生物强化和生物刺激对土壤中PAHs降解的影响

采用生物强化(农田土中添加PAHs污染土或污泥)和生物刺激(PAHs污染土中添加(NH4)2HPO4)2种措施,研究了土壤中13种PAHs的降解及CO2的释放量.结果显示,农田土壤中的微生物对2～5环的PAHs都有较强的降解能力,添加污染土显著增强了对5环PAHs的降解,表明污染土中的微生物对高环PAHs的降解能力更强;添加污泥对促进PAHs降解的作用不明显,可能是好氧培养条件不适合厌氧菌的生长.添加N、P营养盐可显著提高污染土中3～4环PAHs的降解,但5环PAHs在添加和未添加N、P中的降解率始终较低,均小于10%.CO2的释放呈现先增加再降低,再略微增加直至平稳的过程,且与PAHs的降解高度响应,说明PAHs的降解与微生物活性密切相关.     

生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿修复多环芳烃污染土壤

在温室盆栽条件下,通过单独或联合添加生物表面活性剂鼠李糖脂(RH)和接种多环芳烃专性降解菌(DB),研究了利用生物表面活性剂-微生物强化紫花苜蓿(Medicago sativa L.)修复多环芳烃(PAHs)长期污染土壤的效果.结果表明,添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能促进紫花苜蓿的生长和土壤中PAHs的降解.培养90d后,RH、DB处理的PAHs的降解率分别为30.0%和49.6%,均高于对照处理(CK)(21.7%).RH+DB处理PAHs的降解率最高达53.9%,说明鼠李糖脂和PAHs专性降解菌协同作用显著.另外,随着PAHs苯环数的增加,其平均降解率逐渐降低,但是接种PAHs专性降解菌能够提高4环和5环PAHs的降解率.同时也发现土壤中脱氢酶活性和PAHs降解菌数量越高的处理,土壤PAHs的降解率也越高.所以添加鼠李糖脂和接种PAHs专性降解菌能够有效促进土壤多环芳烃降解.     

石油污染土壤生物修复中外源微生物的影响

在室外条件下采用正交盆栽试验设计,以污染水平、细菌接种量、真菌接种量和有机肥添加量为调控因子,研究了石油污染土壤生物修复过程中外源专性微生物(细菌和真菌)接种对土壤中矿物油和美国EPA 16种多环芳烃(PAHs)降解的作用.结果表明,经过一个生长季(150d)各处理土壤中的细菌总量、真菌总量、PAH-降解细菌和PAH-降解真菌数量不受外源专性细菌和真菌初始接种量的影响(p＞0.05);有机肥促进土壤微生物数量的增长,其添加量与土壤细菌总量、真菌总量和PAH-降解细菌数量显著正相关(p＜0.05);实验结束时矿物油的去除率为58.8%～88.3%,PAHs的去除率为91.7%～97.8%,外源专性细菌和真菌的接种对矿物油和PAHs的降解无明显促进作用.     

多环芳烃类污染土壤强化生物修复技术研究及应用

针对多环芳烃类(PAHs)污染土壤,采用富集培养的方法分离筛选得到高效PAHs降解菌,并作为外源添加至高效复合微生物降解菌剂中运行过程中控制土壤含水率、微生物菌剂、营养物质的投加比例以及人工翻抛频率,开展强化生物修复试验。土壤中PAHs的降解主要出现在前3个月,之后进入生物降解拖尾阶段,土壤中各PAHs的浓度下降缓慢。其中,堆体土壤中低环PAHs、中环PAHs和高环PAHs的最高去除率分别为66.50%、71.78%和56.99%,16种PAHs的平均去除率为64.06%。分别从生物可利用性、微生物激活营养剂、提高供氧效率和微生物菌剂4个因素进行强化生物修复研究。运行结果显示:高密度投加PAHs高效降解菌,并提供适量的营养物质,同时添加生物表面活性剂进行强化,最终污染土壤中总PAHs降解率可以达到85.07%,且16种PAHs均得到显著降解。     

焦化厂多环芳烃污染土壤的强化微生物修复研究

从北京焦化厂采集了多个多环芳烃(PAHs)污染土壤样品,目的是从中分离出PAHs降解菌并确定其适宜的生存条件,进行富集培养后,应用于焦化厂污染土壤的强化微生物修复.分别以美国EPA优先控制的16种PAHs中的一种为唯一碳源,采用平板划线法对降解菌进行分离并通过基因分析方法确定其种属,共获得7种PAHs降解菌,这些菌混合在一起,在适当的浓度条件下,可对16种2～6环的PAHs进行降解.在液体培养基中16种PAHs总浓度(ΣPAH16)为17μg/mL时,单一菌即可生长良好且具有降解活性,但当ΣPAH16为166μg/mL时,不论是单一菌还是混合菌(7种PAHs降解菌),其生长和活性均受到抑制.针对北京焦化厂污染土壤,设计了5组处理,即对照(C)、添加营养物(N)、添加营养物和降解菌(N+B)、添加营养物和表面活性剂(N+S)、以及添加营养物、降解菌和表面活性剂(N+B+S).经过5周的实验,与C组相比,N+B组16种PAHs的去除率平均提高了32%,N+B+S组16种PAHs的去除率平均提高了46%(其中10种4～6环PAHs的去除率平均提高了52%).添加PAHs降解菌和表面活性剂可明显增强土壤中PAHs的降...     

固相微萃取和固相萃取评价多环芳烃降解过程中的生物有效性变化

为了揭示多环芳烃(PAHs)降解过程中的生物有效性变化规律,应用PAHs降解菌剂对PAHs污染焦化厂土壤进行微生物修复,采用固相微萃取及固相萃取方法提取评价PAHs的生物有效性,分析降解率和生物有效性变化的差异及相关关系.结果表明,该焦化厂土壤中PAHs总量以低环PAH为主,微生物菌剂对土壤总PAHs降解率为68.3%;微生物作用后,孔隙水中PAHs的降低以3、4环为主,孔隙水中PAHs变化率普遍低于土壤中的降解率;Tenax-TA提取降解前后土壤中的PAHs,降解后3、4环PAHs的快速解吸组分降低,5、6环的快速解吸组分变化不大;土壤中PAHs降解量分别与PAHs孔隙水浓度和Tenax-TA快速提取量存在相关关系.以上结果表明可用PAHs孔隙水浓度以及Tenax-TA快速提取量预测微生物对土壤PAHs的降解,这为焦化厂土壤PAHs污染的修复提供了理论依据.     

生物堆修复城市多环芳烃污染土壤的调控研究

土壤多环芳烃(PAHs)污染已成为一种严重的全球性城市环境问题。以通风时间、绿肥、无机营养剂和疏松剂含量为调控因素,利用现场规模的正交试验进行了生物堆修复城市多环芳烃污染土壤的调控研究。结果表明,所有生物堆处理对土壤PAHs的去除均有一定促进作用,75 d时平均降解率为30.63%~80.41%,且深层土壤降解率比表层土壤高8.55%;运行期间各调控因素对不同深度土壤PAHs降解的影响程度和作用规律各不相同,其中通风时间始终是主导因素,且通风时间越长,降解效果越好;生物堆的最佳运行条件总体上为通风时间3 h、绿肥3.5%、营养剂0.2%、疏松剂18%(表层土壤)或14%(深层土壤)。因此,利用生物堆修复城市PAHs污染土壤是有效的,且增加通风时间是提高其修复效率的优先调控方式。     

芹菜对土壤中多环芳径修复作用的初步研究

利用盆栽实验研究了水芹对某实际多环芳烃(PAHs)污染场地土壤的修复作用。通过75 d的温室培养试验,对污染土壤和植物根、茎中PAHs的含量进行测定。结果显示种植水芹的土壤中PAHs的去除量要显著高于对照土壤,并且水芹促进微生物降解是其去除土壤PAHs的主要途径,占到了PAHs去除总量的99%以上。水芹较易吸收2~4环PAHs,而易促进3~6环PAHs的微生物降解。芘在水溶液中的增溶实验表明,脂溶性根系物质利用其表面活性能够提高对PAHs生物可利用性,从而促进土壤中微生物对PAHs的降解。     

O3预处理耦合微生物降解修复PAHs污染土壤

通过室内批次试验,研究了O₃预处理耦合微生物降解技术对北京某焦化厂PAHs(多环芳烃)污染土壤的修复效果. 结果表明:在ρ(O₃)为0.79、1.74、4.50 mg/L时,5 min内土壤PAHs迅速降解,去除率分别为11.01%、32.48%、34.65%,但随着降解时间的延长,土壤中PAHs降解逐渐放缓,60 min后土壤PAHs去除率分别为39.58%、52.84%、53.79%,土壤微生物菌落数量由原土的3.07×10⁸ CFU/g分别降至1.73×10⁶、1.02×10⁵、1.49×10³ CFU/g. 经ρ(O₃)为1.74 mg/L预处理5、10 min,添加LB培养基分别耦合1周微生物降解后,土壤PAHs去除率达68.93%、63.32%,相比单一微生物降解分别提高35.34%、24.33%. 经ρ(O₃)为1.74 mg/L预处理5 min,同时添加皂角苷及LB培养基优化降解4周后,土壤PAHs去除率为93.26%,相比仅添加LB培养基优化培养4周提高了7.00%. 研究发现,O₃预处理耦合微生物降解技术中ρ(O₃)最佳值为1.74 mg/L、最佳预处理时间为5 min,并且O₃预处理耦合微生物降解技术降解土壤中PAHs的效率优于单一O₃化处理或微生物降解处理.     

生物炭输入土壤对其石油烃微生物降解力的影响

以木屑和麦秆为原料,在300℃和500℃下热解制备生物炭,分析了生物炭输入对大港油田污染土壤中总石油烃及其组分(正链烷烃n C8~C40和16种PAHs)微生物降解效果的影响.结果表明,生物炭输入强化了土壤中总石油烃及其组分的生物降解.生物炭原料的选取对烷烃降解影响显著,对PAHs影响较小;高温制备生物炭对污染物降解的强化效果较好,这归因于生物炭表面性质和降解微生物种类的不同.土壤中加入生物炭后,低环PAHs的降解效率显著高于高环PAHs.添加典型的土壤易分解有机质(葡萄糖)产生正激发作用,导致生物炭矿化,促进了烷烃降解,抑制了PAHs的去除.可见,生物炭输入可有效促进石油烃的微生物降解,对修复石油污染土壤起正效应.     

堆肥通风技术及进展

基于堆肥通风技术在堆肥过程中的重要性,文章系统综述了堆肥的通风方式、通风控制方式、通风速率等方面的国内外研究进展。被动通风方式适于我国农业废弃物的堆肥处理,城市有机垃圾堆肥选择强制通风反应器堆肥系统较为适合。通风控制方式的目的是优化堆肥过程,提高堆肥质量。时间通风控制方式和时间-温度联合通风控制方式得到了最为广泛的应用。通风速率直接关系到堆肥的运行能耗,但由于堆料成分不同和通风设计方法不同,堆肥系统所需的通风量或通风速率差异很大,这造成实践中堆肥系统的能耗差异较大。此外,论述了通风对堆体温度和堆肥中氮磷变化的影响。不同通风方式的堆体温度差异较大,通风会影响堆肥过程的氮、磷转化。     

表面活性剂强化好氧生物修复PAHs污染土壤效果研究

通过实验测试不同浓度梯度表面活性剂对PAHs的增溶效果,筛选出一种能够提升PAHs脱附于液相的表面活性剂,利用其与好氧生物促进剂的协同作用,强化土壤中PAHs的脱附及生物降解过程,并应用于中低浓度PAHs污染土壤的中试实验。通过对比营养物质投加量、氧气供给方式、含水率控制、人工翻抛频次等条件确定最佳的现场实施方式,其中氧气供给方式采用缓释氧药剂和人工翻抛2种曝气方式。结果显示:缓释氧+生物促进剂,辅以定期补水的养护操作,是最为有效的处理方式,总PAHs降解率可达91.24%,苯并(a)芘降解率可达89.86%,此技术路线不需要人工曝气,可大幅节省实施成本。该成果为国内中低浓度PAHs污染土壤提供了一种更加经济高效的解决方案。     

松针生理性质对其富集多环芳烃行为的影响

测定了雪松(Cedrus deodar)和黑松(Pinus thunbergii)松针的脂含量、气孔密度和比表面积等生理性质及松针中多环芳烃 (PAHs)浓度,考察了松针生理性质对其富集PAHs行为的影响.结果表明,雪松松针中PAHs浓度高于黑松,其平均总浓度(ΣPAHs)分别为(1101±692)ng/g和(518±339)ng/g,2种松针对PAHs的富集能力有较大差异,脂含量是决定松针富集PAHs量的首要因素.2种松针中PAHs组成均以3环和4环PAHs为主,分别占ΣPAHs的56%和31%以上.松针对于3环PAHs的富集能力强于4环PAHs,两者浓度差异约为2倍左右;对于5、6环PAHs,未发现其浓度与脂含量之间的相关关系.由于雪松和黑松松针的脂含量随比表面积具有不同的变化趋势,2种松针中PAHs浓度随比表面积的变化趋势相反.对于5、6环PAHs,松针比表面积和气孔密度对其浓度有显著影响.     

无机盐添加剂对蚊香燃烧产物中多环芳烃分布规律的影响

研究了3种无机盐添加剂(NaCl、Na2CO3和CaCO3)对蚊香燃烧烟气和灰烬中多环芳烃(PAHs)分布规律的影响,采用GC-MS方法分析样品中16种优控PAHs的含量.结果表明,未加添加剂时蚊香烟气中16种PAHs均有检出,其中萘最大(3.109μg.g-1),其次为菲(1.230μg.g-1)、二氢苊(0.495μg.g-1)和荧蒽(0.311μg.g-1),以2～3环PAHs为主,约占PAHs总排放因子的86.0%;灰烬中也以2～3环PAHs为主,但排放总量仅为烟气中的4.7%.添加NaCl和Na2CO3未能起到降低烟气中PAHs排放的作用,甚至导致烟气中PAHs总排放因子和毒性当量出现不同程度增加.比较而言,CaCO3降低蚊香烟气中PAHs排放的效果最佳.随着CaCO3添加量的增加,2～3环PAHs在烟气与灰烬中份额的比值明显增加,而5～6环PAHs在烟气与灰烬中份额的比值明显减少.摩尔分数为2.0%的CaCO3在降低蚊香烟气中PAHs总排放因子和毒性当量方面作用最显著,其PAHs总排放因子较未加添加剂时降低了1.8%,毒性当量浓度降低了86.6%.     

北京PM2.5中多环芳烃的污染特征及来源研究

采用GC/MS定量分析了2003年9月至2004年7月期间北京市PM2.5中16种优控PAHs的含量.研究表明.PAHs总浓度年均值139.59ng·m-3,变化范围1.02-776.4 ng·m-3.冬季浓度最高271.05 ng·m-3,夏季最低26.10 ng·m-3,反映了主要源排放(燃煤)变化与气象条件的共同影响.全年平均不同环数PAHs所占总浓度的比例由大到小:4环>5环>6环>3环>2环;冬季4环PAHs所占比例最大(48.7%),其次为5环(32.5%)和6环PAHs(14.9%);夏季5环、6环PAHs所占比例最高(36.5%),其次为4环PAHs(24.1%).源排放特征化合物比值法和主成分分析法结果都表明,燃煤、机动车和油类挥发是多环芳烃的3类主要污染源,能够解释主成分分析法总方差的88%.     

Enhancement of simultaneous nitrogen and phosphorus removal using intermittent aeration mechanism

Biological nutrient removal grows into complicated scenario due to the microbial consortium shift and kinetic competition between phosphorus (P)-accumulating and nitrogen (N)-removing microorganisms. In this study, three sequential batch reactors with constant operational conditions except aeration patterns at 6 h cycle periods were tested. Intermittent aeration was applied to develop a robust nutrient removal system aimed to achieve high energy saving and removal efficiency. The results showed higher correspondence of P-uptake, polymeric substance synthesis and glycogen degradation in intermittent-aeration with longer interval periods compared to continuous-aeration. Increasing the intermittent-aeration duration from 25 to 50 min, resulted in higher process performance where the system exhibited approximately 30% higher nutrient removal. This study indicated that nutrient removal strongly depends on reaction phase configuration representing the importance of aeration pattern. The microbial community examined the variation in abundance of bacterial groups in suspended sludge, where the 50 min intermittent aeration, favored the growth of P-accumulating organisms and nitrogen removal microbial groups, indicating the complications related to nutrient removal systems. Successful intermittently aerated process with high capability of simple implementation to conventional systems by elemental retrofitting, is applicable for upgrading wastewater treatment plants. With aeration as a major operational cost, this process is a promising approach to potentially remove nutrients in high competence, in distinction to optimizing cost-efficacy of the system.     

曝气技术对黑臭水体治理效果影响的研究进展

城市水体黑臭已成为全球重要的水污染问题,对黑臭水体的治理已经刻不容缓.曝气技术在提高黑臭水体自净能力方面发挥着重要作用,为了深刻理解曝气技术对黑臭水体水质的提升效果及其对污染物去除效果的影响,综述了曝气对黑臭水体复氧效率以及对黑臭水体中污染物去除率的影响.结果表明:①不同曝气技术的复氧效率不同,纯氧曝气复氧效率最高,达70%.②单独曝气能有效地去除黑臭水体中的污染物,NH₄+-N、COD_Cr和BOD₅的去除率范围分别为3.2%~45.6%、19.5%~84.8%和56.4%~88.2%,同等条件下,曝气与其他技术结合使得污染物去除率显著增加,综合治理后水中污染物去除率在46.8%~98.7%之间,底泥曝气下污染物的去除率比水曝气下污染物的去除率高20%以上.③曝气深度、曝气时间和曝气强度都影响水中污染物的去除率,但对其影响程度不同,且都存在各自的边界条件;另外,曝气强度影响细菌的优势类群,曝气增加了氨氧化菌和反硝化菌的数量及组成.目前仍存在不同曝气技术的复氧效率、曝气边界条件优化、曝气对污染物迁移转化规律、曝气对微生物群落影响等方面研究不足的问题,建议未来我国曝气技术在以下几方面加强研究:①加强不同曝气技术复氧效率的研究;②加强曝气对污染物去除机理研究;③加强曝气边界条件的优化研究;④加强曝气对功能微生物的影响机理研究.      

澳门南湾湖钻孔沉积物中自由态和束缚态的多环芳烃

研究自然条件下沉积物中有机污染物沉积后的环境行为,考察澳门南湾湖钻孔沉积物中自由态和束缚态PAHs的含量与分布.研究表明,自由态PAHs以4-环、6,7-环和5-环为主,其质量百分贡献分别为28.7%～40.6%、17.6%～29.6%和13.2%～28.2%;而束缚态PAHs则以4-环、3-环和2-环为主,质量百分贡献分别为42.3%～55.8%、20.2%～35.8%和7.8%～18.8%.说明低分子量PAHs比高分子量PAHs更容易进入沉积有机质的孔隙中.自由态PAHs的垂直分布特征受区域经济发展及环境治理进程的影响,束缚态PAHs的含量一方面受控于PAHs的输入量,另一方面与沉积有机质的结构(特别是聚合程度)有关,随着沉积埋藏时间的延长有利于各化合物从自由态向束缚态转变.