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多环芳烃的环境污染是世界各国所面临的重大环境与公共健康问题之一,其对土壤的污染尤为突出,且污染程度和污染范围与日俱增。钢铁企业能源消耗较大,煤和焦炭的使用导致多环芳烃类污染物大量释放,因此钢铁企业周边环境中多环芳烃污染严重。
本研究以本溪钢铁企业周边地区土壤为研究对象,以土壤中多环芳烃为目标污染物,分析该地区土壤中多环芳烃的污染特征,利用非负约束因子分析法对该地区土壤中多环芳烃的来源和贡献率进行分析。结果表明:本溪钢铁企业周边地区土壤中多环芳烃污染较重,总多环芳烃的浓度在0.78-729.08mg,/kg;高环多环芳烃所占比例较大,四环以上的PAHs占总PAhs的79.00%;本溪钢铁企业周边地区土壤存在一定程度的健康风险,15种PAHs的毒性当量浓度平均值为3.41mg/kg,风险主要由5环和6环组分PAHs引起;该地区土壤中PAHs主要来源是工业燃煤和焦炭燃烧,其贡献率分别为40.81%和20.11%。
在对本溪钢铁企业周边地区土壤中PAHs污染特征分析基础上,以高环PAHs为唯一碳源进行高效降解菌的分离筛选,共获得8株高环高浓度PAHs降解菌。通过形态观察和分子生物学鉴定,B2、B3、B4、B5、B6和B8六株菌分别为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、考克氏菌(Kocuria sp.)和红串红球菌(Rhodococcus erythropolis)。根据各菌株的降解效果和特性进行复配,发现混合菌对PAHs的降解效果好于单菌,降解率可提高30%以上。
以本溪市PAHs污染土壤为修复对象,分析不同电场条件下微生物数量和PAHs降解率变化。研究发现:电场作用有利于微生物生长和PAHs的降解,在相同的电场条件下,极性切换处理土壤中微生物数量高于非极性切换处理,120d时电场+切换和微生物+电场+切换处理较空白和微生物处理分别提高4.07x105cfu/g和5.44x108cfu/g;极性切换处理的PAHs的降解率也高于非极性切换处理,各处理土壤中PAHs去除效果的大小顺序为:微生物+电场+切换>微生物+电场>微生物>电场+切换>电场>空白对照,较空白对照提高了10%-60%。
本研究成果将为有效预防和控制钢铁企业周边土壤中PAHs污染以及实施治理措施提供科学依据。