时间:2023-02-28 15:34:40
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1.2温度和pH温度能影响蛋白质和核酸等微生物细胞组成物质的性质,以及通过影响酶活性进而影响细胞内生物化学反应速率。过高或过低的温度,都不利于微生物的生长繁殖及对底物的降解速率。通常情况下,30~40℃时微生物对石油烃的降解速率最高。pH可通过影响微生物中酶的活性,细胞膜的渗透性,代谢过程等影响微生物的生命活动。油中不同微生物适宜生长的pH值范围不同,其大多数微生物适宜在中性或偏碱性的环境中繁殖。张楠研究了假单胞菌属(Pseudomonas)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、博德特氏菌属(Bordetel-la)各自降解油适宜的pH和温度,结果显示,pH值分别为7.8,7.0,6.0;温度分别为32~35℃、30~35℃、30~34℃。可见环境中存在着不同的可降解油的微生物,且pH值和温度的变化对不同微生物的降解效率会产生影响。郭晓燕等做了进一步研究,利用正交实验分析了一株黄杆菌属在降解油中,温度、碳源、氮源、pH值4种因素对油降解率的影响大小,结果依次为,温度>葡萄糖浓度>硫酸铵浓度>pH值,表明了温度在微生物降解油过程中的重要性。为了提高油生物去除率,需要营造适宜的温度和pH环境,而最适温度、pH与选择的降解菌种类以及具体的降解条件密切相关。
1.3溶解氧和水分大多数能降解油的微生物是好氧的,对氧的利用是制约微生物降解油的影响因素之一。水分则是微生物细胞的主要组分,微生物的生长代谢离不开水分的参与;但过高或过低的水分含量都不利于生物反应的顺利进行,环境中应保持适宜的水分含量。如油进入土壤后会严重影响其通透性,需改善土壤环境,以增加土壤中溶氧量及水分含量,从而促进油的生物降解。
1.4表面活性剂表面活性剂能通过降低油水界面张力,改善油/水与微生物细胞界面的接触行为,以及增加石油烃在水中的溶解度,加快微生物细胞对油类底物的利用速度。王九研究了阴离子型(十六烷基三甲基溴化铵)、非离子型(Tween-80)和阳离子型(十二烷基苯磺酸钠)3类表面活性剂对油生物降解的影响。结果发现,阴离子和非离子型能促进液压油的生物降解,其生物降解度分别达72%和77%;阳离子型可能由于本身具有的杀(抑)菌功能,反而抑制了液压油的生物降解,其生物降解度仅为3%。他还指出,阴离子和非离子型在水中的含量处于临界胶束浓度状态以下时,随着其含量增加,液压油的生物降解度也不断增大,但其含量超过临界胶束浓度后对促进油生物降解的能力降低。这说明表面活性剂的加入量不是越多越好,需根据实际情况适量添加。已有文献报道证实生物表面活性剂能促进油生物降解。Lai等则对比了生物表面活性剂(鼠李糖脂、枯草菌脂肽)和化学表面活性剂(Tween-80、TritonX-100)对促进土壤中石油烃降解的效果,结果发现生物类表面活性剂对石油烃的去除效果明显好于化学类表面活性剂。生物表面活性剂具有化学合成表面活性剂的某些功能,且自身可被生物降解、环境毒性小、无二次污染,使其在今后的油污染生物修复中具有极大的应用潜力。生物刺激修复具有操作简单、费用低、环境影响小等特点,但在实际应用中还应综合考虑多种环境因素的协同效应,以期达到更好的修复效果。Ay-otamun等在对石油烃污染土壤进行生物刺激修复时,综合考虑了几种环境因素的作用,在每公顷施肥4.7~12.5t,维持pH在5.0~6.0、含水率4%~19%,每周耕作2~5次的条件下,修复36d使土壤中石油烃去除率达到了50%~95%。油大多组分生物降解能力差,单纯依靠改善外界环境,增强土著微生物活力,难以将其完全降解。因此,还需要采用更为有效的生物强化修复法。
2生物强化修复法生物强化修复是利用
生物技术、工程学、环境学、生态学等手段来获得高效降解菌种(群),提高底物和微生物接触机会以促进污染物高效降解,其关键在于获得能高效降解油的菌种(群)。
2.1油高效降解菌种的分离当前通常采用增加环境选择压力的方法,从土著微生物中筛选油降解菌并研究其降解特性,再驯化成适应性强、降解效能高的菌种,或者组建高效降解菌群重新投入环境中。近年来,已发现能降解矿物油中某些烃类的微生物共约100余属200多种,分属于细菌、放线菌、酵母菌等,其中研究较多的是细菌,约占40个属。污染的土壤和水体环境中通常存在大量可以降解油的微生物,可作为菌种分离来源,
2.2高效降解菌种(群)强化修复的应用Chanthamalee等将筛选出的戈登氏菌用于修复船用油造成的海水污染,经过5d的修复,测得含油量为100~1000mg/L的海水生物降解率达到42%~56%,而仅含有土著细菌的油降解率仅为10%。但单一菌株能降解油中的组分有限,而构建高效降解菌群利用其协同效应,可以降解油中多种组分,是提高矿物油生物降解性的重要手段。张楠等从石油污染土壤中分离出4株降解菌,探讨了4株菌的相互抑制作用和协同效应;结果表明,4株菌无抑制作用且有显著的协同效应,组成的同生菌群比单一菌株降解HVI500矿物基础油的能力更强。Lee等也曾向油污染土壤中投加马红球菌(Rhodcoccus)、假单胞菌(Pseudomonas)和鞘氨醇单胞菌(Sphin-gomonas)的混合菌群,180d后,测得土壤中石油烃去除率达到54%。但高效菌群组合的机制还需进一步探索研究,以便在不同的污染环境下,快速的组建高效降解菌群,及时有效的提高油生物去除率。由于环境因素对微生物代谢繁殖影响较大且难以控制,可能导致投加的高效降解菌种(群)数量和活性迅速降低,无法达到预期修复效果。因此生物强化修复还可与生物刺激修复结合使用,尽力构建微生物适宜的生长降解环境,保证微生物旺盛的新陈代谢,提高生物强化修复效果。当前,向油污染区域投加高效降解菌种(群)后,对菌株(群)进行强化修复的中间过程还尚不清楚;但在石油烃污染土壤生物修复中,已有研究报道利用T-RFLP、PCR-DGGE等微生物分子生态学技术,分析研究降解菌株(群)发挥作用的过程、土壤微生物群落的结构以及降解菌株(群)与土著微生物的相互作用,为生物强化修复中高效降解菌的筛选、修复过程的优化以及修复效果的评估提供了重要依据。今后,在油污染生物修复中也可引入微生物分子生态学技术,以便深入了解整个修复过程。
二加强我国环境科技的创新,促进节能减排技术发展的措施
1企业要从自身做起
提升技术创新,减轻对环境的压力企业在现阶段,要从自身的发展方向做出改变,减少对污染行业的投资,转型发展,积极布局新产业,加大技术研发和投资力度。在节能降耗方面,要舍得投资,企业的发展,不能只顾经济利益,而忽视社会环境的效益和价值。在生产加工制作过程中,要落实环境保护的理念,从基层员工到企业领导,都要认真贯彻执行国家的相关环境保护政策。
2提高对环保科技基础能力的建设
环境的保护和治理工作,是一项长期系统工程。在基础性技术研究方面,国家要加大投入力度,落实相关的扶持政策,逐步建立起基础性的环境保护科技支撑体系。从基础性的环境保护入手,减缓目前阶段环境污染的进程,为未来环境治理工作赢得时间。
3建设环境技术管理体系
对于环境技术管理,国家在这方面,加强管理体系的建设,从中央层面到地方各级政府,要建立环境技术管理体系,优化环境技术管理的程序。环境保护工作的开展,需要各级政府的支持,而良好的环境技术管理体系,对于帮助企业更好的落实相关政策,鼓励企业进行产业结构优化调整,有着非常重要的作用。
4推广清洁生产清洁
生产标准能实现循环经济的运行,对生态工业园区的建立和对企业清洁生产能力的审核都发挥着重要的作用;与此同时,还能推进我国的节能减排的工作。在这方面,政府要加大支持和引导力度,积极鼓励企业加工生产的转型。
5加强对绿色科技的研究和扶持
引进并消化国外先进的环保管理理念、经验和技术,例如可再生能源技术、能源替换技术、再利用和再循环技术、废物无害化处理技术等先进技术,再将其运用到中国这个巨大的节能市场,相信能为我国的环保技术的创新和节能减排做出巨大的贡献。
2降低融雪剂环境影响的对策
2.1是要渣类物质替代融雪剂我们应积极学习国外先进经验,在进行机械除雪之后应该于道路上铺撒一层碳渣或者粗砂,在起到防滑作用的同时来可以让这些渣类物质吸收热量,从而有利于积雪更快融化。使用之后的碳渣可以随即铲入道路两旁的绿化带中,起到改善土质的作用。
2.2转变融雪剂的使用方式科学的使用化学融雪剂能够在很大程度上避免其给环境造成的危害。其一是融雪剂使用时机的选择,化学融雪剂通常来说可以选择在雪前与雪后两个阶段喷撒:在下雪前喷撒融雪剂,能够阻止雪落之后在道路上结冰,其优势在于能够减少化学融雪剂的施用量,提升除雪效率,在降低成本的同时减少其对环境的影响;在下雪之后喷撒融雪剂时必须要结合降雪大小以及天气情况,避免浪费。其二是应该选择不同除雪手段共用的办法,首先选择铲雪车对大面积的积雪进行铲除,之后使用较少的融雪剂避免道路结冰,在喷撒融雪剂的过程中要尽量选择合理的位置,同时设置好围栏,避免化学药剂渗入绿化带的土壤中。
2.3做好城市基础设施的防护一方面在城市道路建设过程中应该选择韧性较好不容易老化的透水沥青,这样能够在很大程度上帮助我们处理好因化学融雪剂对道路产生的结构损坏,另外还能够节省道路修补成本。做好钢筋混凝土建筑的防锈蚀保护,比如说可以选择混凝土引气剂,增强混凝土的抗冻性,或者可以减少水泥用量,增加粉灰的用量,积极开发出抗渗性高的混凝土。另一方面应该加强道路两旁绿化带的防护措施,尽可能避免化学融雪剂渗入到绿化带中,或者可以在道路两旁种植一部分耐盐性较高的植被。
2.4用铵盐与硝酸盐替代氯盐氯盐类物质能够有效降低冰点性能,而亚硝酸钠也能够起到这一作用,亚硝酸钠作为一种阻锈剂,不仅能够发挥出降低冰点的功能,还可以有效避免钢筋生锈。虽然硝酸盐与铵盐的性能略低于氯盐,但是当这些物质溶于水之后会形成氨水和碳酸混合液,这种溶液的pH值为7,属于弱碱性,不会对人体健康与植物生长产生危害,同时能够起到融雪作用,可谓一举两得[2]。
2.5积极开发新型环保融雪剂应尽快出台更加完善化学融雪剂质量标准规范,出台相关的法规对融雪剂的生产、检验以及使用进行明确的规定;进一步加强新型环保高效融雪剂的开发和研制工作。
我国的农村化进程有两个明显的特点:一是优先增长和依托工业的现代化农业快速,二是居民在空间分布上迅速集中。
这使农村的产业结构从和谐型转变成自然危害型,农村原有的具有强大环境自净能力的自然循环被破坏,原本可以自然消纳的生活污染物因超出环境自净能力成害。
不仅如此,农村的各类环境污染也呈现出与城市污染迥异的特点。农业生产导致的面源污染具有排放主体分散、隐蔽,排污随机、不确定、不易监测。这使得对面源污染的管理存在成本过高,因此存在着只能对受害地监测,很难监控排污源的现状。
我国的环境管理体系是建立在城市和重要点源污染防治上的,对农村污染及其特点重视不够,加之农村环境治理体系的发展滞后于农村现代化进程,导致其在解决农村环境问题上不仅力量薄弱而且适用性不强。
目前,我国的农村环境管理体系呈现以下特点:环境立法缺位、农村环境管理机构匮乏、环境保护职责权限分割并与污染的性质不匹配、基本没有形成环境监测和统计工作体系。我国目前的诸多环境法规,如《环境保护法》、《水污染防治法》等,对农村环境管理和污染治理的具体困难考虑不够。例如,目前对污染物排放实行的总量控制制度只对点源污染的控制有效,对解决面源污染问题的意义不大;对诸多小型的污染监控,也由于成本过高而难以实现。而未建立农业和农村自然资源核算制度。资源家底不清,对自然这样的利用动态缺乏真实的了解,不能不是我国生态环境趋于恶化的一个基本原因。
另外,农业技术的选择缺乏环境政策制约机制,农业技术推广体系几乎失效:20世纪80年代中期开始的农业技术服务体系改革是以减少农技推广经费和鼓励自我创收为特点的。由于得不到足够的财政拨款,农技推广系统不得不从事与业务无关的经营活动以获取收入,包括卖化肥和农药等。由于激励不相容,导致一些推广人员对指导农民提高农药和化肥使用效率缺乏积极性,以致化肥、农药不合理施用情况一直在加剧。
2、财政渠道的资金来源不够,导致污染治理不力。
城乡分治战略使城市和农村间存在着严重的不公平现象。具体到环保领域,主要指城乡地区在获取资源、利益与承担环保责任上严重不协调。长期以来,污染防治投资几乎全部投到工业和城市。城市环境污染向农村扩散,而农村从财政渠道却几乎得不到污染治理和环境管理能力建设资金,也难以申请到用于专项治理的排污费。
由于农村土地等资源产权关系不明晰,致使农村的环境资源具有一定的“公共属性”,造成几乎没有有效的手段,对农业生产中收益大于私人收益的部分给予一定补偿,对社会成本大于私人成本的部分收取一定费用,实际上鼓励了农村居民采用掠夺式生产方式。2003年后执行的新的排污费制度在集中使用上仍然没有考虑农村污染的治理。
由于环境保护尤其农村环境保护本身是一项公共事业,属于责任主体难以判别或责任主体太多、公益性很强、没有投资回报或投资回报率较小的领域,对社会资金缺乏吸引力,政府必须发挥主导投资作用。尽管国际上各种市场化的实践很活跃,但没有哪个国家的政府不发挥主导投资责任和作用。
另外,目前我国在实施农业和农村环境保护建设项目上,还存在着资金分散、重复建设和“自上而下”的决策等现象。例如,面源污染的治理资金分散到农业、水利、环保等部门,导致一个需要环环相扣才可能行之有效的治理方案变成各部门步调不一致的局部行动,自然效果不佳;由于采用“自上而下”的决策机制,在目标最大化的激励下,对于能增加政绩的公共服务,呈现出一种较高的供给热情。而人居环境基础设施这样没有进入地方官员政绩考核体系的公共服务,即便农民已经有了需求,也很难提到地方政府的操作层面上来。
3、扶持措施不力,导致农村污染治理的市场化机制难以建立。
我国对城市和规模以上的工业企业污染治理,制定了许多优惠政策:如排污费返还使用,城市污水处理厂建设时征地低价或无偿、运行中免税免排污费,规模以上工业企业污染治理设施建设还可以申请用财政资金对贷款贴息等。而对农村各类环境污染治理,却没有类似政策。由于农村污染治理的资金本来就匮乏,建立收费机制困难,又缺少扶持政策,导致农村污染治理基础设施建设和运营的市场机制难以建立。
4、治理模式不适,导致农村污染治理效率不高。
农村的三类环境污染,套用解决城市污染和规模以上工业企业污染的主要手段——末端治理——都存在技术、经济障碍。除了面源污染难以收集污染物外,其它类污染用末端治理常会出现既治不起,也治不净的情况:规模以上工业企业的污染治理由于其污染排放的集中性、污染物相对的单一性和企业经营相对的大规模等特点,末端治理在多数情况下是适用的甚至惟一的。而农村的生活污染、乡镇企业污染以及集约化畜禽养殖场污染,采用末端治理则会因为污染治理设施建设和运行的最小经济规模限制以及高折旧率限制而不可行。
农村的三类环境污染问题
农村环境作为城市生态系统的支持者一直是城市污染的消纳方。近年来,我国在城市环境日益改善的同时,农村污染问题却越来越严重,在工业化、城镇化程度较高的东部发达地区的农村尤为突出。各种污染不仅威胁到了数亿农村人口的健康,甚至通过水、大气污染和食品污染等渠道最终到城市人口。本文重点东部发达地区现代化进程中的典型污染问题并提出未来在全国层面上的对策。
——编者
1、现代化农业生产造成的各类污染。
我国人多地少,土地资源的开发已接近极限,化肥、农药的施用成为提高土地产出水平的重要途径,加之化肥、农药使用量大的蔬菜生产发展迅猛,使得我国已成为世界上使用化肥、农药数量最大的国家。
化肥年使用量4637万吨,按播种面积,化肥使用量达40t/km2,远远超过发达国家为防止化肥对土壤和水体造成危害而设置的22.5t/km2的安全上限。而且,在化肥施用中还存在各种肥之间结构不合理等现象。化肥利用率低、流失率高,不仅导致农田土壤污染,还通过农田径流造成了对水体的有机污染、富营养化污染甚至地下水污染和空气污染。目前,东部已有许多地区面源污染占污染负荷比例超过工业污染。
农药年使用量约130万吨,只有约1/3能被作物吸收利用,大部分进入了水体、土壤及农产品中,使全国9.3万km2耕地遭受了不同程度的污染,并直接威胁到人群健康。2002年对16个省会城市蔬菜批发市场的监测表明,农药总检出率为20%~60%,总超标率为20%~45%,远远超出发达国家的相应检出率。这两类污染在很多地区还直接破坏农业伴随型生态系统,对鱼类、两栖类、水禽、兽类的生存造成巨大的威胁。化肥和农药已经使我国东部地区的水环境污染从常规的点源污染物转向面源与点源结合的复合污染。
由于大棚农业的普及,地膜污染也在加剧。近20年来,我国的地膜用量和覆盖面积已居世界首位。2003年地膜用量超过60万吨,在发达地区尤甚。据浙江省环保局的调查,被调查区地膜平均残留量为3.78t/km2,造成减产损失达到产值的1/5左右。
2、由于小城镇和农村聚居点的基础设施建设和环境管理滞后产生的生活污染。
小城镇和农村聚居点的生活污染物因为基础设施和管制的缺失一般直接排入周边环境中,造成严重的“脏乱差”现象:每年产生的约为1.2亿吨的农村生活垃圾几乎全部露天堆放;每年产生的超过2500万吨的农村生活污水几乎全部直排,使农村聚居点周围的环境质量严重恶化。
尤其值得注意的是,在我国农村现代化进程较快的地区,这种基础设施建设和环境管理落后于经济和城镇化发展水平的现象并没有随着经济水平的提高而改善,其对人群健康的威胁在与日俱增。3、乡镇布局不当、治理不够产生的污染。
受乡村的深刻,工业化实际上是一种以低技术含量的粗放经营为特征、以牺牲环境为代价的反积聚效应的工业化,村村点火、户户冒烟,不仅造成污染治理困难,还导致污染危害直接。,我国乡镇企业废水COD和固体废物等主要污染物排放量已占工业污染物排放总量的50%以上,而且乡镇企业布局不合理,污染物处理率也显著低于工业污染物平均处理率。