点击显示 收起
广东省韶关大宝山矿、云浮硫铁矿、凡口铅锌矿……这些地区因采矿产生的酸性矿山废水对环境造成严重污染。科学家们发现，在这些采矿产生的酸水中，仍旧有微生物可以生存，通常被称为“极端微生物”。能不能利用这些微生物，对酸性矿山废水进行净化治理？中山大学生命科学学院教授束文圣带领团队从2002年起开展相关研究。上周，他们的一项成果，被Nature China(Nature杂志社的中国网站)选为当周“最具影响力的中国论文”。
用微生物治理“酸水”
酸性矿山废水pH值极低，而且含有大量重金属，包括铁、铜、锌等，会对环境造成巨大污染，因而在学术界备受关注。“在我国，广东大宝山矿区酸性矿山废水的污染是最明显的例子。该矿区酸性矿山废水的排放污染河流30余公里，导致周边600多公顷农田中重金属严重超标。”中山大学生命科学学院博士生邝嘉良向南都记者介绍。
治理酸性矿山废水成本非常高，“目前主要采用的治理方法是石灰中和。”中山大学生命科学学院教授束文圣告诉记者，如果酸性废水的pH值较低，采用中和法，治理每吨废水需要的石灰量大、处理成本较高同时将产生大量的废渣，给环境带来潜在的二次污染风险。
近年来，科学家发现，硫酸盐还原菌可以转化“酸水”，这种“生物沉淀技术”开始被人们有意识地应用于酸性重金属废水处理中。其基本思路在于：在厌氧和少量添加碳源的条件下，使硫酸盐还原菌在废水中大量繁殖，并通过其代谢过程中的还原反应生成新物质H 2S(硫化氢)，同时使废水的碱度升高，硫化氢与废水中金属离子结合形成难溶性的沉淀，之后通过固液分离，实现酸性重金属废水的净化。耐酸或嗜酸硫酸盐还原菌的分离、发现，使得更有效、更廉价的处理酸性矿山废水成为可能。
“利用微生物处理酸性矿山废水，很可能是一个非常经济有效的方法。”除了一般意义上的成本降低，微生物在治理污染的时候，还能生成新的金属块，对酸性水中的有效矿产资源实现“回收”。
束文圣教授目前带领的一个约有26人的团队，正在致力于从酸性矿山废水里寻找这种爱吃 酸 的“极 端 微 生物”，实现“治污”的梦想。
PH决定的分布规律
pH值小于3、极酸的采矿废水中，普通的生物甚至微生物也难以生存。2010年，第一株严格意义上生长在酸性矿山废水底泥中的嗜酸性硫酸盐还原菌才在法国被分离和验证。
经过十多年的立项研究，束文圣的团队已在广东酸性矿山废水样品中初步分离出一系列新的未被明确鉴定的嗜酸性的硫酸盐还原菌。这些本土菌种的分离和进一步提纯是今后利用微生物技术修复和治理酸性矿山废水污染的重要基础。
“这两年，我们对中国东南部14个矿区的59个酸性矿山废水样本进行了微生物群落分布的研究。”邝嘉良说，“终于证明了，PH值是决定酸性矿山废水中微生物群落结构和多样性的主要因子，而经纬度等地理因素几乎没有影响。同时发现，不同的微生物类群在不同pH范围的酸性矿山废水环境中占据优势地位。那么，利用相关微生物类群，让它们适应酸性矿山废水的酸性环境，从而生存、作用更为可能。”
这一研究成果上周被N atureC hina(N ature杂志社的中国网站)选为当周“最具影响力的中国论文”。N atureChina表示，由于微生物对于矿物的形成和组成具有重要的作用，这一研究成果无疑为揭示微生物在极端环境中的生存与适应机制提供了重要线索。
“今年，我们将建立一个小试系统，在中大实验室中进行微生物处理酸水的实验。”从实验到真的把微生物投入实践中还需要多久时间？束文圣表示，至少还需要3到5年。
研究者说
束文圣教授
“根据历史研究、文献，以往在各类污染的治理中，微生物都是很重要的手 段 之 一 ，因此，我也想到了用它来治理酸性矿山废水。这种污染在全世界包括中国，现状都是很严峻的。利用微生物处理酸性矿山废水，很可能是一个非常经济有效的方法，除了一般意义上的成本降低，微生物在治理污染的时候，还能生成新的金属块，对酸性水中的有效矿产资源实现"回收"。”
邝嘉良
“ 很多人问我，研究这个有什么用。目前，我很难向朋友非常通俗地解释自己的工作。我们现在能成熟应用的技术，很多可能是基于前人在10年甚至20多年前发现和建立的理论体系，那个时候，科学家们也许没想到这些理论能在将来产生如此大的应用价值。所以在未来，我们这一发现究竟会对实践产生怎样的影响，我们现在不能下绝对的结论，但是我们相信这些理论具有很大的潜在价值，并随着研究的不断深入和工程技术的发展，最终应用在未来的环境污染的治理和修复中。”
业界人士说
“这项研究很不错。”一直致力于治理土壤污染的广东生态环境和土壤研究所的研究员陈能场表示，束文圣团队这项研究的积极作用明显。
但是，陈能场提出，“利用微生物修复技术治理污染，"条件论"很重要，怎么培养微生物，又要保证微生物的营养，在这方面可能需要再具体实验、研究。”