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生物表面活性剂在环境保护中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-10-14  浏览次数:777
核心提示:生物表面活性剂在环境保护中的应用

    随着工农业生产的迅速发展、人口的增长以及人民生活水平的提高,人类对化学品的使用越来越广泛,化工用品涉及到各领域和行业,而化学品在生产、储存、运输和使用等过程中将会对环境产生污染,从而危及人类的生活和健康,以及对各种生态系统构成直接或间接的威胁,因此环境保护问题日益受到重视。

    环境污染的来源主要有工业污染、农业污染、交通污染和生活污染,另外还有各种事故以及战争造成的污染。

    由于生物表面活性剂是由细菌、酵母或真菌生成的天然产物,其化学结构和物理性质相近或优于人工合成的表面活性剂,因而在环境污染治理方面,特别是对石油和有机溶剂类污染现场的生物补救,具有较大的应用潜能,如生物表面活性剂对淡水、海水以及地球生态系统毒性较低。另外生物表面活性剂对有毒杀虫剂的增溶和乳化作用也有利于在污染现场降解这些有害物质。

    环境中有植物、动物和微生物三大类生物,他们都可以使有机物质降解或转化成其他物质。微生物具有体积小、数量多、种类多、代谢活动旺盛,有催化污染物转化的各种酶系,所以微生物在环境保护中发挥着重要的作用。

    生物补救主要是利用天然存在的或特别培养的微生物在可调控环境条件下将有毒物质转化为无毒物质的处理技术。通过生物补救可以消除或减弱环境污染物质的毒性,减少污染物对人类健康和生态系统的风险。

    生物补救是目前重点研究的一种现场处理各种环境污染的技术,具有处理费用低,而处理效率高的优点。生物补救技术所能处理的污染物包括工业废弃物,如多氯联苯、三氯乙烯、五氯酚和二嚼英等;精练油产物,如航空燃料、柴油机燃料、汽油和苯、甲苯、乙苯、二甲苯等;多环芳烃、酸性矿废弃物、杀虫剂、无机重金属、原油和军用化合物’.如三硝基甲苯(TNT)等。生物表面活性剂由于能增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性,因而已

被用于生物补救技术,但目前还仅限于实验室研究阶段,尚未用于大规模的现场处理中。

    一些典型的有机物质,如脂肪烃类、苯系类、多环芳烃、卤代脂肪烃、卤代芳烃以及它们的衍生物、含氮芳香烃类、农药等均可以采用加氧酶进行降解转化。

    据报道,Pseudornonas aeruginasa在土壤中产生的生物表面活性剂,对有毒的有机化合物具有增溶作用,它可以增加土壤泥浆中六氯酚的溶解度和31%的提取率,如果将其与另一种人工合成的表面活性剂混配使用,可以达到41%的提取率。

    Bacillus产生的一种生物表面活性剂可以稳定地乳化杀虫剂肟硫磷,该表面活性剂还可以乳化与水不相溶的其他液态有机磷杀虫剂,但是它对固态有机磷杀虫剂、有机氯杀虫剂和烃类不具有乳化能力。Psendomonas cepacia能够产生一种生物表面活性剂,可以溶解不溶于水的除草剂2,4,5-三氯苯氧基乙酸,这种生物表面活性剂系统还可以乳化除氯酚之外的除草剂,并有助于其他有毒化合物的降懈。

    在采矿和造纸工业中,可以利用由Acinetodacter catcoaceticus产生的一种称为生物分散剂的阳离子多糖,它能够稳定矿物的水悬浮乳液而避免矿物的絮凝。

    Viscosin是P.fluorescens生产的一种脂肽化合物,它与Sur-factin有类似的表面性能,但它更容易生产和制备,所以有工业应用的价值。例如,含viscosin的无菌培养液可以作为农药的乳化剂。除此之外,已发现viscosin还对分枝杆菌和雏鸡支气管病毒有抑制作用。

    土壤污染是指当土壤环境中的污染物数量超过土壤自净化能力,或当污染物在土壤环境中的积累量超过土壤环境基准(或土壤环境标准)。土壤污染物的生物净化起主要作用的是那些依靠有机物生活的微生物,如细菌、真菌、放线菌等。有报道,前苏联弗鲁卡娃从汞苯污染的土壤中分离出假单胞杆菌属(Pseudomonas)K-62菌株,可以吸收有机汞和无机汞,并将其还原成金属汞。

    农药也是对土壤环境造成污染的主要污染源,在生物治理过程中常常选用培养能够分解某种农药的土壤微生物或土壤动物,以增加土壤的生物降解作用。如根固氮菌(rhizobium)可以将对硫磷迅速地还原为氨基对硫磷;枯草杆菌(bacillus subtilis)可以将杀螟松转化为无毒的代谢物氨基衍生物和去甲基衍生物,不转化为有毒的氧式代谢物。

    土壤受到重金属的污染是由于一些工业活动的结果,例如矿业、冶金、交通等。土壤中的重金属污染将导致一些严重的问题,这是因为重金属难以降解。在目前的研究中,有学者认为皂角苷是一种能较好地治理土壤中重金属离子Cd、Pb的生物表面活性剂,它能够在水溶液中将其络合,然后被生物降解。用于土壤中重金属离子处理的皂角苷的理想浓度为3%左右。

    石油也是对土壤环境造成污染的一个主要污染源,有关石油污染的生物处理在其他章节中已有论述。

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