Organik Kirişmelerin Soilden Çıkarılmasının Rolü

Biyoremediasyon, modern çevresel restorasyonun temel taşı olarak ortaya çıktı, tehlikeli bileşikleri organik kirleticilerle kirleten topraklara dönüştürmek için doğal ve maliyet-malzeme yolu sunmak. Sık sık sık kirleticiler veya konsantre olan kirleticilerin aksine, biyoremedikler, pestisitler ve polikromatik hidrokarbonlar ve arkeoloji uygulamaları, toksik maddeler (PAHs) Bu biyolojik olarak tahrik edilen süreç özellikle de petrol kirliliğini etkileyen temel ilkeler için etkilidir.

Organik Kirişçiler Soil'de Neden Sürekli

Organik kirleticiler, kimyasal doğası gereği, doğal bozulma süreçleri karşı koyabiliyor. Birçokları Hidrofobik, organik maddeye sıkı sıkı sıkı sıkı sıkı sıkı sıkı sıkı sıkı sıkı sıkıca bağlı ve mikrobiyolojilere erişimin sınırlı olduğu yerlerdeki dirençler, bu bileşiklerin devam etmesi, uzun vadeli kirliliğin, biyokömürülmelerin biyolojik etkilerin biyolojik olarak artmasını sağlamak gibi, biyoküresel olarak daha fazla artış gösteriyor.

Zorluk doğal değerlendirmedir - yerli mikropların kirleticilerin yok edilmesi - genellikle bu süreci düzenleyici temizleme hedefleri ile karşı karşıya kalmak için çok yavaştır. Bioremediation bu süreci, çevresel koşulları optimize etmek veya belirli mikroorganizmaları yükseltmek için kritik bir şekilde hızlandırmaktadır.

Organik Kireçler için Anahtar Mikrobiyo Mekanizmaları

Metabolik Yollar ve Enzymatik Rezmalar

Mikroorganizm öncelikle iki tür metabolizma yoluyla organik kirleticiler ortadan kaldırır: katabolizm (enerji ve karbonu çıkarmak için molekülleri kırar) ve ko-metabolizm (örneğin, mikrobenin başka bir bileşikte bozulması için) ve xtilojen bileşikler gibi.Dehalojenler, klor atomik maddelerdeki bakteriler, genellikle kloral maddelerdeki bakterilerden kaynaklanan kloral sıvılar, sıvı yağdırır.

Cometabolism özellikle tek bir karbon kaynağı olarak hizmet edemeyen kirleticiler için önemlidir. Trikozenide (TCE), örneğin, yüksek lisanslama mikropulması nedeniyle, methane monooxygenase üreten birincil substratı beslemekle birlikte devam edebilir.Bu enzim, anti-etabolizmin kloralize edilmesi için yaygın olarak kullanılan ve mikrobeye kadar karbon sağlar.

Aerobik vs. Anaerobik Degradasyon

Oksijenin kullanılabilirliği, terminal elektron kabulörü olarak adlandırılan birincil bir belirleyicidir ve oksijenaz enzimleri - özellikle de permeable topraklar ve düşük kirletici yüklerle siteler için, biyotörüntü (neden akrepler) oksijeni en hızlı şekilde uyarabilir.

Ancak, kloralize çözücüler (örneğin, klor atomları hidrojenle değiştirmek, karbon tetraklorid) genellikle daha az konsantre ürünlere yol açabilir, sonunda diğer elektron kabul edicileri (örneğin, mikroorganizmalar) ile rekabet etmek, klor atomlarını hidrojenle yerine getirmek önemlidir.

Yaygın Organik Contaminant Sınıfların Biyodegradability of Common Organic Contaminant classes

Tüm organik kirleticiler mikrobiyal saldırıya eşit derecede hassas değildir. Genel eğilimler şunları içerir:

  • [FONT:0)Petroleum Hidrokarbonlar[[Dönetici: 1) Yüksek derecede aerobik koşullar altında yüksek derecede biyodegrad edilebilir; alkanes çevrim ve polikli bileşiklerden daha hızlı bir şekilde daha yüksek.
  • [FONT=0)Chlorinated Diesels[[Dönetici: 1) Yeniden girişli dechlorinasyon (anaerobik) veya aerobik oxidasyon (örneğin, TCE co-metabolism).
  • [FONT:0]Pesticides[[Döneticiler): Yaygın olarak; organofozlar ve karbamatelar genellikle hassastır, organochlorines (e.g., DDT, dieldrin) recalcitrant ve özel sular veya kombine stratejiler gerektirir.
  • [FONT=0)Poly Çevrimsel Aromatik Hidrokarbonlar (PAHs)[Dönetici:0) Düşük çözünürlük ve karmaşık ring yapıları nedeniyle dirençlidir.
  • [FONT, RDX)[FONT, RDX)[Uygunlar altında dönüştürülebilir, ancak tam mineralizasyon zorlanır; genellikle endişelendirilebilecek sınırların sonucu.

In-Situ vs. Ex-Situ Bioremediation: Doğru Yaklaşımı Seçin

Toprak yerinde tedavi etme kararı (örneğin) veya başka yerlerde (ex-situ) tedavi etmek, site özellikleri, kirletici derinlik, toprak geçirgenliği, düzenleyici gereksinimler ve maliyet.

In-Situ Bioremediation Techniques

Insitu yöntemleri, büyük, kirli siteler için onları çekici hale getirmek için kazı maliyetlerini ve kesintilerini önlemek için kaçınır. Common teknikleri şunları içerir:

  • [FONT:0]Bioventing[DÜDÜT:1) - Low-flow hava enjeksiyonu, doymamış topraklarda aerobik bozulmaları teşvik eder ve petrol hidrokarbonları ve non-chlorinated bileşikler için en etkilidir.
  • [FONT:0)Enhanced reductive dechlorination[[[Dönetici: 1) Elektro bağışçıların enjeksiyonu (örneğin, emulsified sebze yağı, lactate) jen bölgelere, kloralize edilmiş çözücülerin anaerobik koşulları oluşturur.
  • [FONT:0)Phytor, [Dönetici: 1) – Metaller ve besleyiciler için, bazı bitkiler, hizosphere'de mikrobiyal bozulmayı teşvik eder ve petrol kaynaklı toprağı kök-bölge mikrobiyal aktivite yoluyla tedavi etmek için kullanılır.

Toprak heterojenliği ile sınırlı olan biyoremediklik, tercih edilen akış yollarını ve değişikliklerin eşitsiz dağılımını yaratabilir. Low permeability lands (clays) özellikle zor çünkü oksijen ve besinlerin kolayca göçememesidir. Uzun tedavi süreleri (yıllar için aylar)

Ex-Situ Bioremediation Techniques

Excavation, çevresel koşulların daha iyi kontrolü, daha hızlı bozulma oranları ve kirlenmiş noktaları tedavi etme yeteneğinin sağlanmasına izin verir: Ex-situ yöntemleri şunları içerir:

  • [FONT:0]Land çiftçilik[[DÜT:1) - Toprak ince tabakalarda yayılıyor, düzenli olarak ve besin ve su ile değiştirildi. Yerli kirleticiler aerobik olarak bu düşük maliyetli yöntem petrol hidrokarbonları için iyi çalışır, ancak recalcitrant bileşikler için daha az etkilidir.
  • [FONT:0]Composting (biopiles))[Döneticiler) - Soil, ps, çilekler ve patlayıcılar dahil olmak üzere geniş bir mikrobiyal topluluk sağlar. / Elevated sıcaklıklar (yüzlü)
  • [FONT:0)Bioreactors[[DÜT:1] - Soil-sludge veya toprak-su karışımları pH, sıcaklık, besin seviyeleri ve karıştırılmış olan parametrelerin kontrol altına alındığı kontrollü gemilere yerleştirilir. Bioreactors, klorlanmış çözücüler için yüksek bozulma oranları elde edebilir.

Exsitu yöntemleri, dünyaca uygulanan ekipman ve tedavi edilen topraktan tasarruf gerektirir, bu da maliyet ve çevresel rahatsızlıkları arttırır. Ancak, haftalar içinde temizleme standartlarını sık sık bir araya getirirler.

Etkileyici Biyoremedik Verimliliği

Başarılı biyoremediasyon, biyolojik, kimyasal ve fiziksel faktörlerle karmaşık bir etkileşime dayanıyor. Çevre yöneticileri bunu değerlendirip, mümkünse bu koşulları hedef temiz seviye seviyelere ulaşmak için manipüle etmelidir.

Nutrients ve Electron Kabulors

Mikroorganizm makronutrientlere (netrogen, fosfor) ihtiyaç duyar ve biyokütle inşa etmek için elementleri izler. Birçok kontenjandan karbon, kirleticiden boldur, ancak azot ve fosforu sınırlanırsa, ammonium, monoammonium fosfat) önemli ölçüde bozulma oranları artırabilir.

Elektron kabul edilebilirliği eşit derecede kritiktir. Aerobes için oksijen en yaygın terminal elektron kabulatörüdür.In anestezik, organizmalar nitrat, sulfate, demir (III), veya karbon dioksit. Biostimulation often include the appropriate elektron kabulor (air for aerobes, sulfate for certain dechlorinators) veya rakip süreçleri engeller.

Moisture Content ve pH

Soil nem mikrobik aktiviteyi etkiler, oksijen difüzyonu ve kirletici biyoyakıtılabilirliği. Tipik en iyi nem seviyeleri, alan kapasitesinin% 50 ila% 80'inden fazlasının toplanabilir.Suyaklanmış topraklar, geri dönüşümlü dechlorinasyon için arzulanabilir, ancak aerobik bozulmasını engelleyebilir.

Çoğu mikrotoksit prosesleri, yakın zamanda en iyi şekilde çalışır (6.5-8.5) Asitik veya alkali koşulları enzim aktivitesini bastırabilir ve hassas popülasyonları öldürebilir. Bazı topraklar, asit maden suyu ile ilgili olarak, sıvı kesici veya diğer tamponlama ajanlar için pH ayarlaması gerekir.

Sıcaklık Sıcaklık

Sıcaklık etkileri, Arrhenius ilişkisine göre metabolik oranları - yüksek sıcaklıklar genellikle bir noktaya kadar enzymatik reaksiyonlara hızlanır.Profilik (cold-loving) 10°C altındaki sıcaklık fonksiyonları, mevsimsel sıcaklık farklılıkları 20°C ve 0.10C ısıtılmış biyorejik biyoremedikçe, 50°C'de ameliyat edilebilir oranların arttırılması ve belirli biyorejik olarak kullanılabilir.

Contaminants

Mikrobiyo popülasyonları sağlam ve çevresel koşullar en iyi olduğunda bile, kirleticiler mikroplara erişilebilir değilse, bazı araştırmacılar mikroporatiflerde üretilen biyokütlelerin kullanımını araştırıyorlar ve toprak karıştırılmış olmayan sıvıların (NAPL) oluşmasına yardımcı olabilir. Surfactants devam eden bir araştırma alanıdır ve bazı araştırmacılar, genetik olarak mikropların kendi başlarına üretilen biyokürelerin kullanımını araştırıyor.

Bioremediation ve Limits of Bioremediation

Çevre ve Ekonomik Faydaları

Bioremediation daha agresif remediasyon teknolojileri üzerinde farklı avantajlar sunar:

  • [FONT:0] Düşük çevresel ayak izi [DÜDÜT:1] - Doğal süreçleri kullanır, minimum ikincil atık üretir ve tehlikeli kimyasalları tedavi edebilir. Bölgede tedavi edilebilir, yapısını ve fertilitesini koruyabilir.
  • [FONT=0]Cost-tiveness[[Dönetici: 1 ) - Termal desorasyon, toprak yıkama veya incinerasyon, biyoremediasyon genellikle% 50-75 daha az. büyük siteler için, tasarruflar birçok fiziksel / kimyasal alternatiften daha ucuzdur.
  • [FONT:0]Kamu kabul[[DÜT:1) - Çünkü bir “yeşil” teknoloji olarak algılanır, biyoremediasyon genellikle daha az düzenleyici engel ve topluluk itirazları, topraktan uzaklaştırma ve kırıcılara kadar konulmuş topraktan daha az sayıdaki itirazla karşı karşıya kalır.
  • [FONT:0]Uzun vadeli sürdürülebilirlik[[Dönemli: 1)[Dönemli:0)[değiştir | kaynağı değiştir] – Uygulamalı bir kez, biyoremediasyon zaman (polishing) ve mikrobiyal topluluk, koşullar elverişli kalırsa kendini aydınlatır.

Pratik Zorluklar ve Kıtlar

Onun sözüne rağmen, biyoremediasyon bir panacea değildir. Anahtar sınırlamaları şunları içerir:

  • [FONT:0]Slow deme kinetics[[Dönetici: 1 ) – Recalcitrant kirleticiler veya soğuk iklimlerde biyoremediasyon, temizleme standartlarını karşılamak için yıllar sürebilir. Düzenleme süresi genellikle daha pahalı yöntemler kullanımını zorlayabilir.
  • [0] Tamamlanan mineralizasyon[Döneticiler) - Bazı kirleticiler ebeveyn bileşiklerinden daha toksik veya mobil olabilecek orta ürünlere dönüştürülür (örneğin, TCE to vinyl klorür). Bu risk dikkatli izleme ve bazen diğer teknolojilerle parlamak gerektirir.
  • [FONT:0] Çevre koşullarına karşı duyarlılık ([Dönetici: 1) Sudden sıcaklık, pH veya nemsteme veya tersine ilerlemeyi durdurabilir. heterojen toprak değişiklikleri, tüm kontrasepül bölgelerine ulaşamayabilir.
  • [FONT:0)Inhibitory konsantrasyonlar[[Dönetici: 1 ) – Yüksek kirletici konsantrasyonlar (örneğin, bir NAPL aşaması) mikroorganizmalara toksik olabilir. Bu tür durumlarda, ilk faz geri çekilme (örneğin, toprak buharı) biyoreasyon aracı mümkün hale gelmeden önce gerekli olabilir.
  • [FONT:0)Bioaugmentasyon sorunları [DÜT:1) - Yabancı mikropları sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık protozoa tarafından yok edilemezler veya başarılı biyoaugmentasyon tipik olarak iyi gelişmiş sular ve olumlu koşullar gerektirir.

Son gelişmeler ve Future Yollar

Devam eden araştırmalar biyoremediasyon yeteneklerini genişletiyor ve mevcut sınırlamalarını ele alıyor. Highlights şunları içerir:

Genomlar ve Metagenomics

Gelecek kuşak sequencing, bilim adamlarının tüm mikrobiyal topluluğu onsuz bir toprağa dönüştürmeye izin verir.Bu bilgi daha hassas biyostimülasyon ve biyoaugmentasyon stratejilerine olanak sağlar.

Genetik olarak Mikroorganizme Mühendis Oldu

Araştırmacılar, genişletilmiş substrat aralıkları gibi gelişmiş bozulma yetenekleri ile mikroplar geliştiriyorlar, yüksek kirletici konsantrasyonlara karşı direnç ve genetik olarak değiştirilmiş organizmalar (GMOs) serbest bırakmakla sınırlı kalıyorlar, ancak eski ve Pseudomonas putida daha yaygın hale geliyor.

Gelişen Contaminants ve Karma Atıklar

Mikroplastikler, farmasötikler ve per-ve polifluorokyl maddeler (PFAS) yeni zorluklar temsil ederken, bu bileşikler için tamamen mineralize PFAS, son tedavi bulguları (örneğin, fotolysis) veya optimizasyon koşulları söz konusu olduğunda.

Elektrobior,

Biyoelectrokimyasal sistemlerle biyoremediasyonla entegre etmek – elektrobior tarafından yönlendirilen – laboratuvardaki ve pilot testlerde klorlanmış çözücüler ve ağır metaller için düşük maliyetli topraklarda teşvik etmek.

Vaka Çalışmaları: Eylemde Bioremediation

Eski Refinery'de Petrol Hidrokarbon Temizlendi

ABD Midwest'deki petrol rafinerisi sitesi 12 hafta içinde, toplam petrol hidrokarbonu (TPH) konsantrasyonları, sığ toprakta 10.000 mg/kg'dan aşağı indi, toprakla dolu toprak karıştırdı ve ısıtılmış borular için havayı zorladı.Bu durumda, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan yüksek çözünürlükte.

InSitu Reductive Dechlorination of Bransons

Eski bir kuru temizleme tesisinde, percozenfeksiyonu (PCE) bir bina altında derin bir aquiferi kirletti.In-situ bioremediation bina demolition. Lactatete, Dehalococcoides'i teşvik etmek için iyi bir ağ enjekte edildi.Bu durumda, kazılarda karşılık gelen artış %90'dan fazla, kazı ve ekstu tedavisine olan yaklaşım, kazı ve ekstu tedavisi, 1.5 milyon dolar azaltıldı.

PAH'ların Biyomalasyonu Gaz Santrali Soil

Eski üretilen gaz santralleri (MGPs) genellikle yüksek seviyede PAH’lar geride bırakılır. Birleşik Krallık'ta bir biyostimülasyon ve biyoaugmentasyon kombinasyonu çalıştıktan sonra, en yüksek moleküler ağırlık PAH'lar siteden izole edildi ve daha yüksek oranda azalmaya başladı.

Bioremediation Project'i uygulamak için en iyi uygulamalar

Başarılı biyoremediasyon, site karakterizasyonu, tedavi edilebilir çalışmalar, tasarım, izleme ve adaptif yönetim içeren sistematik bir yaklaşım gerektirir: Anahtar adımlar şunlardır:

  1. [FONT=0)Detailed site soruşturması[[Dönemli dağıtım, toprak özellikleri, hidrogeoloji ve yerli mikrobik aktivite. Kimyasal analiz ve mikrop karakterizasyonu için örnekler toplayın (örneğin, qPCR işlevsel genler için).
  2. [FONT:0]Treatability testi[Dönetici:0)[Dönetici:0))))))))))En iyi değişiklikler tiplerini, konsantrasyonları ve koşulları tanımlamak için laboratuvar ölçekli veya tezgah deneylerini gerçekleştirin.Farklı elektron kabulörleri, besin oranları ve sıcaklık aralıkları test edin.
  3. [FONT=0] Tasarım ve uygulama [[Dönetici:0))[[[Dönetici:0) Tasarım ve uygulama[[[Döneticiler, tam ölçekli sistem (biyopiller, grid, vs.) Doğru yönetim için uygun bir şekilde dengeleme ve kesinti ve kesintiler için kontingency planlarını içerir.
  4. [FONT:0)[[Dönetici:0))[[Döneticiler, bozulma ürünleri, mikro topluluk parametreleri ve anahtar çevresel değişkenler (pH, nem, oksijen, kırmızıox potansiyel, sıcaklık) performans göstermek için sağlam bir istatistiksel plan kullanın.
  5. [FONT:0] Adaptif yönetim[Dönetici:0)[Döneticileri ayarlamaya hazır olun, reinject elektron bağışçıları, veya verileri izlemeye dayalı ek karışımlar uygulayın.Eğer bozulma tezgahları incelerseniz, potansiyel engelleyiciyi araştırın ve yaklaşımı değiştir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Biyoremediasyon, organik kirleticileri topraktan uzaklaştırmak için güçlü, sürdürülebilir bir teknoloji olarak duruyor.Mutfakların doğal metabolik yeteneklerini kullanarak, tehlikeli siteleri güvenli, geleneksel yöntemlerin maliyetinin bir kısmını genişletebilir, teknik başarı, PFAS ve mikroplastik gibi biyolojik etkilerin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasına bağlıdır.

[FONT:0)Further Reading and Resources:).

  • [FONTA:0) - Biyoremedik Teknolojiler).
  • [FONT=0)Battelle – Bioremediation Insights[Dönetici:0)
  • [0]Doğa - Biyoremediation Research).
  • [FONT:0)PubMed – Soil Bioremediation Hakkında Son Çalışmalar[Dönemli: 1 )