城市排污河道複合污染沉積物的異位生物修復

《城市排污河道複合污染沉積物的異位生物修復》是依託天津大學，由吳卿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：城市排污河道複合污染沉積物的異位生物修復
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳卿
• 依託單位：天津大學

項目摘要

我國目前有90%的城市河流受到嚴重污染，而底泥污染正是河流污染產生的一個重要後果，如何選擇行之有效的底泥修復技術，如何對城區河道污染進行有效治理，已經成為建設城市生態系統、提高城市環境質量的重點和難點。受污染河道疏浚底泥中含有大量的污染物，尤其是重金屬、有機物等污染物的嚴重超標，是限制底泥資源化的主要因素。本課題擬利用自然界存在的重金屬超富集和耐性植物，結合土著細菌、菌根真菌等微生物，對重金屬及有機物污染嚴重的城市排污河道沉積物-底泥，進行異位生物修復，確定最佳修複方式和修復條件，最終確定修復后土壤在農田中的施用量。對植物體不同部位的重金屬積累量、積累狀態及積累機制進行研究，並建立數學模型模擬植物吸收重金屬的動態過程，探求植株各個部位重金屬的累積和運移機制。通過本項研究實現為修復後的沉積物返回大田生產提供技術支持，為城市排污河道大規模治理工程提供理論指導。

結題摘要

在生態修複方面，目前的研究大多集中在重金屬污染土壤的植物修複方面，且重金屬污染土壤大多是將重金屬添加到土壤中進行模擬研究。在重金屬的種類上多為添加單一種重金屬，研究不同植物對其富集能力及相關影響因素；或添加兩種重金屬，研究植物對二者的富集能力及與添加一種重金屬進行修復效果對比。在有機物方面，也多為將污染物添加到土壤中進行模擬研究。由於本研究的對象是淤積多年的、多種重金屬及有機污染物同時存在、且濃度相對較高的城市排污河底泥，對此種底泥進行異位生物修復的研究鮮有報導。當前，複合污染研究已成為環境科學發展的重要方向之一，開展兩者複合污染研究，對於農業環境生態安全具有重要意義。通過本項目的三年研究，在底泥複合重金屬污染的植物-微生物聯合異位修複方面已取得了一定成果，在根際底泥重金屬的去除率方面得到了較好的結果；從機理上對重金屬在根際植物-微生物系統中的變化得出了相關結論；在微生物分子生態方面，對根際底泥的細菌及真菌構成進行了研究，獲得了某些優勢及特異性菌的序列及Blast結果。在有機污染物的修複方面，選取了典型多環芳烴污染物和酞酸酯類物質進行了研究。植物修復一個月後，沉積物中萘的含量明顯降低；沉積物中蒽的含量在三個月中穩定降低。說明低環數的多環芳烴較易降解，隨著環數增加，降解速率降低。多環芳烴在自然條件下的最佳修複方式為：配比為1:2的沉積物經玉米修復三個月，沉積物中萘的去除率最高；配比為1:1的沉積物經玉米修復一個月，沉積物中蒽的去除率最高。大部分植株內萘的含量隨時間的變化呈降低趨勢，一方面可能是由於植物的生長稀釋作用，另一方面可能是由於萘在植物體內被部分代謝。植物對沉積物中DEHP的修復效果並不明顯，沉積物中DEHP的去除可能主要是土著微生物的作用。對植物吸收重金屬的動態過程進行了理論分析和實驗驗證。從數值仿真和實驗驗證兩個角度對所建模型的合理性及理論分析方法的有效性進行檢驗，結果表明了方法的有效性。通過生物修復，底泥的結構得到有效改善，提高了其可耕種性，對於緩解某些地區缺土缺地的狀況及避免因土壤置換造成采土地區的水土流失現象的產生可提供很好的基礎研究資料。