[科普中國(guó)]-微生物煤礦地修復(fù)

簡(jiǎn)介

煤礦區(qū)是當(dāng)今世界陸地生物圈最為典型、退化最為嚴(yán)重的生態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)之一，煤礦廢棄地范圍內(nèi)污染物種類多、成分復(fù)雜。煤礦在開采過(guò)程中由于采出大量的礦石和巖石，破壞了礦區(qū)范圍內(nèi)的土地，使這一部分土地成為廢棄地；同時(shí)由于廢水的排放以及其他污染源的作用，對(duì)礦區(qū)范圍外的土地利用也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的危害，對(duì)環(huán)境影響比較大，在巖石環(huán)境中滯留期長(zhǎng)的污染物包括有機(jī)污染物、各類形態(tài)的硫分及重金屬類物質(zhì)。自然界有著豐富的微生物資源，由于微生物具有分布廣泛、種類多樣、繁殖迅速等特點(diǎn)，使其在自然界物質(zhì)能量循環(huán)和轉(zhuǎn)化中起著巨大的生物降解作用，是整個(gè)生物圈維持生態(tài)平衡不可缺少的重要組成部分。微生物幾乎能降解全部現(xiàn)有的化合物，只要滿足特定的環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)條件，微生物種群就能徹底清除污染，修復(fù)并穩(wěn)定被破壞了的生態(tài)平衡。煤礦地的修復(fù)是指生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建，包括污染防治、土體重構(gòu)、植被再建，最終達(dá)到破壞土地的恢復(fù)利用。微生物煤礦地修復(fù)將微生物技術(shù)應(yīng)用于煤礦地的修復(fù)，具有成本低、適用性強(qiáng)、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。1

微生物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)原理受煤礦開采活動(dòng)影響的區(qū)域土壤中飽和烴的含量遠(yuǎn)高于無(wú)礦區(qū)域。煤礦區(qū)的表層土壤中飽和烴餾分包括烷烴、甾類等系列幾十種代表性化合物，煤礦中飽和烴類物質(zhì)對(duì)周圍環(huán)境的污染已矸石山周圍和煉焦去最為嚴(yán)重；礦區(qū)煤及矸石等堆放、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、加工過(guò)程中大量煤巖屑或煤灰長(zhǎng)期沉降積累是礦區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的主要輸入源。對(duì)于煤礦區(qū)廢棄地有機(jī)污染的處置，微生物方法是根據(jù)土壤污染狀況，富集、馴化污染土壤中的土著微生物，或人工接種具有降解能力的高效微生物，通過(guò)該類微生物生命活動(dòng)使土壤的污染物斷鏈、分解成為低相對(duì)質(zhì)量的無(wú)害物質(zhì)。當(dāng)煤礦區(qū)域的土地受到有機(jī)污染物的污染后，該礦區(qū)的一些微生物就會(huì)在污染物的誘導(dǎo)作用下產(chǎn)生能夠分解相應(yīng)有機(jī)污染物的誘導(dǎo)酶，從而能夠?qū)⑽廴疚锝到廪D(zhuǎn)化成為其他形式。1

限制因素微生物的專一性較強(qiáng)，種群、數(shù)量、活性等直接影響修復(fù)的效果。礦區(qū)廢棄地類型不同，微生物群落不同，特定的微生物只對(duì)某種或某些化學(xué)成分發(fā)生作用。土著微生物、接種特異微生物的生長(zhǎng)速度、代謝活性有差異性。微生物的活性受多因素影響，溫度、氧氣、水分、pH值等環(huán)境因素的影響較大。煤矸石中重金屬污染的微生物處置要比有機(jī)污染物的微生物降解復(fù)雜得多。廢棄地基質(zhì)包括巖石、矸石成分，土壤結(jié)構(gòu)、成分、養(yǎng)分、氧含量、通氣性、溫度、濕度、pH值、ORP值、C/N比、黏土含量等，污染物種類、含量。這些因素直接或間接控制微生物的活性，并影響其修復(fù)作用。對(duì)難以被生物降解的多環(huán)芳烴也有待進(jìn)一步研究。生長(zhǎng)因子、電子受體、共代謝基質(zhì)等在微生物修復(fù)中發(fā)揮重要作用。當(dāng)巖土中污染物濃度太低且不足以修復(fù)微生物的群落時(shí)，微生物修復(fù)難以奏效。采用生物-微生物聯(lián)合及工程措施修復(fù)是不同類型礦區(qū)廢棄地修復(fù)的主要途徑。這些地質(zhì)環(huán)境因素與廢棄地所處地域及類型相關(guān)，它決定著微生物環(huán)境恢復(fù)與生態(tài)重建的總體面貌。1