废旧电子产品拆解区土壤复合污染特征和植物-微生物联合修复

来源 :中国科学院南京土壤研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BigWrist
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当前,电子垃圾已成为世界上增长速度最快的固体废弃物,作为一种特殊的垃圾,它一方面含有多种有害物质,一方面又含有大量可回收的、有使用价值的材料,具有广阔的回收利用前景。因此,废旧电子产品拆解回收业成为我国,特别是某些沿海地区的支柱产业。但这些地区大部分企业拆解方式落后,没有环保措施,造成了土壤、水体以及大气的污染。其中作为电子产品中介质油主要成分之一的多氯联苯(Polychlorinated Biphenyls,PCBs)的污染也逐渐显现。PCBs作为优先控制的12种持久性有机污染物之一,具有热稳定、难降解的特征,并已被证明具有致癌、致畸、致突变的三致效应,其环境风险不容忽视。   本文选择浙江台州某典型废旧电子产品拆解区为试验点,重点开展了废旧电子产品拆解区周边农田土壤污染特征,以及生物修复的研究工作,主要包括:采用田间原位试验研究PCBs污染土壤的植物-微生物联合修复效应;应用明亮发光杆菌荧光抑制方法和变性梯度凝胶电泳技术,从分子水平探讨和评价了修复前后土壤的生态毒性和微生物群落结构变化,揭示了植物-微生物联合修复作用机制;通过分子克隆技术研究了PCBs降解功能基因的多样性;通过微宇宙试验和田间原位试验研究了PCBs污染土壤的强化土著微生物降解调控修复措施,并对土著微生物群落变化进行了研究等等,为了解废旧电子垃圾拆解区土壤污染现状以及建立相应修复技术提供了理论基础和方法学。   本研究的主要结果总结如下:   1)废旧电子产品的不合理拆解能够导致周边农田土壤的严重酸化,并引起Cu、Cd重金属与PCBs复合的污染特征。农田土壤中有机氯农药残留很低,但依然存在一定的健康风险。水稻糙米中Cd含量超标,表明废旧电子产品拆解已经对农产品质量构成影响。   2)在田间植物-微生物联合原位修复中,紫花苜蓿接种根瘤菌表现出最显著的促进PCBs降解效果,90d后土壤PCBs的去除率达到了42.6%。根瘤菌的接种,明显促进了紫花苜蓿的生长和对PCBs的吸收和转运,并促进了土壤微生物数量的增加和某些降解性功能微生物的出现。相关性研究显示,土壤PCBs的去除率与土壤微生物的数量显著相关,而与植物体内PCBs含量相关性不显著,可见土壤微生物的作用是土壤PCBs降解的主要因素。此外,经过植物-微生物联合修复后,土壤的生态毒性得到了明显的降低。   3)微宇宙条件下,不同强化调控措施中,翻耕处理对土壤PCBs的修复效果最好,并且能够促进土壤微生物数量的增加,但土壤微生物的活性以及物种丰富度和多样性降低,施加淀粉和覆膜处理也得到类似结果,所有调控措施对土壤质量均没有发生明显影响。田间原位试验中,翻耕处理也表现出较好的修复效果。   4)根瘤菌在与紫花苜蓿共生的状态下,能够在形成的根瘤组织中积累较高浓度的PCBs。在游离状态下能够降解低氯的PCBs,对2,4,4-TCB的降解效率最高达98.5%,并且随着底物浓度的增加,根瘤菌的降解效率增加。   5)PCBs污染土壤中降解性功能基因BphA普遍存在,来源广泛,包括假单胞属(Pseudomonas sp.)、伯克霍尔德属(Burkholderia sp.)、博特氏菌属(Bordetella sp.)以及一些未知微生物物种的来源等,并且其基因数量与土壤联苯降解菌数量有关。
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