用微生物治理“酸水”

酸性礦山廢水pH值極低，而且含有大量重金屬，包括鐵、銅、鋅等，會對環(huán)境造成巨大污染，因而在學(xué)術(shù)界備受關(guān)注。“在我國，廣東大寶山礦區(qū)酸性礦山廢水的污染是最明顯的例子。該礦區(qū)酸性礦山廢水的排放污染河流30余公里，導(dǎo)致周邊600多公頃農(nóng)田中重金屬嚴(yán)重超標(biāo)。”中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生鄺嘉良向南都記者介紹。

治理酸性礦山廢水成本非常高，“目前主要采用的治理方法是石灰中和。”中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授束文圣告訴記者，如果酸性廢水的pH值較低，采用中和法，治理每噸廢水需要的石灰量大、處理成本較高同時將產(chǎn)生大量的廢渣，給環(huán)境帶來潛在的二次污染風(fēng)險。

近年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，硫酸鹽還原菌可以轉(zhuǎn)化“酸水”，這種“生物沉淀技術(shù)”開始被人們有意識地應(yīng)用于酸性重金屬廢水處理中。其基本思路在于：在厭氧和少量添加碳源的條件下，使硫酸鹽還原菌在廢水中大量繁殖，并通過其代謝過程中的還原反應(yīng)生成新物質(zhì)H 2S(硫化氫)，同時使廢水的堿度升高，硫化氫與廢水中金屬離子結(jié)合形成難溶性的沉淀，之后通過固液分離，實(shí)現(xiàn)酸性重金屬廢水的凈化。耐酸或嗜酸硫酸鹽還原菌的分離、發(fā)現(xiàn)，使得更有效、更廉價的處理酸性礦山廢水成為可能。

“利用微生物處理酸性礦山廢水，很可能是一個非常經(jīng)濟(jì)有效的方法。”除了一般意義上的成本降低，微生物在治理污染的時候，還能生成新的金屬塊，對酸性水中的有效礦產(chǎn)資源實(shí)現(xiàn)“回收”。

束文圣教授目前帶領(lǐng)的一個約有26人的團(tuán)隊(duì)，正在致力于從酸性礦山廢水里尋找這種愛吃 酸 的“極 端 微 生物”，實(shí)現(xiàn)“治污”的夢想。

pH決定的分布規(guī)律

pH值小于3、極酸的采礦廢水中，普通的生物甚至微生物也難以生存。2010年，第一株嚴(yán)格意義上生長在酸性礦山廢水底泥中的嗜酸性硫酸鹽還原菌才在法國被分離和驗(yàn)證。

經(jīng)過十多年的立項(xiàng)研究，束文圣的團(tuán)隊(duì)已在廣東酸性礦山廢水樣品中初步分離出一系列新的未被明確鑒定的嗜酸性的硫酸鹽還原菌。這些本土菌種的分離和進(jìn)一步提純是今后利用微生物技術(shù)修復(fù)和治理酸性礦山廢水污染的重要基礎(chǔ)。

“這兩年，我們對中國東南部14個礦區(qū)的59個酸性礦山廢水樣本進(jìn)行了微生物群落分布的研究。”鄺嘉良說，“終于證明了，PH值是決定酸性礦山廢水中微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的主要因子，而經(jīng)緯度等地理因素幾乎沒有影響。同時發(fā)現(xiàn)，不同的微生物類群在不同pH范圍的酸性礦山廢水環(huán)境中占據(jù)優(yōu)勢地位。那么，利用相關(guān)微生物類群，讓它們適應(yīng)酸性礦山廢水的酸性環(huán)境，從而生存、作用更為可能。”

這一研究成果上周被N atureC hina(N ature雜志社的中國網(wǎng)站)選為當(dāng)周“最具影響力的中國論文”。NatureChina表示，由于微生物對于礦物的形成和組成具有重要的作用，這一研究成果無疑為揭示微生物在極端環(huán)境中的生存與適應(yīng)機(jī)制提供了重要線索。