PAHs和VOCs的生物修复:粘土矿物与微生物相互作用的研究进展外文翻译资料

 2022-08-10 03:08

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PAHs和VOCs的生物修复:粘土矿物与微生物相互作用的研究进展

摘要:生物修复是清除有机污染物(例如多环芳烃(PAH)和挥发性有机化合物(VOC))的有效策略。先进的生物修复方法意味着生物制剂可以更有效地完全降解污染物。通常采用通过微生物降解进行生物修复的方法,为了使该过程高效进行,可以使用天然且具有成本效益的材料作为支持性基质。粘土/改性粘土矿物是多环芳烃/挥发性有机化合物的有效吸附剂,是微生物的容易获得的基质并生长在天然土壤和沉积物中。然而,粘土介导的有机化合物生物降解的机理通常是不清楚的,这需要严格的研究。这篇综述描述了在特定情况下,通过与微生物物质的相互作用,粘土/改性粘土矿物在烃类生物修复中的作用。希望得到的结果是取得基于粘土的更快,更有效和更具成本效益的生物修复技术。这篇综述还提出了在粘土调制的碳氢化合物微生物降解领域的未来研究方向。

关键词:黏土和改性黏土矿物,粘土-微生物相互作用,多环芳烃和挥发性有机化合物,生物降解

1.引言

由于污染物数量的持续增长,无论是水污染,土壤污染还是大气环境污染都在世界范围内引起越来越多的关注(Naidu,2013aNaidu,2013bStuart等,2012ensp;)。残留在土壤中的许多有机污染物会生物积累并严重危害动植物(Letcher等,2010)。多环芳烃(PAHs)和挥发性有机化合物(VOCs)等有机污染物可能会被困在土壤矿物中,但是当它们渗入地下水或逃逸到大气中时,会对动植物群和异地受体构成严重威胁(Cheng等,2012Stokes等,2005)。多环芳烃和挥发性有机化合物均对人类有毒。由于它们对人类染色体的有害作用,其中一些被称为致癌物(Williams等,2013ensp;)。由于石油产品的燃烧使用,世界工业化国家中PAHs和VOCs的排放和命运令人担忧(Shen等,2013)。

全世界已经发现了超过500万个潜在污染的场地,其中近67%的潜在污染物被有机污染物污染,其中一些是易挥发的(CRC CARE,2013/2014)。最近,由于这些化合物在2/3的总污染场地中被发现,因此需要特别关注VOC,并且需要有效的补救技术(Naidu,2013aNaidu,2013bensp;)。潜在危险的挥发性有机化合物包括石油烃(例如汽油,柴油,原油),工业溶剂,塑料前体(例如三氯乙烯,二氯乙烷,氯乙烯,三溴乙烯,甲基乙基酮)和一些农药(Davis,2013年)。

诸如固定化和降解/解毒之类的各种技术都需要使用包括粘土矿物在内的合适材料,以最大程度地降低污染物的生物利用度和后续风险(Bergaya和Lagaly,2013Sarkar等,2012a)。

改性粘土吸附剂的饱和容量有限,在改变的环境条件下可能会因解吸而释放出毒素(Dong,2012)。因此,需要完全去除/降解这些污染物(Zhu等,2009)。尽管粘土负载的催化剂可以促进污染物降解并导致完全去除,但是材料的高成本和稳定性差仍然是实施该技术的主要障碍(Zhou,2011ensp;)。相反,土壤中自然丰富的微生物可以降解有机污染物(Zhu等,2009)。)。粘土矿物应该为田间土壤中的微生物提供有效的栖息地和基质,而土壤是土壤最重要的特性(Southam,2012)。因此,通过这种相互作用可以实现更好的生长和更有效的降解微生物活性,进而可以转化为对目标污染物的生物修复(Naidu,2013a)。这篇综述旨在评估粘土/改性粘土矿物,微生物剂的作用及其在特定场景下是否存在多环芳烃/挥发性有机化合物的相互作用,重点是对这些污染物进行更快,更有效和更具成本效益的生物修复。

粘土和改性粘土矿物及其作为去污剂的用途

与其他土壤矿物相比,粘土矿物具有更高的SSA,CEC和表面电荷密度(Churchman等,2006),这对其环境应用至关重要(Sarkar等,2012b)。

粘土矿物具有出色的吸附,离子交换和共沉淀能力,被广泛用于清理污染的土壤,沉积物和水(Mukherjee,2013年)。粘土改性技术,所得材料的性能及其在特定情况下的

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