[科普中国]-微生物煤矿地修复

简介

煤矿区是当今世界陆地生物圈最为典型、退化最为严重的生态的生态系统之一，煤矿废弃地范围内污染物种类多、成分复杂。煤矿在开采过程中由于采出大量的矿石和岩石，破坏了矿区范围内的土地，使这一部分土地成为废弃地；同时由于废水的排放以及其他污染源的作用，对矿区范围外的土地利用也会带来严重的危害，对环境影响比较大，在岩石环境中滞留期长的污染物包括有机污染物、各类形态的硫分及重金属类物质。自然界有着丰富的微生物资源，由于微生物具有分布广泛、种类多样、繁殖迅速等特点，使其在自然界物质能量循环和转化中起着巨大的生物降解作用，是整个生物圈维持生态平衡不可缺少的重要组成部分。微生物几乎能降解全部现有的化合物，只要满足特定的环境和营养条件，微生物种群就能彻底清除污染，修复并稳定被破坏了的生态平衡。煤矿地的修复是指生态系统的恢复和重建，包括污染防治、土体重构、植被再建，最终达到破坏土地的恢复利用。微生物煤矿地修复将微生物技术应用于煤矿地的修复，具有成本低、适用性强、无二次污染等特点。1

微生物对有机污染物的修复原理受煤矿开采活动影响的区域土壤中饱和烃的含量远高于无矿区域。煤矿区的表层土壤中饱和烃馏分包括烷烃、甾类等系列几十种代表性化合物，煤矿中饱和烃类物质对周围环境的污染已矸石山周围和炼焦去最为严重；矿区煤及矸石等堆放、储藏、运输、加工过程中大量煤岩屑或煤灰长期沉降积累是矿区土壤有机质的主要输入源。对于煤矿区废弃地有机污染的处置，微生物方法是根据土壤污染状况，富集、驯化污染土壤中的土著微生物，或人工接种具有降解能力的高效微生物，通过该类微生物生命活动使土壤的污染物断链、分解成为低相对质量的无害物质。当煤矿区域的土地受到有机污染物的污染后，该矿区的一些微生物就会在污染物的诱导作用下产生能够分解相应有机污染物的诱导酶，从而能够将污染物降解转化成为其他形式。1

限制因素微生物的专一性较强，种群、数量、活性等直接影响修复的效果。矿区废弃地类型不同，微生物群落不同，特定的微生物只对某种或某些化学成分发生作用。土著微生物、接种特异微生物的生长速度、代谢活性有差异性。微生物的活性受多因素影响，温度、氧气、水分、pH值等环境因素的影响较大。煤矸石中重金属污染的微生物处置要比有机污染物的微生物降解复杂得多。废弃地基质包括岩石、矸石成分，土壤结构、成分、养分、氧含量、通气性、温度、湿度、pH值、ORP值、C/N比、黏土含量等，污染物种类、含量。这些因素直接或间接控制微生物的活性，并影响其修复作用。对难以被生物降解的多环芳烃也有待进一步研究。生长因子、电子受体、共代谢基质等在微生物修复中发挥重要作用。当岩土中污染物浓度太低且不足以修复微生物的群落时，微生物修复难以奏效。采用生物-微生物联合及工程措施修复是不同类型矿区废弃地修复的主要途径。这些地质环境因素与废弃地所处地域及类型相关，它决定着微生物环境恢复与生态重建的总体面貌。1