新型多功能生物耦合膜介质对河流难降解有机物污染底质的修复

近年来环境污染事件频发，大量的难降解有机物进入河流，并迅速在底质中沉积，随着河水流动再次进入上覆水体，成为二次污染物，对包括下游在内的水体造成威胁。因此要对河流污染底质进行修复，必须有效控制底质污染物的释放、强化底质污染物的降解。本课题以环境优先控制有毒有害物质硝基苯污染底质为对象，针对底质污染物释放、降解菌流失等问题，研发新型的具有隔离-吸附-降解多功能的生物耦合膜介质，用于河流污染底质的修复。课题首先考察膜介质结构和硝基苯吸附的构效关系，随后研究耦合细菌的生长和硝基苯降解过程，在此基础上重点研究动水条件下生物耦合膜介质对污染底质的原位修复过程，掌握硝基苯在底质、上覆水体和活性膜介质中的迁移转化规律，通过污染物的释放、吸附和降解过程的分析，阐明污染底质修复机理，建立生物耦合膜介质修复河流难降解有机物污染底质的新技术。本研究对难降解有机物污染底质的快速修复和水体环境的保护具有重要意义。

本项目以环境优先控制有毒有害物质硝基苯污染底质为对象，针对底质污染物释放、降解菌流失等问题，研发新型的具有隔离-吸附-降解多功能的生物耦合膜介质，用于河流污染底质的修复。主要内容包括底泥中硝基苯释放规律研究、硝基苯污染水体的生物强化修复和污染底质的原位覆盖修复等几个方面，主要结论如下：. （1）动水条件下底泥中硝基苯释放规律研究。水体流速对底泥硝基苯释放影响较大，尤其显著影响硝基苯的初期释放，主要表现为底泥悬浮释放。在水体处于“普遍动”条件下，底泥硝基苯释放量随着底泥污染程度的增大而增加，并且在高污染强度条件下，对上覆水质影响尤为突出。在开始释放阶段，水体中硝基苯浓度随着水深增加而降低，当水体逐渐趋于稳定状态时，水深的影响越来越小，甚至可以忽略。. （2）硝基苯的生物降解研究。采用从污染底质中分离出的可降解硝基苯的恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida），对硝基苯污染河水和底质的微生物强化修复进行了研究。结果表明：该细菌在未灭菌的河水中可以硝基苯为唯一碳源生长，并且在低温条件下（5 ℃），对于100 g的含有11.8 mg/kg硝基苯的污染底质，投加2 mL(107 cells/mL)菌液可以在4 d完全降解底质中的硝基苯，实现对污染底质的强化修复。. （3）污染底质的隔离-吸附-降解修复研究。通过室内模拟试验，考察了沙子、沙子+活性炭、复合平板膜（PS/GAC）和PS/GAC+微生物4种覆盖系统对底泥中硝基苯释放的抑制效果。结果表明沙子、沙子+活性炭、复合平板膜（PS/GAC）仅仅能够抑制底泥中硝基苯释放。而PS/GAC+微生物覆盖系统不但可以有效的隔离-吸附底泥中硝基苯，还可以通过微生物的降解作用减少其在底质中的含量。同时结合了耦合细菌在复合膜中对硝基苯的降解特性，建立了硝基苯在底泥及覆盖层中的迁移、转化模型。. 本课题在实验室条件下，考察了生物耦合膜介质对污染底质的修复过程。然而在实际水体中，由于外在环境因素变化较大，势必会影响到底泥释放、细菌的生长、降解等特性。因此还需进一步探讨在实际水环境条件下，难降解有机污染物在底质、上覆水体和耦合细菌、膜介质之间的迁移转化规律，建立具有实际应用价值的膜介质微生物固定化对难降解有机污染底质的原位修复技术。