| 成果名称: | 河流中毒害性有机物和重金属复合污染沉积物的原位修复关键技术 |
| 完成单位: | 广东省微生物研究所、佛山市环保技术与装备研发专业中心、广东森海环保装备工程有限公司 |
| 主要人员: | 许玫英、张宏涛、范运尧、杨旭楠、李莹莹、梁慧君、赵刚、潘汉平、连英丽、潘媛媛、孔冠楠 |
| 介绍: | 1、随着城市化进程的不断推进，国内外大多数城市内河涌都受到了严重污染，沉积物中淤积了大量的耗氧物质，如氮磷营养物、有机污染物和重金属。而要从根本上改善河水水质，不仅要截污，还必须解决水体沉积物的内源污染问题。本研究以佛山电子电器工业聚集区内河涌黑臭沉积物的污染治理和生态修复为目标，以微生物呼吸理论为依据，通过向缺氧环境添加可缓释的电子受体-硝酸钙的原位修复关键技术，实现在低溶氧条件下土著微生物对河流中毒害性有机物和重金属复合污染沉积物的有效去除与降毒，改善河涌的黑臭状况和降低重金属的生态污染及生态危害。 2、本项目取得以下主要结论和认识： （1）由于长期受纳大量未经充分处理的工业废水和生活污水，河涌的纳污量已超过其自身的自净能力，黑臭现象十分明显。采用极性和非极性逐步分离的方法综合解析了河涌沉积物中的有机物图谱，共检出烷烃类、烯烃类、多环芳烃、苯系物、杂环类、邻苯二甲酸酯类、醛酮、极性化合物、含硅有机物以及烷酸酯类10大类有机污染物，总计171种有机化合物。同时，对水体及沉积物中重金属总量、六价铬及各重金属形态进行测定，并对其稳定度和风险进行分析评估。 （2）采用实验室静态模拟的方法，对比调控剂在沉积物灭菌和未灭菌两种情况对上覆水及沉积物硫化物、磷、重金属六价铬的影响，并对其修复沉积物中各污染物的机理进行了初步探讨。实验结果表明：对于未灭菌组，其沉积物和上覆水PH、ORP值会随着时间逐渐升高，PH值稳定在7.1~7.5之间；而灭菌组PH值基本不发生显著变化，其上覆水氧化还原电位呈缓慢降低的趋势，且比对照组低。硝酸钙的投加可以促进沉积物中有机物的减少。沉积物的TOC以及总有机物的去除率比未添加硝酸盐的对照组分别高出47.25%、29.55%，各类有机物的去除效果由高到低依次为含硅有机物、烷烃、多环芳烃、杂环、烯烃类、苯系物、极性物质、邻苯二甲酸酯类、醛酮、烷酸酯类。 （3）基于实验室的初步研究，对容桂街道内河涌沉积物原位注入含硝酸钙的调控剂，进行现场中试工程，重点研究调控剂对河涌上覆水的影响、沉积物污染物的修复效果、沉积物重金属的形态变化及其稳定度以及对持久性有机污染物（PBDEs和PAHs）减量情况。结果表明调控剂并未引起河涌水体硝酸盐的二次污染，且降低了容桂内河涌沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cr的铁锰结合态和可氧化态；而对弱酸提取态有不同程度的影响；同时，Cu、Zn、Pb和Cr有效向残渣态转化。研究还表明，硝酸钙的处理可以促进沉积物中PBDEs和PAHs的减量，且相对于低溴代联苯醚和低环芳烃，对高溴代联苯醚和高环芳烃有较好的去除效果。 （4）结合硝酸钙添加条件下沉积物中有机污染物的减量效果以及微生物群落结构特点的变化，研究沉积物中与有机物降解相关的微生物（NRB、SRB）的活动。结果表明，投加硝酸钙可以显著影响沉积物中微生物的群落结构；同时出现与有机物降解有关的微生物菌群。研究还发现，硝酸钙的投加可以使SRB、NRB的基因表达活性发生变化，芳烃降解功能得到显著响应，大部分潜在的芳烃降解菌都得到富集。最后，在电子垃圾复合污染的沉积物中，我们分离获得具有强细胞表面疏水性的鞘脂菌新种，推测该菌在沉积物中疏水性有机污染物降解方面发挥重点作用。 3、本项目的重点在复合污染沉积物的性质探索和研发以含硝酸盐的调控剂为核心的沉积物修复技术。该技术的先进性与创新性体现在：（1）针对珠江三角洲复合污染的河涌沉积物修复，提出了一套以调控微生物厌氧呼吸为核心的技术方案，与现行技术相比，具有一定的先进性。（2）综合考虑了水体沉积物的复合污染特点以及微生物在沉积物污染净化中的独特优势，首次提出从微生物厌氧呼吸调控的角度，建立微生物代谢活性定向激发和调控技术，此技术的研发过程中提出并解决多个科学问题，被国际顶级科学杂志认可，具有较高的创新性。 4、根据本项目的研究结果，已申请了4项发明专利，部分可作为环保企业用于河涌修复工程，将实现经济效益；此技术已被合作者应用于现实的河涌修复工程。部分是实验材料（特殊功能菌株）的发现及研究技术的开发，适合环境修复公司研发高效菌剂以及生物试剂公司用于开发快捷的DNA提取试剂盒，实现经济效益。另外，本项目在形成修复技术的过程中，获得丰富的科学认知并得以发表传播，促进了河流沉积物修复技术与污染修复理论的发展；同时，能为认识沉积物环境中的微生物多样性提供技术支持，促进相关学科的发展，获得了丰厚的社会效益。 5、项目相关获奖情况：2007年度国家环保总局环境保护科学技术一等奖（含氨氮和多环芳烃类毒害性废水的微生物处理新技术）；2007年广东省科学技术二等奖（生物强化技术治理高浓度氨氮和多环芳烃类毒害性废水）；2007年度广东省环境保护科学技术一等奖（含氨氮和多环芳烃类毒害性废水的微生物处理新技术）；2005年广州市科学技术一等奖（微生物除臭技术及产品研发）；2011年广东专利优秀奖（一种生物除臭方法及其装置）等。 |
| 批准登记号: | 粤科成登（2）字【2018】0368 |
| 登记日期: | 2018-10-12 |
| 研究起止时间: | 2015.01 至2017.12 |
| 所属行业: | 水利、环境和公共设施管理业 |
| 所属高新技术类别: | 环境保护 |
| 评价单位名称: | 广东省科技厅 |
| 评价日期: | 2018.01.31 |
