聚丙烯酰胺的污染與國內外生物降解研究
(1)聚丙烯酰胺的污染。
聚丙烯酰胺在為油田生產、提高采收率的同時,對地面工程也產生了相當惡劣的影%注入地層的聚丙烯酰胺隨原與水的混合液進人地面油水分離與水處理終端,大幅提高了會液的黏度和乳化性,使油水分離難度加大,造成采出水含油量嚴重超標,聚丙烯酰胺對環臨床的直接影響是在油田生產過程中不得不將其排人當地水體的外排水。由于油田配制聚丙烯胺需要新鮮水和部分低滲透地層,使部分含有較高濃度的聚丙烯酰胺采出水外排。絕大多的聚丙烯酰胺進人地下油層,由于地層結構原因,很難避免其滲透到地下水層。聚丙烯在地面水體和地下水中的長期滯留,必將對當地水環境造成嚴重污染。
除油田大量使用聚丙烯胺以外,水處理、造紙、紡織、采礦以及直接影響人體健康的眾多產業,對聚丙烯酰胺的排放和可能帶來的影響并沒有相關的數據。公眾的認識還停留在聚丙烯酰胺為生產和生活帶來的益處方面。在相當長的時期內,類似固體水等保水劑,在缺水、干旱地區植樹、造林過程中還將得到廣泛應用。能通過各種途徑殘留在環境中的聚丙烯酰胺會發生緩慢降解,釋放出有毒的丙烯酰胺單體,這將給當地環境帶來巨大地、長期地響,然面,這依然還沒有引起足夠的重視。
(2)聚丙烯酰胺生物降解在國內外的研究。
都少見公開的文獻報道。國內外文獻檢索發現,早期 Magdaliniuk S(1995)等人曾提出聚丙烯酰胺的不可生物降解性,但日本的 Kunichika N(195)人,在30℃,以聚丙烯酰胺,K2HPO4,MgS0,·7H,O.50性污泥和上。
分離出能以水溶性聚丙烯酰胺為碳源和氮源的 Enterobactex agglomerans和 Azomonas macrocytogenes兩株解菌株;經過27h培養,整個生物體系消耗總有機碳的20%,聚丙烯酰胺平均相對分子質量從40x10降至200×10°;實驗表明,微生物只能利用聚丙烯酰胺中的一部分,而不能利用其中的酰胺部分,即使是低濃度的聚丙烯酰胺也不能全部被利用。 JeanineL.Kay- Shoe ake等人在以聚丙烯酰胺作為土壤微生物生長基質的實驗中,聚丙烯酰胺只
能作為的氮源被微生物所利用,但是卻不能作為碳源被降解,可能的原因是聚丙烯酰胺先被轉化為長鏈聚丙烯酸酯,而后者可以被微生物作為氮源利用。在國內,黃峰(2002)等人的實驗表明,腐生菌(TGB)連續活化5次,在1000L的聚丙烯酰胺溶液中恒溫培養了天,可使溶液黏度損失率達12%,但TCB對聚丙烯酰的生物降解較緩慢,TGB導致聚丙烯酰胺溶液的黏度損失率30天仍不超過12%;硫酸鹽還原菌(SRB)菌量達3.6x10mL'時,經恒30℃、7天培養,可使1000g/L的聚丙烯酰胺黏度損失率達19.6%,但聚丙烯酰黏度損失率并未隨培養時間的增加而增加。到目前為止,國內外對聚丙烯酰胺的研究基本停留在初級階段。作為一種穩定的高分子聚合材料,聚丙烯酰胺有著強的生物抗性,即使是已經被降解為小分子的聚丙烯酰胺依然
有著這一特征。
目前,聚丙烯酰胺的應用范圍和規模正呈現快速增長趨勢,同時其在環境中的累積、遷移、轉化帶來的毒性亦將逐漸顯露出來,并將給生態環境帶來不可估量的長期危害。研究結果表明,在聚丙烯酰胺的轉化過程中,生物催化、氧化扮演了重要角色。對環境污染物的無害化處理領域發揮著核心作用。由于微生物特殊的環境適應性、高繁殖速率和變異性,微生物降解與無害化將成為解決聚丙烯酰胺引起環境污染和轉化的潛在毒性問題的有效手段。