石油污染包气带中降解微生物的分布特性

包气带土层系统中油类污染物的性质和降解微生物的分布特性是影响污染物自然衰减和污染包气带强化生物治理的重要自然和生物学因素 .对淄河滩油污土层的石油类污染物的含量、污染物质组成的分析 ,以及微生物的分离和培养的研究结果表明 ,饱和烷烃、环烷烃和多环芳烃构成淄河滩油污土层中主要烃类污染组分 ,其含量高达 90～200 g· kg^-1干土 .淄河滩石油污染土层中降解菌主要为好氧异养菌 ,菌群数量高达 10⁶～10⁷个·g^-1干土 .为包气带土层石油类污染物的自然衰减和净化提供了良好的生物条件 .     

包气带油污土层生物修复现场控制性因素的评价

包气带油污土层的生物修复涉及到石油降解微生物、石油污染物的可生物降解性和土壤环境三个方面.本文通过最或然计数法(MPN)、原油族组分柱层析分析方法和色质联机分析等实验手段,研究了淄河滩包气带油污土层的水力学特性、氮磷营养元素、微生物和石油污染物.结果表明,长期受石油污染的土层含有丰富的微生物,其中大部分具有降解石油烃的能力,且土层的渗透性极强,有利于开展油污土层的生物修复.同时,长期的挥发、淋失和转化造成土层中石油污染物主要由高分子、高沸点烃类组成,且油污土层的速效氮、速效磷含量太低,直接增加了生物修复的难度,成为不利于生物修复的影响因素.     

石油类污染物在包气带中的迁移预测——以兰州西固商业石油储备库为例

包气带在地表石油类污染物下渗到地下水的过程中扮演着重要角色,同时包气带受到污染必然会对周围环境,特别是植物的生长造成影响,从而影响人类自身。主要使用HYDRUS软件预测了兰州西固商业石油储备库的渗漏对包气带的影响,分正常工作状况和非正常工作状况两种情况。在正常工作状况下,从5000天到10000天,污染物浓度呈线性增加,到50年左右,包气带底部(下边界)污染物浓度接近0.1mg/cm3。在非正常工作状况下,包气带底部(下边界)浓度增加的速度要远远大于正常工作状况,到50年左右,包气带底部(下边界)浓度达0.5mg/cm3。预测结果可以为相应工作状况下饱和带的溶质迁移模型提供参考依据,对确定饱和带污染物的浓度具有重要的参考意义。     

基于现场试验的石油类污染物自然衰减能力研究

基于在北京地区某加油站开展的油类污染物自然衰减试验,通过氧平衡和碳平衡计算对加油站土壤内石油污染物的自然衰减方式进行了评价,利用一级衰减模型对该污染现场土壤中油污染物的降解速率和半衰期进行了计算,并在此基础上对该加油站包气带土壤的自然衰减能力和环境质量进行了评价.结果表明,该污染场地实际耗氧量小于污染物全部需氧降解所需要的理论耗氧量,检测到的CO2的量也远小于需氧降解的理论生成量;污染点石油污染物的半衰期约为50 d左右.根据以上结果得出以下结论：①该加油站地下土壤中实际发生的微生物降解既有需氧降解也有厌氧降解;②第一次监测时超过环境标准的苯浓度大约在250 d左右降至保护地下水的筛选值以下,污染点已经不存在环境风险,该污染现场的环境监控措施可以解除.     

邻苯二甲酸酯在包气带土层中的迁移模拟研究

选择垃圾渗滤液中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为特征污染物,通过室内实验确定了DMP和DBP在包气带土层的降解、吸附、弥散参数,建立了DMP和DBP在包气带迁移的对流-弥散数学模型.利用有限差分数值解方法,预测了DMP和DBP在包气带土层中迁移及其对饱水带地下水的污染风险.结果表明,DMP和DBP 的包气带污染距离分别可达6.5m和0.5m,DMP存在丰水期污染饱水带地下水的风险,而DBP的污染风险较小.     

地下水环境影响评价中污染物运移模拟软件的适宜性评估

目前国内外已发展了一系列成熟的地下水污染物运移模拟软件,但是软件功能各异,易造成使用者的选择困扰.为满足HJ 610—2016《环境影响评价技术导则地下水环境》（简称“《导则》”）中关于环境影响预测工作精细化的要求,对国内外常用饱和带和包气带污染物运移模拟软件的适宜性进行了评估.首先,针对三款常用饱和带污染物运移模拟软件BIOSCREEN、AT123D和MT3D,基于理想算例对比4组水动力条件设置下的计算结果,分析软件的适宜性;其次,针对《导则》中暂未给出的包气带污染物运移模拟软件,以FEMWATER为例探讨了包气带阻滞作用对于地下水环境影响评价的重要性.结果表明:①BIOSCREEN由于忽略了分子扩散作用,当Pe（Peclet数）为0.25×10-3时,其预测的污染源下游10 m处污染物浓度为AT123D和MT3D计算值的1.8倍,存在高估污染风险的可能.②相比污染源直接设置于潜水面的情景,污染物从距潜水面11 m的地表泄露,经过包气带后污染源强降低了24%,下游85 m处污染物浓度达到0.1 mg/L的时间延迟了390 d.③当地下水流速较慢,分子扩散作用相比对流作用占优势时,适用MT3D开展数值模拟或者采用AT123D进行解析预测;当对流作用占优势且水文地质条件接近解析解假设时,可利用BIOSCREEN粗估污染风险.研究显示,包气带污染物运移模拟软件有助于合理地预测污染物在地下水环境中的运移转化行为,从而更准确地估计污染源强和判定地下水环境污染风险.      

PTA生产废液在包气带中迁移的模拟研究

以一工厂PTA生产废液为研究对象,选择COD为PTA生产废液特征污染因子,通过静态吸附及土柱淋滤实验确定包气带土层粉质粘土对PTA生产废液中污染物质的吸附、生物降解及弥散系数,利用Hydrus-1D软件建立污染物在包气带中迁移的对流-弥散模型,预测其在包气带土层中的迁移规律.结果表明:包气带中粉质粘土对PTA生产废液中污染物质有吸附、降解等阻隔作用,但吸附、降解系数均很低,分别为0.256cm3/g 和0.0077d-1.因此当PTA生产废液的COD浓度为4000mg/L,蓄水池中废液深5m,定水头持续淋滤厚为10m的包气带时,11.76年潜水面处地下水中COD含量超标.     

鄂尔多斯某燃煤电厂污染物在细砂和砂质粉土层中的运移规律

以燃煤电厂较为集中的鄂尔多斯为研究区域,选取目前易被忽视的2种电厂污染物氨氮、氟离子作为污染因子,探究此类污染物在区域内非饱和带土壤细砂、砂质粉土层的运移规律。通过室内实验、Hydrus-1D软件建立模型进行模拟预测,以获得污染物垂向分布规律。由动态淋滤实验可知:污染物在细砂中的完全穿透时间小于砂质粉土;Hydrus-1D模拟值与实测值相关性较好,相关系数为0. 950～0. 996;模型校准后,获得用于模拟预测的最佳参数值,细砂土与砂质粉土弥散度α分别为0. 937,0. 75 cm;氨氮在细砂土与砂质粉土中溶质反应参数Kd、Nu分别为2. 5 mg/m L,50. 9 m L/mg,氟离子分别为4. 83 mg/m L,28. 91 m L/mg;模拟持续排放污染物情况可知,短时间内可穿透10 m厚细砂土层,砂质粉土层对污染物截留能力相对较优;高浓度污染物一次性入渗时,高浓度污染物一次性入渗时,污染物10天时穿透10 m砂土层,180 d时氨氮污染物穿透砂质粉土层,氟化物未能穿透。模拟预测可判断污染物是否能够穿透非饱和带进入地下水取决于污染物浓度、土层质地与厚度、污染物排放时间等因素的共同影响。     

重金属污染物在下包气带饱水条件下迁移转化的研究

不同的重金属污染物进入饱水的下包气带土层之后,由于其形态和价态变化差异较大,在土壤中的迁移、转化特征有明显差别,其迁移顺序为Cr_2O_7~(2-)>AsO_2~->>Hg~(2+)>Cd~(2+)>Pb~(2+).不同土质对重金属污染物迁移的影响为:在砂土中迁移最快,亚砂土中次之,亚粘土中最慢.     

黄河水体石油类污染物生物降解模拟实验研究

采用模拟实验的方法研究了自然条件下石油类污染物的生物降解规律.结果表明,向泥沙含量为0g/L或0.5g/L的黄河水样中加入大约10mg/L的石油类污染物,经过一星期左右的驯化期后,石油降解菌菌落水平逐步升高;当石油类污染物的初始浓度为11.64mg/L,温度为20℃时,泥沙含量为0.5g/L的黄河水样中大约85%的石油类污染物在63d内能得到微生物降解;水体中泥沙的含量和石油类污染物的初始浓度均显著影响石油类污染物的生物降解速率,且在不同时段的影响不一;水体中泥沙的存在亦影响到石油类污染物的生物降解动力学.     

壬基酚和短链壬基酚聚氧乙烯醚在土壤中的降解研究

研究了壬基酚(NP)类内分泌干扰物在土壤体系和添加污水处理厂剩余污泥的土壤体系中的降解行为.结果表明,NP、壬基酚单氧乙烯醚(NPEO1)、壬基酚二氧乙烯醚(NPEO2)在土壤中的降解遵循一级动力学方程,其降解速率随温度升高而升高.30℃时,初始浓度分别为100、50和100 mg·kg-1的NP、NPEO1和NPEO2可在45 d内完全降解.相同条件下,土壤中NP的降解速率大于NPEO1和NPEO2.体系中添加污泥促进了NPEO1和NPEO2的降解,同时抑制了NP的降解.     

温度控制对蔬菜废物和花卉秸秆共堆肥的影响

以农业蔬菜和花卉废物为原料,进行了不同堆肥控制温度水平的共堆肥.试验在2m3的静态好氧床中试装置中,采用静态好氧工艺进行,研究分析了55℃,60℃,65℃3个温度控制水平下的废物减量化、底物降解、水分去除等的随时间的变化特征:总废物减量率分别为45.8%,63%和58.1%;有机质的降解率分别为23.4%、41.4%和23.8%;水分去除率分别为59.9%、79.1%和78%.60℃控温工艺的废物减量化效果最好,65℃次之,55℃最差;60℃控温工艺的底物降解能力最强,65℃和55℃工艺的底物降解效果相差不大;60℃和65℃控温工艺的水分去除能力最强,55℃条件下的水分去除能力较弱.     

不同氧化还原条件下氯乙烯的微生物脱氯

氯乙烯是土壤和地下水中存在的污染物,其去除的有效途径之一为微生物降解.本研究在温度20℃、氯乙烯初始浓度100μmol/L条件下,对不同氧化还原条件下四氯乙烯、cis-二氯乙烯及一氯乙烯的微生物降解进行了实验.结果表明,在铁还原和碳酸氢盐存在条件下,四氯乙烯以0.26/d和0.31/d的速率分别脱氯为三氯乙烯和cis-二氯乙烯.在脂肪酸存在条件下,四氯乙烯、cis-二氯乙烯和一氯乙烯均完全脱氯为乙烯,但后两者脱氯速率(0.04/d)明显低于前者(0.57/d).在反硝化、锰还原及硫还原条件下,不同取代氯乙烯降解均不明显.当环境温度降至12℃,脱氯菌活性降低,但氯乙烯完全脱氯还原过程仍可发生.     

除草剂草萘胺在土壤中的降解与吸附行为

采用色谱学(HPLC和GC-MS)和光谱学(UV和Ft-IR)方法研究了除草剂草萘胺在3种土壤(黑土、砖红壤和黄棕壤)中的降解和吸附行为,并对草萘胺土壤中降解的影响因素、降解产物和吸附机理进行了分析.结果表明,在本实验条件下,草萘胺降解速率随土壤温度(15～35℃)和有机质含量(r=0.9794)增加而加快;灭菌条件下的半衰期约是未灭菌时的3倍,土壤微生物是影响草萘胺在土壤中降解的主要因素;草萘胺在黄棕壤中的降解途径可能是脱烷基,降解产物可能为/v-甲基-2-(1-萘氧基)丙酰胺和/V-乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺.草萘胺在黄棕壤、砖红壤和黑土上的吸附系数(Kf)值分别为1.29、3.43和13.36,3种土壤上的吸附自由能(AG)均小于40U·mol-1,即以物理吸附为主,其吸附行为可用Freundlich模型描述.红外光谱学研究进一步证实了3种土壤对草萘胺吸附容量差异是黑土,砖红壤,黄棕壤.     

除草剂氟磺胺草醚农田残留动态研究

为防止氟磺胺草醚污染农业生态环境，进行了该农药在土壤及花生，大豆上的残留动态试验研究。结果表明，氟磺胺草醚在土壤中的半衰期为１２－１８ｄ。生长后期，在植株及花生仁，大豆中均未检出残留，食用安全；提出了在这两种作物上合理使用氟磺胺草醚的准则建议。     

毒死蜱降解细菌XZ-3的分离及降解特性研究

从某农药厂排污口的污泥中采样,经驯化富集后筛选到1株能高效降解毒死蜱的细菌XZ-3,经过对其形态、生理生化特征及16S rDNA的分析,鉴定该菌株为节杆菌属（Arthrobactersp.）.测定了不同碳源、pH、温度及毒死蜱浓度对细菌降解能力和生长量的影响,以培养液在波长400 nm下的光密度值表示细菌生长量,液体介质中毒死蜱的提取采用漩涡振荡提取法,提取溶剂为石油醚,毒死蜱的测定采用紫外分光光度法.结果表明,该菌株24 h内对100 mg·L^-1毒死蜱的降解率高达86.8%;在外加碳源浓度为0.3%时降解率最大;细菌的生长量随着外加碳源浓度的升高而增加;pH在偏酸和偏碱性的条件下降解率较大,pH 9.0时达到最大,细菌的生长量在pH 8.0～10.0偏碱性的条件下较大;在毒死蜱浓度为100　mg·L^-1时降解率最大,该菌具有较强的抗药性,当毒死蜱浓度达到1?000　mg·L^-1时仍能生长,细菌的生长量在800　mg·L^-1时达到最大,绝对去除量随毒死蜱浓度的提高而增加;细菌的生长和降解需要适宜的温度,30℃培养时,降解率和生长量最大.本研究提出了细菌XZ-3生长和降解毒死蜱的最佳培养条件,可为农药污染治理及生产污水处理提供理论依据.     

丁铵黑药在水稻土中的降解及其影响因素研究

通过室内模拟实验,探讨了水稻土中丁铵黑药的降解规律及影响因素.结果表明,水稻土中丁铵黑药的降解率随着初始浓度的增大而降低,其半衰期均小于4d.丁铵黑药的降解率在一定范围内随着土壤含水量和温度的升高而显著提高,当含水量为60%、温度为25℃时,培养7d内丁铵黑药的最高降解率达84%.水稻土中丁铵黑药的降解机制主要是微生物的降解作用(约占80%),其次是光降解作用(约占20%).     

LAS在滇池典型入湖河口缺氧水体中的生物降解

利用"河水衰减法"研究了不同培养条件下阴离子表面活性剂LAS在滇池典型入湖河口(海河口)缺氧水体中的生物降解及其动力学,探讨了温度、pH值、LAS的初始浓度、添加营养盐(NH4Cl或NaH2PO4)以及曝气等因素对LAS生物降解的影响.结果表明,在河口水体中的不同条件下,试验26 d后LAS的生物降解率都达95%以上,且降解服从二级动力学模型.温度、LAS的初始浓度、添加营养盐以及曝气均对LAS的降解有一定的影响.当水温从10℃增至25℃时,其降解速率P从0.21 d-1增至0.90 d-1;在连续曝气时,LAS的降解速率也由缺氧状态的0.72 d-1提高至1.97 d-1;LAS的初始浓度增大,其降解速率减小;添加NaH2,PO4能明显地促进LAS的降解,但是NH4Cl对其降解产生抑制;不同pH值(7.05-9.44)对其降解影响不明显.     

季铵盐在海水中的降解性

以天然海水为实验介质,研究了季铵盐的生物降解、光降解和水解特性。结果表明,季铵盐的生物降解速率与水样含菌量相关,降解曲线呈阶梯三段式,中段细菌因受季铵盐杀灭/抑制作用含菌量降低,导致季铵盐的降解趋缓,192 h的降解率为8.93%。不同光源和温度对季铵盐的光降解速率和水解速率影响较大,kuv/kvis=188,k40℃/k20℃=4.58。季铵盐的降解主要由光降解贡献,20℃时自然光降解的k分别是生物降解和水解的1.96和4.5倍。季铵盐在海水中的生物降解、自然光降解和水解动力学均符合一级动力学模型,20℃时其速率常数k分别为0.00046、0.0009和0.0002,半衰期t1/2分别为62.8 d、32.1 d和126.0 d,降解半衰期较长,在海洋环境中的残留持久性需重视。     

温度对制革污泥的生物淋滤除铬效果的影响

温度对利用嗜酸性硫杆菌脱除污泥中重金属的生物淋滤技术有着重要影响.本试验采用序批式摇床培养,在12～36℃范围内,研究温度对生物淋滤法脱除制革污泥中重金属铬效果的影响.结果表明,随着温度升高,污泥pH值下降以及ORP和SO42-上升的速率均显著提高,污泥中Cr的溶出率相应加快.反应温度在28～36℃时,制革污泥中接种嗜酸性硫杆菌同时添加4 g/L的S粉作为能源物质,生物淋滤反应8d,Cr的溶出率可高达100%.控温在28℃较适宜今后的工程应用.