【前沿技术】可实现对氯代物完全解毒的厌氧降解菌剂

微生物修复技术起源于上个世纪七十到八十年代，而它的第一次崛起是在年美国阿拉斯加海湾石油泄漏中，这项技术对于无法使用常规手段去除的残留原油的有效处理，并使这次漏油在很多区域的潜在生态影响从25-35年大大缩短到了5-10年。此后，生物修复技术得到了政府环保部门的认可，并因其具有成本相对低廉、一般不会造成二次污染等优势，开始被多个国家用于土壤、地下水、地表水、海滩、海洋环境污染的治理。

生物修复分为生物衰减、生物刺激和生物强化三种。其中，向污染场地中添加菌剂以加速修复的技术被称为生物强化，在海外市场上被广为应用。从九十年代至二十世纪早期，北美市场上所出售的土壤地下水修复菌剂主要是一些土壤中的常见菌，用于在好氧条件下降解石油化合物。因为从业者对污染物代谢的生化机理理解不充分，造成生物降解的过程难以监控，又因为污染场地的条件远比进行实验室条件复杂，特别是随着生物降解的进行，场地中的氧气往往被耗尽，微生物代谢无法继续。所以，在较长一段时间内，微生物土壤修复技术虽有不少成功案例，但也多被质疑。直到厌氧生物脱氯逐渐替代了好氧降解石油化合物成为了北美工业界生物强化技术的主流，这项技术才真正地在环保市场上站稳了脚跟。

首先，大家对生物修复，特别是厌氧生物修复技术的典型判断一般是这样的：

1）慢！

2）作(zuō)！

那么这两个判断是否正确？

对于修复速度，微生物降解的当然比不上土壤淋洗或者原位氧化，所以这项技术可能会不适用于城市中心商业用地的快速修复。但如果是针对化工厂停产搬迁所留下来的毒地，一般的环境修复工程周期为1-3年，那么生物修复完全可以在这样的一个时间段内获得显著的收效。

以北美著名的生物修复公司SiREM的项目为例，该公司在美国俄勒冈州的一个三氯乙烯（TCE）污染场地投放了KB-1®（一种去除三氯乙烯的脱氯菌剂），在六个月内实现了98%的降解。虽然根据场地性质和污染情况的不同，降解周期会有所变化，但是我们还是能看到不少类似于这样的成功修复的例子。

生物强化技术还可以和化学还原、渗透反应墙、气相抽提等多种方法同时使用，缩短修复工程周期。我们再来看一个来自美国怀俄明州的案例。在一个三氯乙烯泄漏场地，修复公司首先通过水力压裂向土层中注射了化学改良剂和电子供体，再向场地中投放了KB-1®。工程开始后13个月，三氯乙烯的去除率达到了95%以上。通过向场地中投放三氯乙烯降解菌，该场地的修复过程比预期加快了10年。

 向污染场地实施KB－1®后三氯乙烯在十三个月内被成功降解

另外，在混合菌剂中，降解一个有机物很多情况下都是一个团队作业，所以这样的产品比传统的单一菌株要强壮很多，并且可以解决菌株只能降解环境中单一污染物的问题。再次以降解氯乙烯化合物的菌剂为例，Dehaloccocoides是目前所知唯一一种能够代谢二氯乙烯最终生成无毒产物乙烯的厌氧微生物，而它的生长依赖于其它细菌提供营养物质，或者消耗环境中的氧气以营造适合厌氧菌生长的条件。同样以SiREM公司的菌剂为例，因为是混合菌群，这个产品不仅可以降解氯乙烯化合物，还可以降解氯乙烷化合物，并且在低温条件下或者酸性地下水和土壤中也可使用。

大家也许要问，为什么要反复地提氯乙烯呢，它的修复很困难吗？

氯乙烯化合物，特别是三氯乙烯（TCE），在上个世纪70-80年代常被用于干洗剂、化工合成中间品和金属去污剂等等，是一种地下水中广泛分布的污染物。三氯乙烯是中国地下水中最常检出的有机污染物之一，可引起“三致”作用（致癌，致畸，致突变）。它在自然界中的天然代谢物一氯乙烯毒性最大，是一种已被证明的致癌物。即便如此，国内三氯乙烯的用量和产量居高不下，储存罐泄漏的事故也时有发生。氯乙烯化合物因为低溶解度、高沸点等特性，被归类于最难去除的污染物之一。目前国内对氯乙烯污染场地主要的处理方式是气相抽提，活性炭吸附，或者原位氧化／催化还原法。这些工程一般斥资巨大，更因为氯乙烯的密度比水大，经常污染较深的含水土层，场地调查的难度较大，所以在很多的场地中，修复工程需要延期或者反复进行。相较于这些方法，生物强化法的优势是成本低廉，仅为传统物理化学法的30%-50%；菌剂只需一次实施，并且对土壤和地下水的化学和生物结构影响最小。

进一步说，厌氧菌剂相对于之前普遍于北美市场的好氧菌剂有什么优势呢？

因为地下水中普遍含氧量低，使用厌氧菌剂避免了向含水土层中注射氧气的工序；同时，厌氧微生物普遍生长缓慢，相对好氧微生物来说，造成土壤微生物阻塞的概率大大降低。另外，这些厌氧菌剂普遍都是从场地中直接富集而来，因而有效地保存的原生菌群的多样性。这样得来的菌群可以有效抵抗环境中各种复杂条件的冲击，有效地进行生物降解。

全球脱氯菌剂的主要生产商

氯乙烯化合物的厌氧降解微生物菌剂自二十一世纪初被商业化，现已在北美被普遍使用，并逐渐受到其它国家认可。之前提到的加拿大SiREM公司的脱氯菌剂除了加拿大和美国以外，已被销售于六个欧洲国家，两个亚洲国家，南非和澳大利亚。这个公司的主打产品，KB-1®诞生于基廉奖（加拿大最高科学奖）获得者多伦多大学教授Elizabeth Edwards的实验室，而SiREM这个十五年前只有三个人的小公司，发展到了今天二十多人的团队。SiREM除了培养和销售KB-1®以外，更致力于新型菌群的研发。他们近期和多伦多大学联合开发的产品KB-1®plus可以保证菌剂在非最优条件下依然保持降解活性，增强了该公司菌剂产品在污染场地中的普遍适用性。

SiREM公司的产品销售地区