微生物土壤修復技術黑科技：為土壤中的氯代物污染「解毒」完全解毒

導語

在中國修復市場，生物技術並非應用最多的修復路線。傳統生物修復技術的缺點顯而易見：項目時間長，微生物活性容易受場地環境影響等。然而，隨著全球生物修復領域產界和學界對修復技術的研究越來越深入，應用項目案例也越來越成熟和商業化，已有一些菌種在修復時效和修復效果上實現突破，並在一些特定的有機污染場地展現出無可比擬的優勢。如對以三氯乙烯為代表的氯代物污染場地有「奇效」的厭氧降解菌劑。關於這項可填補國內空白的技術，且聽我們為您介紹。

微生物修復技術起源於上個世紀七十到八十年代，而它的第一次崛起是在1989年美國阿拉斯加海灣石油泄漏事件中，這項技術對於無法使用常規手段去除的殘留原油的有效處理，並使這次漏油事件在很多區域的潛在生態影響從25-35年大大縮短到了5-10年。此後，生物修復技術得到了政府環保部門的認可，並因其具有成本相對低廉、一般不會造成二次污染等優勢，開始被多個國家用於土壤、地下水、地表水、海灘、海洋環境污染的治理。

生物修復分為生物衰減、生物刺激和生物強化三種。其中，向污染場地中添加菌劑以加速修復的技術被稱為生物強化，在海外市場上被廣為應用。從九十年代至二十世紀早期，北美市場上所出售的土壤地下水修復菌劑主要是一些土壤中的常見菌，用於在好氧條件下降解石油化合物。因為從業者對污染物代謝的生化機理理解不充分，造成生物降解的過程難以監控，又因為污染場地的條件遠比進行實驗室條件複雜，特別是隨著生物降解的進行，場地中的氧氣往往被耗盡，微生物代謝無法繼續。所以，在較長一段時間內，微生物土壤修復技術雖有不少成功案例，但也多被質疑。直到厭氧生物脫氯逐漸替代了好氧降解石油化合物成為了北美工業界生物強化技術的主流，這項技術才真正地在環保市場上站穩了腳跟。

首先，大家對生物修復，特別是厭氧生物修復技術的典型判斷一般是這樣的：

1）慢！

2）局限於特定的土壤條件，如場地的溫度、濕度、酸鹼度都會影響生物修復的效果。

那麼這兩個判斷是否正確？

對於修復速度，微生物降解的當然比不上土壤淋洗或者原位氧化，所以這項技術可能會不適用於城市中心商業用地的快速修復。但如果是針對化工廠停產搬遷所留下來的毒地，一般的環境修復工程周期為1-3年，那麼生物修復完全可以在這樣的一個時間段內獲得顯著的收效。

以北美著名的生物修復公司SiREM的項目為例，該公司在美國俄勒岡州的一個三氯乙烯（TCE）污染場地投放了KB-1?（一種去除三氯乙烯的脫氯菌劑），在六個月內實現了98%的降解。雖然根據場地性質和污染情況的不同，降解周期會有所變化，但是我們還是能看到不少類似於這樣的成功修復的例子。

生物強化技術還可以和化學還原、滲透反應牆、氣相抽提等多種方法同時使用，縮短修復工程周期。我們再來看一個來自美國懷俄明州的案例。在一個三氯乙烯泄漏場地，修復公司首先通過水力壓裂向土層中注射了化學改良劑和電子供體，再向場地中投放了KB-1?。工程開始後13個月，三氯乙烯的去除率達到了95%以上。通過向場地中投放三氯乙烯降解菌，該場地的修復過程比預期加快了10年。

另外，在混合菌劑中，降解一個有機物很多情況下都是一個團隊作業，所以這樣的產品比傳統的單一菌株要強壯很多，並且可以解決菌株只能降解環境中單一污染物的問題。再次以降解氯乙烯化合物的菌劑為例，Dehaloccocoides 是目前所知唯一一種能夠代謝二氯乙烯最終生成無毒產物乙烯的厭氧微生物，而它的生長依賴於其它細菌提供營養物質，或者消耗環境中的氧氣以營造適合厭氧菌生長的條件。同樣以SiREM公司的菌劑為例，因為是混合菌群，這個產品不僅可以降解氯乙烯化合物，還可以降解氯乙烷化合物，並且在低溫條件下或者酸性地下水和土壤中也可使用。

為什麼要反覆地提氯乙烯呢，它的修復很困難嗎？

氯乙烯化合物，特別是三氯乙烯（TCE），在上個世紀70-80年代常被用於乾洗劑、化工合成中間品和金屬去污劑等等，是一種地下水中廣泛分布的污染物。三氯乙烯是中國地下水中最常檢出的有機污染物之一，可引起致癌，致畸，致突變。它在自然界中的天然代謝物一氯乙烯毒性最大，是一種已被證明的致癌物。即便如此，國內三氯乙烯的用量和產量居高不下，儲存罐泄漏的事故也時有發生。氯乙烯化合物因為低溶解度、高沸點等特性，被歸類於最難去除的污染物之一。目前國內對氯乙烯污染場地主要的處理方式是氣相抽提，活性炭吸附，或者原位氧化／催化還原法。這些工程一般斥資巨大，更因為氯乙烯的密度比水大，經常污染較深的含水土層，場地調查的難度較大，所以在很多的場地中，修復工程需要延期或者反覆進行。相較於這些方法，生物強化法的優勢是成本低廉，僅為傳統物理化學法的30%-50%；菌劑只需一次實施，並且對土壤和地下水的化學和生物結構影響最小。

進一步說，厭氧菌劑相對於之前普遍於北美市場的好氧菌劑有什麼優勢呢？

因為地下水中普遍含氧量低，使用厭氧菌劑避免了向含水土層中注射氧氣的工序；同時，厭氧微生物普遍生長緩慢，相對好氧微生物來說，造成土壤微生物阻塞的概率大大降低。另外，這些厭氧菌劑普遍都是從場地中直接富集而來，因而有效地保存的原生菌群的多樣性。這樣得來的菌群可以有效抵抗環境中各種複雜條件的衝擊，有效地進行生物降解。

氯乙稀化合物的厭氧降解微生物菌劑自二十一世紀初被商業化，現已在北美被普遍使用，並逐漸受到其它國家認可。之前提到的加拿大SiREM公司的脫氯菌劑除了加拿大和美國以外，已被銷售於六個歐洲國家，兩個亞洲國家，南非和澳大利亞。這個公司的主打產品，KB-1?誕生於基廉獎（加拿大最高科學獎）獲得者多倫多大學教授Elizabeth

Edwards的實驗室，而SiREM這個十五年前只有三個人的小公司，發展到了今天二十多人的團隊。SiREM除了培養和銷售KB-1?以外，更致力於新型菌群的研發。他們近期和多倫多大學聯合開發的產品KB-1?plus可以保證菌劑在非最優條件下依然保持降解活性，增強了該公司菌劑產品在污染場地中的普遍適用性。

結語：

用生物強化技術處理土壤和地下水中的污染物，在中國市場上不久前還是一個空白。近些年來，市場上忽然冒出很多生物技術公司生產環保用菌種，產品進化勢頭迅猛。它們大多用於修復耕地，用作有機肥料，或者解決水華現象。近期，國內廠商對於降解有機污染物的菌劑的研發也有抬頭的趨勢，如上海傲江生態環境有限公司和復潔環保相繼推出了修復石油烴的微生物菌劑等。但是降解氯代物的菌劑暫時還是一個空白。同時，國內菌劑市場魚龍混雜，可以信賴的進口菌劑還是比較容易建立市場信譽的。宇墨認為，國內市場對微生物製劑的逐漸接受，為厭氧降解氯代化合物菌劑的引進和使用創造了有利條件。在這個后土十條時代，該技術作為一個經濟有效、水土共治的選擇，會在中國土壤修復的市場上大有用武之地。

所以，為了環保號召我們種樹種草種花之後，是時候向也土壤里「種」點菌了吧？

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