生物修复过程的强化

六、生物修复过程的强化

生物修复过程的本质是生物降解，生物修复工程能否成功取决于生物降解过程和生物降解速率。一般污染环境由于土著降解微生物数量不足，降解能力低下以及环境参数的不适，这样就造成降解速率较低，修复速率慢，所需时长，达不到工程处理的要求。这样在生物修复中通过各种方法促进生物降解，或者说强化生物降解(enhanced biodegradation)是十分重要的。微生物降解强化参见第八章第二节生物降解作用的强化。强化措施从总体上说是使降解系统成为高效降解菌和最适降解保障条件的完美结合。

1.接种外源高效降解微生物

向污染环境接种外源高效降解微生物可以增加降解微生物的数量，改变降解微生物的结构，从而提高生物降解活性。这种强化生物降解的方法也被称为生物强化(bioaugmentation)(后面作详细介绍)。

2.添加微生物营养盐

微生物生长需要丰富、均衡的营养物，向一个降解系统加入降解微生物的生长营养可以促进生物降解。一般的污染环境N、P营养不足，因此为了提高生物降解速率和完全降解目标污染物，向生物修复现场投加一定的营养盐尤为重要。BOD、N、P的比例一般维持在100∶10∶1。

3.提供电子受体及电子供体

根据特定污染物的不同降解特性提供(或增加)有机物氧化-还原反应的电子受体或电子供体可以促进生物降解。对于好氧降解过程提供氧气，可以通过通入空气、纯氧达到充氧的目的。氧在生物修复中有重要地位，其在污染区内的注入、扩散、浓度水平及被利用受环境条件制约，对修复有重要影响。此外注入H₂O₂和氧释放化合物(oxygen-releasing compound，ORC)也可以达到充氧的目的。如加入过氧化镁与水反应可放出氧。

一般充氧的方法可使溶氧浓度达到9～12mg/L，注入纯氧溶氧浓度增加到40～50mg/L，而注入H₂O₂则可达到250～500mg/L，甚至更高，但高浓度H₂O₂对微生物有毒。

对于厌氧降解可以向降解系统提供硝酸盐、硫酸盐和Fe³⁺作为电子受体。有的污染物被还原降解(主要是高氯代化合物)，在这种情况下，要向系统投加电子供体，如乙酸盐，甲醇等，以便促进还原脱氯。

4.提供共代谢底物

共代谢有助于难降解有机污染物的生物降解，因而在生物修复中常常加入能导致共代谢降解污染物的底物来促进生物降解作用。

5.提高生物可利用性

生物可利用性是影响生物降解的重要因素，低水溶性、疏水性的污染物都难以被微生物所利用。目前主要利用表面活性剂、分散剂来提高污染物的水溶性，提高生物可利用性。当前研究利用微生物产生的生物表面活性剂提高水溶性，促进生物降解备受关注。