2020-03-26 05:22:01
研究为改善对地下水污染的清除铺平了道路

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俄勒冈州立大学的研究表明,含有细菌的珠子和维持它们的缓慢释放的食物可以连续几个月清除被污染的地下水,并且无需维护。

水凝胶珠粒具有粘性软糖的稠度,并由加工食品中使用的成分制成,有望持续清洁被危险和广泛使用的挥发性有机化合物污染的地下水;疾病控制与预防中心将许多化合物列为可能的人类致癌物。

在全国各地,化学物质的浓度远远超过了州和联邦关于安全饮用水的标准。

在这项研究中涉及的污染物中,有1,1,1-三氯乙烷,顺式1,2-二氯乙烯和1,4-二恶烷脱脂剂,通常用于工业和军事用途。这些化学物质可以通过渗漏的地下储罐或径流或通过像过去一样直接倾倒在地面上来渗入地下水。

通过OSU工程学院与北卡罗来纳州立大学合作开发的新的去污方法之所以起作用,是因为当地下水污染物扩散到微珠中时,微生物产生的酶会氧化毒素。

结果是污染物转化为无害的化合物。

俄勒冈州立大学环境工程学教授,主要研究人员Lew Semprini说:“我们创造了一种称为长期有氧代谢的过程,该过程是一种封闭的,被动的,自我维持的地下水修复系统。” “这样做的好处是,一切都发生在珠子内部。”

Semprini解释说,目前的做法要求将诸如丙烷和甲烷等气态生长基质直接添加到地下。底物可滋养本机微生物,而后者又会产生将污染物转化为无毒副产品的酶。

但是,通常,生长底物会化学竞争这些关键的酶,从而显着抑制转化过程。

新系统消除了竞争,释放了所有酶来氧化污染物。

Semprini说:“通过将正确的微生物放入水凝胶珠粒中并为其提供缓慢释放的食物来源,我们已经颠覆了范式。” “据我所知,这是第一次完成。”

Semprini和他的研究小组将细菌培养的红球菌Rhodococcus和一种缓慢释放的生长底物共同封装在实验室生产的水凝胶珠粒中。由结冷胶(加工食品中的常见成分)制成的圆柱状珠长2毫米。

当地下水流过珠子时,污染物扩散到珠子中,在那里缓慢释放的底物与地下水发生反应,从而产生维持红球菌细菌的酒精。细菌包含一种单加氧酶,该酶将污染物转化为无害的化合物,包括二氧化碳,水和氯离子。

然后,纯净水和副产物从珠粒中扩散出来,并重新加入地下水羽流中。

在装有连续不断的污水流的填充珠子的测试柱中,该系统在原始生长基质上连续运行了300天以上(并且还在继续计数)。

Semprini发现,这些珠子去除了99%以上的污染物,其浓度从十亿分之几百下降到十亿分之一。

该系统的寿命主要取决于细菌的生存时间,这是生长基质持续时间的一个因素。这尚未确定。

Semprini说:“这是未来研究的问题。” “我们如何制造可以使用多年的珠子,或者我们如何开发易于更换的系统?”

当前的新陈代谢补救方法要求定期添加生长底物,以确保关键微生物繁盛,并且需要定期进行现场监测,生化调整和相关费用。

下一步是扩大系统规模并在现场进行试点研究。

Semprini设想了部署磁珠的几种可能性。一种选择是将珠子直接混合到受污染的地下材料中。另一个方法是在地下水流动的路径上挖一条沟,并用小珠填充,形成可渗透的反应性屏障。第三种可能性是将珠子包装到反应器中,一种简单的形式是可以放在孔中的网眼袋。

“每个人都喜欢这种系统的可持续性:我们可以在地下进行一些工作而无需太多维护吗?”森普里尼说。 “我认为我们已经实现了。”

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