真菌-细菌协同修复石油污染土壤的场地试验

采用真菌-细菌微生物制剂对中原油田不同类型石油污染土壤进行原位修复小试和中试.第1期场地试验从2004-11-05～2005-03-07,共122 d,柴油、润滑油和石油的TPH降解率分别为61.0%、48.3%和38.3%.中试从2005-05-18～2005-11-03,共历时161 d.人工污染土壤、新鲜型石油污染土壤和陈旧型污染土壤的石油烃降解率分别达到75.0%、46.0%和56.6%,而对照组的降解率分别为15.7%、20.0%和28.0%.分析了修复过程中土壤中石油烃各组分含量的变化,结果表明真菌-细菌微生物制剂对饱和烃、芳烃、沥青胶质及非烃化合物均具有较好地降解能力.分别在修复后的人工污染、新鲜型污染和陈旧型污染地块种植小麦,产量分别为当地正常耕地产量的100%、57.2%和70.3%.本研究进一步证实了真菌-细菌协同修复石油烃污染耕地的可行性及其良好的应用前景.     

麦秸强化微生物降解石油烃及场地试验

在油-盐混合污染耕地的耕作层中施加麦秸以强化水浸洗盐和促进微生物对石油烃的降解.通过实验考察了麦秸添加量对降解石油烃所用的阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)和刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)的生长及其对于石油烃降解行为的影响.结果发现,在土壤中添加5%(质量分数)麦秸可使土壤中的细菌和真菌生物量提高至对照样品的25和3倍;19 d时总石油烃降解率从29.2% 提高到48.0%,其中饱和烃、芳烃的降解率分别从31.5%和39.1%提高到55.7%和55.9%.在中原油田污染耕地现场试验结果表明,石油烃降解菌添加25 d后,添加麦秸的修复土壤中的细菌和真菌生物量为对照土壤的158和9倍;45 d后试验地块中的总石油烃质量分数降至0.3%以下,石油烃降解率最高达到75%.上述结果显示出添加麦秸与真菌-细菌协同修复方法相结合在治理油-盐混合污染耕地中具有很好的应用前景.     

pH-dependent leaching behaviour and other performance properties of cement-treated mixed contaminated soil

Portland cement has been widely used for stabilisation/solidification (S/S) treatment of contaminated soils. However, there is a dearth of literature on pH-dependent leaching of contaminants from cement-treated soils. This study investigates the leachability of Cu, Pb, Ni, Zn and total petroleum hydrocarbons (TPH) from a mixed contaminated soil. A sandy soil was spiked with 3000 mg/kg each of Cd, Cu, Pb, Ni and Zn, and 10,000 mg/kg of diesel, and treated with ordinary Portland cement (CEM I). Four different binder dosages, 5%, 10%, 15% and 20% (m/m) and different water contents ranging from 13%-19% dry weight were used in order to find a safe operating envelope for the treatment process. The pH-dependent leaching behaviour of the treated soil was monitored over an 84-day period using a 3-point acid neutralisation capacity (ANC) test. The monolithic leaching test was also conducted. Geotechnical properties such as unconfined compressive strength (UCS), hydraulic conductivity and porosity were assessed over time. The treated soils recorded lower leachate concentrations of Ni and Zn compared to the untreated soil at the same pH depending on binder dosage. The binder had problems with Pb stabilisation and TPH leachability was independent of pH and binder dosage. The hydraulic conductivity of the mixes was generally of the order, 10^-8 m/sec, while the porosity ranged from 26%-44%. The results of selected performance properties are compared with regulatory limits and the range of operating variables that lead to acceptable performance described.     

机械化学法修复柴油污染土壤的效率、产物及影响

针对常规污染土壤修复处理方法存在有毒降解产物、容易产生二次污染等问题,本研究采用行星球磨仪研究了机械化学法（MC）对柴油污染土壤的修复效能,利用GC/MS对柴油烃组分的降解产物进行分析,并采用SEM、XRD、BET、FTIR和TGA等方法对不同处理条件下的土壤样品进行表征.结果表明,MC处理在0.5~4.0 h内对土壤中总石油烃（TPH）的去除率可达95%以上.随着初始TPH浓度和球土质量比的升高,TPH去除率随之提高.采用MC处理后柴油组分降解难度顺序如下：烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物.在球磨处理4 h后,未检出有毒有害残留物质.球磨后土壤粒径变小,表面变粗糙,粘土矿物中的硅氧四面体暴露在土壤表面,矿物结构的结晶度逐渐降低,晶体结构逐渐破裂或变形,可在土壤表面形成富电子区域或促使土壤具有更高的反应活性,这是机械化学法高效降解柴油的主要机制.其次,土壤有机质的主要官能团受到破坏,纳米级孔隙容量降低,从而降低了土壤组分的吸附能力,增加了柴油的有效性,也有助于柴油的解吸和机械化学降解.此外,随着球磨时间的增加,土壤有机碳（SOC）含量先增加后下降,但均高于处理前.可见,MC处理可以快速彻底降解土壤中的柴油,且有利于增加土壤有机碳含量,对于石油烃污染土壤修复具有较好的应用潜力.     

Dynamic changes in microbial activity and community structure during biodegradation of petroleum compounds： A laboratory experiment

With 110-d incubation experiment in laboratory,the responses of microbial quantity,soil enzymatic activity,and bacterial community structure to different amounts of diesel fuel amendments were studied to reveal whether certain biological and biochemical characteristics could serve as reliable indicators of petroleum hydrocarbon contamination in meadow-brown soil,and use these indicators to evaluate the actual ecological impacts of 50-year petroleum-refining wastewater irrigation on soil function in Sbenfu irrigation area.Results showed that amendments of≤1000 mg/kg diesel fuel stimulated the growth of aerobic beterotrophic bacteria,and increased the activity of soil dehydrogenase,hydrogenperoxidase,polypbenol oxidase and substrate-induced respiration.Soil bacterial diversity decreased slightly during the first 15 d of incubation and recovered to the control level on day 30.The significant decrease of the colony forming units of soil actinomyces and filamentous fungi can be taken as the sensitive biological indicators of petroleum contamination when soil was amended with≥5000 mg/kg diesel fuel.The sharp decrease in urease activity was recommended as the most sensitive biochemical indicator of heavy diesel fuel contamination.The shifts in community structure to a community documented by Sphingomonadaceae withinα-subgroup of Proteobacteria could be served as a sensitive and precise indicator of diesel fuel contamination.Based on the results described in this paper,the soil function in Shenfu irrigation area was disturbed to some extent.     

含油污泥石油烃在生物强化堆肥处理中降解特性研究

为提高含油污泥的生物降解效率,通过混合菌剂强化堆肥法处理含油污泥的小试试验,采用GC-MS图谱分析技术对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解规律进行分析.结果表明:7%的油泥经微生物强化堆肥处理49 d后降解率在85%以上.石油烃中3种系列的降解难易顺序为正构烷烃>藿烷>甾烷,从降解规律来看,微生物降油复合菌剂对高碳数正构烷烃的平均降解率（75.55%）大于对低碳数正构烷烃的平均降解率（62.98%）,说明总石油烃中降解率最大的是正构烷烃.微生物降油复合菌剂对藿烷的降解率在90%以上,其对22S-31,32,33,34-四升藿烷的降解率最高.微生物降油复合菌剂能够促进孕甾烷的转化,且对重排甾烷的降解效果较明显,对甾烷类化合物中4-甲基-24-乙基-胆甾烷的降解效果最好.微生物降油复合菌剂对正构烷烃的奇偶碳降解优势不明显;藿烷的立体构型转化参数大于甾烷的立体构型转化参数,这也解释了藿烷的降解易于甾烷的原因.研究显示,微生物降油复合菌剂对石油烃中正构烷烃、藿烷、甾烷的降解效果均较好.      

Eco-toxicity of petroleum hydrocarbon contaminated soil

Total petroleum hydrocarbons (TPH) contaminated soil samples were collected from Shengli Oilfield of China. Toxicity analysis was carried out based on earthworm acute toxicity, plant growth experiment and luminescent bacteria test. The soil was contaminated bypetroleum hydrogcarbons with TPH concentration of 10.57%. With lethal and sub-lethal rate as endpoint, earthworm test showed that the LD50 (lethal dose 50%) values in 4 and 7 days were 1.45% and 1.37% respectively, and the inhibition rate of earthworm body weight increased with higher oil concentration. TPH pollution in the soil inhibited seed germination in both wheat and maize experiment when the concentration of petroleum was higher than 0.1%. The EC50 (e ective concentration 50%) for germination is 3.04% and 2.86% in maize and wheat, respectively. While lower value of EC50 for root elongation was to be 1.11% and 1.64% in maize and wheat, respectively, suggesting higher sensitivity of root elongation on petroleum contamination in the soil. The EC50 value in luminescent bacteria test was 0.47% for petroleum in the contaminated soil. From the experiment result, it was concluded that TPH content of 1.5% is considered to be a critical value for plant growth and living of earthworm and 0.5% will a ect the activity of luminescent bacteria.     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

真菌-细菌修复石油污染土壤的协同作用机制研究

提出并研究了真菌和细菌协同强化原位修复石油污染土壤.从中原油田石油污染土壤中筛选出刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae),在泥浆体系中考察了Cun.echinulata和E.cloacae的生长及其对石油烃的降解过程.结果表明,混合培养体系中细菌和真菌的数量最高分别为其纯培养体系的3倍和20倍,细胞衰亡则被明显推迟;混合培养体系中石油烃的去除率高于真菌和细菌纯培养体系石油烃去除率的总和;采用多次接种新鲜菌种的培养方式能够强化混合培养体系对石油烃的降解.在石油烃污染土壤中接入由Cun.echinulata和E.Cloacae所组成的真菌-细菌微生物制剂实施原位修复,结果表明,Cun.echinulata和E.Cloacae的生长及其对石油烃的降解不受土著微生物的抑制,最适工艺条件为:水和木屑含量分别为25%和6%(质量分数),Cun.echinulata和E.cloacae接种量分别为2.5×104和2.5 × 107CFU/g.接种上述真菌-细菌40 d后石油烃去除率可达约65%,而土著微生物对石油烃去除率为16.0%.     

油田区土壤石油烃组分残留特性研究

为了揭示石油开采区土壤石油烃组成及残留特性,探讨石油污染物的来源与风化程度,采集了胜利油田孤岛和河口采油区共5口油井周边土壤样品及原油样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析原油及土壤样品中的链烷烃(正烷烃+姥鲛烷+植烷)及多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)共51种石油烃单体的含量.结果表明,与原油相比,油田区土壤总提取物中链烷烃与PAHs所占的比例明显偏低;土壤石油烃的组分构成与原油相比,链烷烃中碳数小于12的正烷烃比例明显降低,而高碳数正烷烃比例增加.选择正十八烷/植烷作为指示土壤风化程度的标志,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)法分析其与土壤中各石油烃组分的关系,结果显示碳数大于33的正烷烃与中环芳香烃具有高残留性.利用主成分分析综合分析用于土壤石油烃来源识别的4个指标,结果表明,土壤中的石油烃具有明显的原油"指纹".研究结果为油田土壤污染特性的认识提供了依据与基础.     

高效石油降解菌修复石油污染土壤与强化机制分析

利用定向驯化高效石油降解菌系对石油污染土壤进行为期120 d原位修复,考察生物强化修复效果、土壤理化性质和酶活性的变化,结合宏基因组测序及生物信息学分析揭示其强化机制.结果表明,与空白对照组(Ctrl)相比,生物修复组(Exp-BT)总石油烃降解率显著提升,增幅达81.23%; 高效石油降解菌生物强化修复期间土壤pH变化稳定,体系氧化能力提高,电导率处于适宜农业活动范围内; 脂肪酶和脱氢酶在修复期间保持较高活性; 另对初始污染土壤样本(B0)、驯化所得高效石油降解菌系样本(GZ)和生物修复后土壤样本(BT)的分析显示,门水平上变形菌门与放线菌门相对丰度增加17.1%,属水平上Nocardioides、Achromobacter、Gordonia和Rhodococcus等丰度明显上升,COG和KEGG物种与功能贡献度分析证明以上菌属对石油烃降解有重要贡献; 修复后土壤中发现高丰度的石油烃相关代谢酶及5个降解基因:alkM、tamA、rubB、ladA 和alkB,分析表明外源石油烃降解菌群的引入增强了微生物相关酶的代谢活性与相应功能基因的表达.     

黄河河南段水体中正构烷烃的分布特征与来源解析

本研究于2010年8月采集黄河河南段26个表层水及悬浮颗粒物样品,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定22种正构烷烃(C_(14)~C_(36))的含量,分析其组成特征,并利用特征参数解析其来源.结果表明,黄河河南段水相中正构烷烃浓度为521~5 843 ng·L~(-1),平均浓度为1 409 ng·L~(-1),组成特征以C_(25)为主峰碳的高碳单峰型.悬浮颗粒相中正构烷烃浓度范围为463~11 142 ng·L~(-1),平均浓度为1 951 ng·L~(-1),组成特征表现为双峰型,C_(25)为主峰碳的高碳烃占优势,同时存在低碳峰.多特征参数OEP、CPI、%Wax C_n以及TAR表明,黄河河南段水相及悬浮颗粒物中正构烷烃主要来源于化石燃料的燃烧,同时存在陆生植物来源.     

石油污染土壤的生物整治研究

对被石油污染的包气带土层中微生物生态分布特性进行了调查，并从该土层中分离出１５９株烃降解细菌和真菌，其中１７株可以不同程度地分别利用烷烃（ｎＣ９～ｎＣ１８）和芳烃（酚、萘、甲苯和二甲苯）作为唯一碳源生长，在最适氮源和磷源的条件下，假音胞菌在５２在７ｄ内可利用石蜡作为碳源，生物量连续增加；３ｄ可将初始浓度为５００ｍｇ／Ｌ的机油降解９９％，投加选育出的混合菌株，进行土壤石油污染的生物整治模拟试验，结果     

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

专性菌系对石油烃污染土壤的修复性能

从焦化废水厂的活性污泥中采用“邻苯二酚-石油烃”双底物驯化获得石油烃的专性降解菌系,在最佳环境条件下研究其对石油污染土壤的修复性能.高通量测序分析显示,驯化后的专性菌系以产黄杆菌属（Rhodanobacter sp.）为主,占比41%.最适降解温度为30~35℃,最佳pH值为7~8.聚山梨酯-80（吐温80）可作为碳源促进专性菌系的生长,提高石油烃的降解效率,并且添加吐温80比十二烷基硫酸钠（SDS）更利于石油烃的降解.研究表明,当吐温80的浓度为5CMC（即375mg/L）时,石油烃的降解效率最高.在最佳环境条件下,为期80d修复试验,构建的专性菌系石油烃降解效率稳定在77%,这证实了双底物驯化模式获得的专性菌系对石油污染土壤具有良好的修复性能.     

辽河油田石油污染土壤的2阶段生物修复

建立了污染土壤预制床处理工程,对不同类型原油污染土壤分别进行堆腐处理,历时2个阶段,共运行210d.当稀油、稠油、特稠油和高凝油污染土壤中石油烃总量(TPH)为25.8～77.2g·kg^-1时,经过53d(为第1阶段)的运行,TPH去除率38.37%～56.74%.第2年(为第2阶段)继续处理156d,TPH降解率达到66.59%～80.96%.连续运行结果表明,污染土壤中易分解的石油烃污染物大部分在第1阶段得到降解,第二阶段降解率明显降低.     

典型内燃叉车尾气挥发性有机物与正构烷烃的排放特征

非道路柴油车尾气是影响我国空气质量的重要排放源,但目前针对其化学组分及其影响因素的了解仍然非常有限.以6台内燃叉车为研究对象,利用气态组分在线监测结合样品采集离线分析方法,重点探讨了柴油机颗粒物过滤器(DPF)对叉车尾气中的关键化学组分挥发性有机物(VOCs)和正构烷烃含量及其特征的影响.结果 表明,含氧挥发性有机物(...     

石油污染土壤生物修复过程中氮循环功能基因的动态检测

氮循环相关功能微生物在土壤发挥其生态功能中起着重要的作用.为定量分析其中的固氮细菌、反硝化细菌和硝化细菌在石油污染土壤生物修复过程中的演变情况,采用了实时定量PCR技术对其相关功能基因nifH、narG和amoA的拷贝数进行检测.结果表明,污染土壤中nifH、narG和amoA基因拷贝数及其占总16S rRNA基因拷贝数的比例远低于正常土壤,修复后土壤中的同类分析结果与正常土壤接近.表明石油污染物破坏了氮循环相关菌落结构,而生物修复则使其得以恢复.进一步分析了不同修复方式下氮循环功能基因的恢复情况以及土壤中石油烃降解率.也表明同时添加秸秆和菌剂具有最好的修复效果,处理40 d后其nifH、narG和amoA基因拷贝数（以干土计）分别恢复到2.68×106、1.71×106和8.54×104g-1,石油烃降解率达到48%.投加真菌-细菌复合菌剂的效果优于只投加细菌菌剂的效果.本研究结果表明氮循环功能基因的动态监测可以从基因和物种水平上反映土壤修复的效果,为土壤修复的监控和效果评估提供参考.     

加油站泄漏污染物的迁移分布规律

选择某废弃加油站场地为研究对象,通过采集分析土壤和地下水样品中的铅（Pb）、总石油烃（TPH）、多环芳烃（PAHs）、苯系物（BTEX）、甲基叔丁基醚（MTBE）,分析了污染物在该区域地下环境中的迁移和分布特征.测试结果表明：场地包气带和含水层介质岩性以砂质粉土、粘质粉土和粉质粘土为主,土壤样品中总石油烃（C < 16）和苯均存在超标现象;垂向污染物高浓度值多出现在地下水面附近,其中上层滞水区总石油烃和苯大面积超标,潜水中总石油烃（C < 16）、苯及MTBE超标,承压水尚未被污染.在分析目前石油类污染场地修复技术的基础上,结合场地的实际条件,建议土壤和地下水的修复主要采用异位修复技术.     

Heavy metal phytoextraction by Sedum alfredii is affected by continual clipping and phosphorus fertilization amendment

Improving the efficacy of phytoextraction is critical for its successful application in metal contaminated soils. Mineral nutrition affects plant growth and metal absorption and subsequently the accumulation of heavy metal through hyper-accumulator plants. This study assessed the effects of di-hydrogen phosphates (KH₂PO₄, Ca(H₂PO₄)₂, NaH₂PO₄ and NH₄H₂PO₄) application at three levels (22, 88 and 352 mg P/kg soil) on Sedum alfredii growth and metal uptake by three consecutive harvests on aged and Zn/Cd combined contaminated paddy soil. The addition of phosphates (P) significantly increased the amount of Zn taken up by S. alfredii due to increased shoot Zn concentration and dry matter yield (DMY) (P<0.05). The highest phytoextraction of Zn and Cd was observed in KH₂PO₄ and NH₄H₂PO₄ treatment at 352 mg P/kg soil. The amount of Zn removed by phytoextraction increased in the order of 1st clipping<2nd clipping<3rd clipping, and for Cd extraction the order was 2nd clipping<1st clipping<3rd clipping. These results indicate that the application of P fertilizers coupled with multiple cuttings can enhance the removal of Zn and Cd from contaminated soils by S. alfredii, thus shortening the time needed for accomplishing remediation goals.