Журнал микробных и биохимических технологий

Абстрактный

Биоэлектрохимическая и традиционная биоремедиация загрязнителей окружающей среды

Джон М. Пишотта и Джеймс Дж. Долсимор-младший

Химические загрязнители могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье человека и окружающей среды. В отложениях загрязнители, такие как полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), тяжелые металлы и пестициды, могут оказывать ряд токсических эффектов на восприимчивые организмы. Некоторые химические вещества, включая дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), различные фармацевтические препараты и эндокринные нарушители (например, нонилфенол), не поддаются разложению в отложениях, что затрудняет их удаление. Такие вещества, как диоксины, биоаккумулируются в тканях растений и животных, используемых для потребления человеком. Традиционная биоремедиация использует прикладные или автохтонные организмы для расщепления или иммобилизации таких загрязнителей окружающей среды в менее опасные формы. Бактерии, грибы и фототрофы могут использоваться в качестве недорогих самовоспроизводящихся катализаторов для метаболизма или иной нейтрализации загрязнителей. Бактерии особенно полезны, поскольку метаболически универсальные представители, включая различные виды актиномицетов, образуют споры, устойчивы к множественным загрязнителям и выживают в широком диапазоне условий окружающей среды. К сожалению, традиционная биоремедиация страдает от определенных недостатков, таких как трудности с мониторингом подземных процессов. Их можно преодолеть с помощью микробных биоэлектрохимических систем (БЭС). Недавние исследования показывают, что БЭС, такие как осадочные микробные топливные элементы (sMFC), могут ускорить темпы биоремедиации, одновременно связывая метаболизм загрязняющих веществ напрямую с выработкой возобновляемой биоэлектричества. БЭС могут также служить чувствительными биосенсорами загрязняющих веществ для удаленного мониторинга прогресса через существующие беспроводные сети, способствуя оптимизации биоремедиации. Здесь мы рассмотрим недавний прогресс в области традиционных и биоэлектрохимически опосредованных технологий биоремедиации для распространенных загрязняющих веществ с акцентом на стойкие органические загрязняющие вещества осадка. Освещены возникающие вопросы, возможности и недостатки, относящиеся к микробным технологиям БЭС. Использование БЭС для ремедиации химически разнообразных загрязняющих веществ доказало свою эффективность; однако по-прежнему необходимо преодолеть ограничения, связанные со временем запуска процесса БЭС, масштабированием и проектированием, удаленным мониторингом и стоимостью электродов и катализаторов БЭС.