摘要多环芳烃化合物(PAHs)是一类广泛分布于全球各种环境介质的持久性有机污染物。近年来,土壤PAHs污染日益加剧,因此对PAHs污染的土壤进行有效修复备受关注。从生物修复法、物理修复法、化学氧化法、光降解法等方面,概述了近年来国内外PAHs污染土壤的主要修复技术。
关键词多环芳烃(PAHs);土壤污染;土壤修复
中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611(2016)08-070-03
AbstractPolycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are a kind of persistent organic pollutants that widely distributed in various environmental media at the global level. In recent years, the PAHs pollution in the soil is getting worse. Therefore the effective remediation of PAHs contaminated soil have drawn more attention.The main remediation technologies of PAHs contaminated soil at home and abroad in recent years, such as bioremediation, physical remediation, chemical oxidation and photodegradation, were reviewed in the present study.
Key wordsPolycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs); Soil pollution; Soil remediation
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是指含2个及2个以上苯环的碳氢化合物及由它们衍生出的各种化合物总称,是一类具有“三致”作用的持久性有机污染物。PAHs主要由人类活动产生,以废物焚烧和化工燃料不完全燃烧产生的烟气(包括汽车尾气)和工厂(特别是炼焦、炼油、煤气厂)排出物为主。农业生产活动中秸秆燃烧也是PAHs来源的重要途径。据统计,每年约有600余万t PAHs因秸秆燃烧排放到大气中[1]。
通常情况下,环境中产生的PAHs首先进入大气,吸附于大气中微小颗粒物上,再通过迁移、沉降等作用进入水体和土壤,水环境中的PAHs最终在沉积物中富集,而土壤中的PAHs会通过扩散和渗透作用进入地下水体或者被植物吸收进入食物链,威胁人类健康。由此可见,进入环境中的大多数PAHs最终进入土壤。虽然土壤中的PAHs可由特定微生物分解,但其作用有限,即便被分解转化,还有可能生成其他环境污染物。因此,利用高效的修复技术对PAHs污染土壤进行人为修复十分必要。笔者综述了PAHs污染土壤的主要修复技术,以期为相关研究提供参考。
1生物修复法
1.1微生物降解
微生物降解以好氧生物降解为主。好氧生物降解是指环境污染物在有氧环境条件下,被好氧微生物降解的过程。Habe等[2]在对代谢PAHs的微生物基因种类的综述中提到,白腐真菌凭借其对芳香族化合物良好的降解能力而被普遍应用于PAHs好氧生物降解中。其中2种白腐真菌(Irpex lacte和Pleurotus ostreatus)被观察到对3~4环的PAHs具有显著的降解效果,其平均降解率为58%~73%[3]。Li等[4]发现,由细菌、真菌及细菌和真菌混合体接种的微生物群落对16种PAHs均有不同程度的降解。杨旭等[5]以从污染环境中筛选分离得到的9株PAHs降解菌为基本菌种,构建了能够高效修复PAHs复合污染体系的菌群,结果表明:该菌群内的微生物能够在降解过程中相互协作,发挥稳定高效的降解作用。
孙凯等[6]从长期受PAHs污染的植物体内分离筛选出2株能以芘为唯一碳源和能源生长的内生细菌BJ03和BJ05,发现其对芘的降解率分别达到71.10%和55.30%。伍凤姬等[7]分别选择了石油污染土壤和焦化废水活性污泥为菌源,分离出芘降解菌和混合PAHs降解菌,并对其降解性能进行对比研究,结果表明:来源于焦化废水的分别用于降解芘和混合PAHs的降解菌,其7 d降解率分别为74.99%和100%,均高于来源于石油污染土壤的降解菌,这说明不同菌源对降解菌的降解性能有一定影响。
1.2植物修复
植物修复(Phytoremediation)是以植物积累、代谢、转化有机物的理论为基础,利用植物及其共存环境体系去除、转移、降解或固定污染物的一种相对较新的原位生物修复法。吴卿等[8]选择玉米作为供试植物,将玉米种植于与营养土一定比例混合的沉积物土壤中,用于修复萘污染的城市排污河沉积物,结果发现,种植玉米90 d后,土壤中萘的降解率在85.00%以上,其中以底泥和营养土配比为1∶2的土壤降解效果最好,降解率达到90.30%。吴云霄[9]尝试利用不同种植物混种对土壤进行修复,试验发现,经过70 d的降解修复,三叶草-紫花苜蓿混种模式对土壤中2种PAHs的降解率均明显高于单种模式,说明该混种模式进行土壤修复具有很好的可行性,值得进一步研究。
1.3生物联合修复
单独利用微生物或植物进行修复难以取得理想的效果。Huang等[10]对植物修复法进行了改进,首先在恒定的湿度条件下对被PAHs污染的土壤进行为期120 d的土地耕作;随后,将一种PAHs降解菌与土壤混合培养,进行120 d的微生物修复;最后,在土壤中播种经根际细菌培养的高牛毛草种子,并生长120 d。结果显示,土壤中的16种优控PAHs的降解率达到78.00%,比单独的植物修复提高了23.00%。除此之外,该程序对以往难以降解的高分子量PAHs,尤其是高于5环的PAHs降解率十分理想。