Mikrobial Aktivitede Soil Değişikliklerinin Etkisi Bioremediation

Bioremediation ve Microbial Foundation

Biyoremediasyon, mikroorganizmaların metabolik yeteneklerini kullanır - bakteri, mantarlar ve okçular - topraktan, sudan ve sedisyondan kirleticiler çıkarmak veya ortaya çıkarmak için.Bu doğal süreç, petrol hidrokarbonları, klorlanmış çözücüler, pestisitler, ağır metaller ve patlayıcılar dahil olmak üzere çok çeşitli kirleticiler üretebilir.

Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, çevresel mühendisler ve remediasyon uzmanları toprak değişikliklerine dönüşür - mikrobiyomların mikrobiyom faaliyetleri için daha uygun bir ortam yaratmak için topraklara eklenmişler. Değişiklikler, besleyicileri, pH'ı, aerasyonu düzeltebilir, elektron bağışçılarını veya kabul edicileri sunar ve hatta faydalı mikroorganizmaları tartışır ve hatta pratik düşüncelerle tartışır.Bu makale, alandaki yaklaşımlara yönelik yaklaşımlar için daha uygun bir ortam oluşturmak için gerekli olan yöntemlerdir.

Mikrobiyo Aktivitesi: Bioremediation Engine

Anahtar Mikrobial Süreçler

Mikroorganizm iki birincil metabolik yol boyunca kirleticiler bozar: aerobik respirasyon (enerjiyi elektron kabulörü olarak kullanarak) ve anaerobik süreçler (tekrarlı, sulfate, demir veya karbon dioksit) Her yol, belirli petrol hidrokarbonları kırar, anaerobik dechlorin gibi bakterilere bağlıdır[Dönemli) ve DÖRT:2Rdococcus[DÜDÜDÜDÜDÜDÜye Olmayanlar)

Faktörler Mikrobial Aktivite

Toprakta mikrobiyal aktiviteyi kontrol eden birkaç çevresel faktör:

Soil değişiklikleri doğrudan bu faktörleri etkiler, biyoremedik performansı artırmak için onlara güçlü araçlar sağlar.

Mikrobiyo Aktivitesini Nasıl Geliştirir: Eylem Mekanizmaları

Soil değişiklikleri mikrobik büyümeyi ve işlevi teşvik etmek için birden çok mekanizma aracılığıyla hareket eder.En önemli yol yolları aşağıda belirtilmiştir.

Sorma Tamamı

Birçok değişiklik karbon kaynakları olarak hizmet eder, azot, fosfor ve mikronutrientler. kompost, manure ve yeşil atıklar, mikrobiyal kondüksiyonlar için sürekli olarak kullanılan besin tedariki sağlar.Inorganik gübreler (e.g., ammonium nitrat, süperfozofya) hemen besleyici artışlar sunar. Karbon-to-nitrojen oranı kritiktir; bir C: 25:1'in üzerindeki düşük oranda mikropiyon için idealdir.

Organik Karbon ve Enerji Kaynaklarının Belirlenmesi

Mikrobes büyüme için bir karbon kaynağı gerektirir. Kirlenmiş topraklarda, klorun kendisi birincil karbon kaynağıdır, ikincil bir karbon değişikliği ekliyor (örneğin, ortalık, sebze yağı veya lactate), recalterant bileşiklerinin büyümesini teşvik edebilir.

Soil Fiziksel Yapının İyileştirilmesi

kompost, biochar ve peat mos gibi değişiklikler, toprak agresyonu, porosity ve su tutma kapasitesini arttırır. daha iyi aerasyon aerobik mikropları desteklerken, pore alanı, mikrobiyo kolonizasyon için habitatlar sağlar ve onları graning predatörlerden korurum.

pH Buffering ve İnteme

Liming malzemeleri (örneğin, tarım lime, dolomitic lime) asitli topraklarda toprak pH'ı yükselterek bakteriler için daha uygun bir ortam yaratıyor. Tersine, elemental sulfur veya sulfurik asit alkalin topraklarda daha düşük pH artırabilir ve metal toksisitesini azaltır.

Elektron Donor / Kabul

Bazı değişiklikler, elektron bağışçıları (örneğin, acetate, mol) anaerobik süreçler için veya elektron kabul edicileri (örneğin, oksijeni hava azaltımı, nitrat, sulfate) belirli bozulma yollarına olanak sağlayan. Örneğin, biyostimülasyonu genellikle lactate veya sebze yağı gibi elektron bağışçılarını içerir.

Toxins'in Bağlanması ve İncelenmesi

Biyok hayvan gibi bazı değişiklikler, şeytani kirleticilerin yüksek yüzey alanlarına sahiptir, biyoyapabilirliklerini ve toksisitelerini mikroplara azaltabilir. Bu, aksi takdirde kesin olarak ortaya çıkabilecek ortamlardaki mikrobik popülasyonların kurulmasına izin verebilir.

Soil Değişiklikleri ve Mikrobial Aktivite Etkileri

Organik Değişiklikler

Komptan

Komplike organik madde, nemli maddelerde zengin, besleyici maddeler ve çeşitli mikrobik topluluk geliştirir, organik karbonu arttırır ve hızlı ayrışmadan dolayı kirliliği hızlandırabilecek faydalı mikroplar sunar.Araştırmalar, 50-20% oranında petrol kaynaklı topraklar tarafından hidrokarbon bozulmasını artırabilir. Ancak, kompost kalitesi yaygın olarak değişir; stabil bir C ile olgun kompresyona karşı kompresyon tercih edilir.

Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar Biochar

Biyokar, düşük oksijenli koşullarda pirolizallerin üretildiği için üretilir. Ayrıca, biyokript organik kirleticiler ve ağır metaller, toksisiteyi azaltın. Araştırma, biyokarların mikrobiyal aktiviteyi, proteinlerin büyümesini (kömülme kapasitelerini) ve genel olarak artan miktardaki artışları ve biyokütlelerin biyolojik çeşitliliğin artırılmasını sağlar.

Manure ve Biosolids

Hayvancılık (örneğin, kümes hayvanları, sığır) ve belediye biyosolidleri, mikrobik aktiviteyi hızla artıran besleyici değişikliklerdir. Mikrobiyotoksi ve fosforlar tedarik ederler, genel organizmaların büyümesini teşvik ederler. Ancak, bakım, egzersiz oranlarıyla alınmalıdır, patojen giriş ve ağır metal kirliliğinden kaçınmak için.

Yeşil Manure ve Kapak Ekleri

Taze bitki materyali, örneğin pever, alfalfa veya ryegrass gibi, yeşil manure olarak toprağa dahil edilir.Labile karbon ve azot sağlar, hızlı mikrobiyolojiyi teşvik eder.Bu yaklaşım genellikle mikro uyarı ile birlikte kullanılır. Yeşil manure decomes hızla, bu yüzden kısa vadeli biyoremedik projeler için en iyi çalışır.

Vermicompost

Vermicompost, organik atıklar üzerinde beslenme ile üretilir. İyi, bitki büyüme hormonlarında zengin, enzimler ve çeşitli mikrobiyal topluluk ile% 60-70 oranında organik kirleticilerin biyodüşüyü artırabilir (kaynak:0)Chemosphere, 2017[Dönemli topraklar)

Inorganik Değişiklikler

Malzeme

Tarım lime (kalcium karbonat), dolomitik lime (kalcium magnezyum karbonat) ve hidratlanmış lime (kalcium hidroxide) asitli topraklar nötralize etmek için kullanılır. Birçok endüstriyel kirletici (örneğin, kuyruklar, asitler) 5 altında pH'ı ağır bir şekilde kısıtlar.

Dükrü (Nitrogen, Phosphorus, Pyum)

Inorganik gübreler kolayca mevcut besinler sağlar. Yavaş-dönüşüm formülasyonları (örneğin, yüksek ammoni konsantrasyonu) TCE cometabolism için önemli bakterilerden kaçınmak için tercih edilir.

Clay Mineralleri

Bentonite, kaolinite ve montmorilloni toprak dokusunu ve eğitim değişim kapasitesini artırmak gibi Clay değişiklikleri ve mikrob film formlarını teşvik edebilir. Bazı çamurlar da mikrontrientler (örneğin, demir, manganese) mikro enzimler için konfaktör olarak hareket eder.

Zeolitler

Doğal zeolitler (örneğin, klor kaybının pırma veya leaching yoluyla azaltılması sırasında yavaş yavaş yavaş yavaş sürüm azot taşıyıcıları olarak hizmet edebilirler.

Surfactants

Çeşitli sentetik ve biyolojik sörfçüler, ham petrol gibi hidrofobik kirleticilerin biyoyakıtlığını artırabilirler.Kömürücüler genellikle sıvı yağlarla birlikte yapılır.

Mikrobiyo Topluluğu Soil Değişikliklerine Yanıtlar

Abundance ve Çeşitlilik Değişiklikleri

Toprak değişiklikleri genellikle toplam bakteri bolluğundaki hızlı bir artışa yol açıyor, genellikle haftalar içinde dolaşır veya gezir. Denaturing gradient jelphoresis (DGGE) ve sonraki nesil sequencing çalışmaları, yeni koşullara uygun organizmalara geçiş göstermektedir.[DGDGDGDGAR)[DGÖRT:0)

Özel Metabolik Pathways'in geliştirilmesi

Değişiklikler, gerekli kedi balığı genlerini içeren mikrobik grupları seçici olarak teşvik edebilir. Örneğin, nitrata (Dönetici) bir elektron kabulörü olarak eklenmiş bakterilere (örneğin, hidroksibik hidrokarbon bozulmasına ihtiyaç duyan) ek olarak, TCE-contaminated aquifer artışına sahip olan mikrobiyalizeler ([D))

Mikrobial Aktivitede Etkiler

Ortak aktivite göstergeleri toprak respirasyonunu (CO2 üretimi), dehidrojenaz aktivitesini içerir ve fluorescein diacetate (FDA) hidrolysis. Örneğin, kompresyona maruz kalan dizel-kontaminasyonla ilgili bir çalışma, basılmış olmayan kontrollere kıyasla iki kat artış bildirdi.

Soil Değişiklikleri Seçenmek ve Uygulamak için Pratik Bakışlar

Site Karakterizasyon

Değişim seçimi siteye özgü faktörlere bağlıdır: kirletici tür ve konsantrasyon, toprak dokusu, yerli mikrobik topluluk, pH, organik madde içeriği ve hidrogeoloji. Örneğin, düşük permeability ile zengin bir toprak, porosity (e.g., kum, kompre) besin olarak çok fazla besin sağlar.

Contaminant Chemistry

Bazı kirleticiler, organik kirleticiler için, önerilen kedilik aktivitesini teşvik eden belirli mikrobiyal yol yolları gerektirir. Metaller için, onları hareket ettiren değişiklikler (örneğin, biyokchar, lime, fosfat) genellikle kullanılır, ancak organik kirleticiler için, kedisi etkinleştiren siteler önceliklenir.

Uygulama Yöntemleri

Değişiklikler yüzey yayılması ile uygulanabilir (kampiyona kadar) enjeksiyon (küresel su vücutlarının eutrofikasyonuna neden olan sıvı değişikliklerine karşı değişiklikler yapılabilir.In situ applications, solid değişikliklerin teslim edilmesi zor olabilir. Yavaş-dönüşüm formları, yakındaki su vücutlarının eutrophikasyonlarına neden olan besinlerin bozulmasına neden olan besleyici artışlardan kaçınmak için faydalıdır.

Maliyet-Effectiveness

Organik değişiklikler genellikle maliyetle etkisizdir, özellikle de yerel olarak kaynaklanabilirlerse (örneğin, belediye komiserleri, ürün tarafından tarım) ancak ulaşım ve maliyetlerin arttırılması önemli olabilir. Biochar daha yüksek üretim maliyetlerine sahiptir, ancak uzun vadeli faydalar sunar (üresel gübreler, karbon sequestrasyon).Inorganik gübreler nispeten ucuzdur ancak tekrarlanan uygulamalara ihtiyaç duyabilir.

İzleme ve doğrulama

Etkili biyoremediasyon, kirletici konsantrasyonların düzenli olarak izlenmesi, mikrobiyal aktivite (respiration, enzim testleri, qPCR of fonksiyonel genler), ve toprak parametreleri (pH, nem, besinler) gözlemlenen eğilimlere yanıt olarak, hedef, negatif yan etkilerden kaçınırken, olumsuz yan etkiler korumaktır (örneğin, TCE dechlorinasyondan vinyl klorür).

Soil Değişikliğinin Sınırları ve Zorlukları

Toprak değişiklikleri önemli faydalar sunarken, panacea değiller. Birkaç zorluk yönetilmelidir:

Değişikliklerin ve uygulama protokollerinin bakımı bu sorunların çoğunu azaltabilir.

Future: Bioremediation için Gelişen Değişiklikler Teknolojileri

Araştırma daha etkili ve hedefli toprak değişiklikleri geliştirmeye devam ediyor. Birkaç umut verici yön traksiyon kazanıyor:

Bioaugmentation-Biostimulation Hybrids

Belirli bir mikrobiyal suların eklenmesi (biyomsuzluk) ile optimize edilmiş değişikliklerle (biyomülasyon) her yaklaşımın sınırlılığını tek başına karşılayabilir. Örneğin, mikroplar ve substratı kirletebilir. Alanlar bu yaklaşımı hızlandırır.

Nanoteknoloji-Enabled Değişiklikler

Örneğin, nZVI, mikrobiyal kontraseptörler için elektron bağışçıları olarak çalıştırılabilir ve nanomalzemelerin çevresel kaderi ve toksisiteleri için mikrobiyal bileşikleri temin edebilir. Örneğin, nZVI, korozyon ürünlerini (Fe2+, H2) mikrobiyal dechlorinatörler için elektron bağışçıları olarak hizmet edebilir.

Fonksiyonelleştirilmiş Biochar

Mühendisli biyokarlar (örneğin, bu tasarlanmış biyokütme ve kontraseptifikasyonu teşvik etmek için demir ile veya hareketsiz hareket etmek için fosfat ile) aynı anda birden fazla kirleticiye ve yüksek metallere (kaynak:0Environment & Conture; Teknoloji, 2018[Döneticileri değiştirebileceğine göre).

Yavaş-Release ve Hedefli Teslimat Sistemleri

Polimer destekli gübreler, biyodegrad edilebilir granüller ve kontrollü-dönüşüm matrisleri sürekli beslenme teslimatına izin verir. Bu, uygulamaları ve çevresel kayıpları azaltır. Bazı ürünler sadece belirli kirleticiler veya mikrobiyal aktivitenin varlığında serbest bırakmak için tasarlanmıştır.

Bütünleşik İzleme ve Adaptif Yönetim

Gerçek zamanlı biyosensors ve uzaktan algılama, toprak değişikliklerini daha dinamik yönetime olanak sağlar. Sürekli olarak anahtar parametreleri (örneğin, toprak gazında uçucu organik bileşikler, oksijen, kırmızıox potansiyel), operatörler yakın zamanlı olarak değişebilir ve maliyetleri azaltır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Toprak değişiklikleri biyomalzeme sırasında mikrobiyal aktiviteyi artırmak için vazgeçilmez araçlardır.Gülme bezi tedarik ederek, toprak yapısını geliştirmek, pH'ı rahatlatmak ve habitatları sağlamak, mikroorganizmalar ve lime gibi organik olmayanlar oluşturmak için uzun vadeli faydaları sağlamak.Bu tür değişiklikler, site koşullarını, kirletici bir kimyayı ve mikrobiyolojileri geliştirmek için tasarlanmıştır.

Başarılı biyoremediasyon, uygun değişiklikleri birleştiren, dikkatli bir uygulama ve devam eden izleme gerektirir. Doğru bir şekilde uygulandığında, toprak değişiklikleri temizlenebilir, maliyetleri azaltır ve kontraseptif siteleri verimli bir şekilde geri yüklemektedir. Alan ilerlemeleri olarak, belirli kirleticilere ve site koşullarına uygun şekilde yapılan özel değişiklikler geliştirilmesi mikro-taptif remediasyon yeteneklerini genişletmeye devam edecektir.

Biyoremedik ve toprak değişiklikleri hakkında ek okuma için, [[Dönetici:0)EPA'nın remediasyon teknolojisi gerçek çarşaflar) ve BİLMİŞT:2) BilimDirect toprak değişikliklerine genel bakış).