥器内，并放置盛有去乙醇氯仿（约2/3烧杯）的小烧杯2只，烧杯内放入少量沸石，同时放入一小烧杯稀NaOH溶液以吸收熏蒸期间释放的CO2，干燥器底部加入少量的水以保持湿度。连接真空泵，将真空度控制在-0.07MPa以下，使氯仿剧烈沸腾3～5min，关闭真空干燥器阀门，在25℃暗室放置24h。熏蒸结束后，取出氯仿和NaOH溶液的烧杯，清洁干燥器，反复抽真空（-0.07MPa；5～6次，每次3min），直到土壤无氯仿味为止。熏蒸的同时，另称取等量的土壤3份，置于另一干燥器中但不熏蒸，作为对照土壤。

（2）提取。将熏蒸土壤转移到100mL塑料瓶中，加入40mL 0.5mol/L的K2SO4溶液，振荡30min，用中速定量滤纸过滤到塑料瓶中，同时向对照土壤中直接加入40mL 0.5mol/L的K2SO4溶液提取，并作无土壤空白。

（3）测定。吸取10mL上述土壤提取液于消化管中，准确加入10mL 0.018mol/L K2Cr2O7-12mol/L H2SO4溶液，再加入少量的沸石，混匀后置于恒温加热消煮炉中，于175℃煮沸10min，冷却后转移到100mL锥形瓶中，用去离子水洗涤消化管3～5次，使溶液体积约为50mL，加入一滴邻菲罗啉指示剂，用0.05mol/L FeSO4标准溶液滴定，溶液颜色由橙黄色变为蓝绿色，再变为棕红色为滴定终点。

（4）计算公式：

有机碳量（mg/kg）=12/（4·W）·1000·M·（V0-V）·f

M为FeSO4溶液浓度（mol/L）；V0为空白消耗的FeSO4溶液体积（mL）；V为样品消耗的FeSO4溶液体积（mL）；f为稀释倍数；w为烘干土质量（g）。

土壤微生物生物量碳：

BC=Ec/kEC

Ec为熏蒸与未熏蒸土壤的差值；kEC为换算系数；取值为0.38。

2.3.3 石油烃含量的测定

采用超声提取-紫外分光光度法[7]。

（1）标准曲线绘制。取0.1g标准油，用CCl4稀释定容于100mL容量瓶中，制成1mg/mL的石油标准使用液，取8支25mL容量瓶，分别取0、1、2、3、4、5、6、7mL石油标准使用液，用CCl4定容，于260nm处测定吸光度，以石油烃浓度为横坐标，以吸光度值为纵坐标绘制标准曲线。

（2）土样测定。精确称取干燥试样10.00g于50mL离心管中，加人10mL四氯化碳，置于超声波器水浴中超声提取15min，静止过滤到25mL比色管中，再用10mL四氯化碳重复一遍上述操作，再用四氯化碳定容到25mL，在波长260nm处测定吸光度值。

（3）计算公式：

石油烃含量（mg/g）=C石油烃·25/W

C石油烃为石油烃浓度（mg/mL）；W为烘干土质量（g）。

3 结果与讨论