土壤中石油污染物微生物降解过程中各石油烃组分的演变规律

设计了一组实验，将7个石油烃生物降解的主要影响因素迫近在预实验中所得的最佳水平上，探索了石油烃中正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、烯烃等不同组分在生物修复过程中各自的降解模式和降解速度。研究发现：碳数的多少是影响石油烃组分降解速度的最大因素；C23烷的降解速度近似于石油烃的总体降解速度；碳数越大，降解越难进行；当碳数相同时，不同类石油烃组分的降解速度由其官能团所决定。     

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.      

石油降解菌对石油烃中不同组分的降解及演化特征研究

从甘肃华庆油田油井附近石油污染的土壤中得到5种菌属的石油降解菌,以各菌剂对原油不同组分的降解率及其标志物演化参数为基础,利用GC-MS联用技术分析测定了7 d和15 d石油烃中正构烷烃、藿烷、芳香烃的降解率,用各种标志物反映各菌剂对原油中正构烷烃、藿烷、芳香烃演化特征.结果表明:F2、A5、混合菌(H)对于高碳数段的正构烷烃降解率高达60%以上,混合菌剂对于正构烷烃的降解较均衡;正构烷烃在前后两个阶段的降解呈现出对低碳和高碳降解的互补规律,奇偶碳数优势(OEP)在15 d更明显;F2菌剂的w(∑C21-)/w(∑C22+)值说明对其高碳数降解优势最明显;各菌w(Pr)/w(Ph)比值均大于原油,说明原油中类异戊二烯烷烃在不同菌剂的作用中发生了明显的降解.各菌剂作用能促使五环三萜类化合物的手性碳R构型向更稳定的S构型转化,短期内已接近转化终点;A5对藿烷降解的w(Ts)/w(Tm)比值最大(0.966),转化最彻底;A5、D4和F2菌株后期作用原油时,藿烷系列的降解速率明显大于正构烷烃系列,表现出降解藿烷的优势;各菌剂对芳香烃具有强烈的去甲基化作用,A5和D4菌降解芳烃优势更明显.     

油田污染土壤残油组成与特征参数分析

为揭示石油在土壤中的降解规律、残油组分特征,筛选土壤残油的生物降解性评价参数,选取大庆、胜利、百色3个油田区共18个深度降解的石油污染土样,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了土壤残油中链烷烃(正烷烃+姥鲛烷+植烷)、多环芳烃(PAHs)、萜烷、甾烷及三芳甾烃等5类超过100种石油烃单体.结果表明,经长期降解后残留在土壤残油中总烷烃残留率低于10%,总PAHs残留率低于30%,而萜烷、甾烷及三芳甾烃等生物标志物较难降解.正烷烃降解性随碳数增加有下降的趋势,但碳数<37的正烷烃降解率平均值>80%;PAHs中2～4环PAHs降解率平均值>70%,5～6环PAHs较难生物降解;萘系列、菲系列、系列及苯并[e]芘系列中随烷基取代数增多而残留率增高.残油中可被GC-MS识别的组分<3%,主要为碳数高于20的正烷烃、烷基取代萘和菲、萜烷、甾烷及三芳甾烃等生物标志物.基于烷烃及多环芳烃组成特征,筛选出6个由易降解组分含量与总油或难降解组分含量的比值构成的标准残油的特征参数,可用于判断污染土壤中石油污染物的生物降解性.     

厦门海域正构烷烃组成特征及石油烃污染情况研究

本文对厦门海域水体及表层沉积物的正构烷烃含量及水体中的石油烃含量进行检测,通过正构烷烃的组成特征和特征比值分析其来源,并对石油烃污染情况进行评价。结果表明,厦门海域水体中石油烃含量符合国家一类海水水质标准,正构烷烃含量与1995年厦门海域的水体正构烷烃含量相比有较明显的升高,石油烃污染有加重的可能性。沉积物正构烷烃含量为1.80~4.27 μg/g,对姥鲛烷和植烷比值（Pr/Ph）、长短链比值（L/H）、碳优势指数（CPI）和主峰碳数等特征比值的分析,表明厦门海域沉积物环境为还原性,厦门西海域、同安湾和九龙江口海域正构烷烃组成为双峰型,陆源贡献大于海洋贡献且有受到石油烃污染的可能性;东海域和大嶝海域正构烷烃组成表现为单峰型,主要体现为海洋生物贡献,但是无法排除石油烃污染的可能性。     

土壤石油污染物中正构烷烃降解特性研究

分别以污染强度、营养物、氧化剂、表面活性剂、温度、土壤含水率、透气性为降解调控因子,研究土壤中石油污染物的微生物降解过程,采用色谱-质谱联用技术分析土壤石油污染物中正构烷烃含量的变化,详细地分析了正构烷烃降解过程。结果表明：C26和C30正构烷烃的降解速度模式相似,证实了正构烷烃随着碳原子数的增多,降解速度减慢。     

天津地区表层土壤和河流沉积物中正构烷烃化合物的成因分析

对天津地区表层土和河流沉积物中正构烷烃化合物进行了测试分析。不同环境功能区正构烷烃组成特征存在一定差别。表层土和河流沉积物中正构烷烃主峰碳、CPI和轻重比指数等地球化学参数分析表明,样品中中、低碳数正构烷烃主要来源于石油及其衍生物,个别样品中C17、C19 正构烷烃含量很高,并具明显的奇碳优势,可能与藻类生物活动有关;高碳数正构烷烃具有比较明显的奇碳优势,主要来源于高等植物蜡质的降解产物。不同环境功能区污染源的构成也存在比较明显的差别。     

河南双河油泥在生物降解过程中饱和烃污染物的组成与分布

分析了河南双河油泥在微生物降解过程中烷烃的组成与分布特征,结果表明,XT-4、F-2、C-2、A-1和AB-1菌的混合菌对饱和烃组分有好的降解效果:当饱和烃含量在60~70g/kg范围时,经过120d的降解,饱和烃降解率达到66.4%,随着降解的进行,正构烷烃分布由单峰形变成了双峰形;萜烷类抗微生物降解能力强,在本实验条件下,其组成与分布没有发生显著变化。微生物对烷烃类化合物易降解顺序为:正构烷烃>类异戊二烯烃>藿烷类,C21以前的正构烷烃>C22以后的正构烷烃,姥鲛烷>植烷,Tm>Ts,藿烷>莫烷。     

稻草烟尘中正构烷烃和正构脂肪酸的碳同位素

为了查清稻草燃烧烟尘中正构烷烃和正构脂肪酸的碳同位素分馏状况,对我国的6种稻草在明火燃烧和闷烧条件下进行室内模拟试验,并测定了烟尘中两类有机物的单体碳同位素.结果表明,在明火烟尘中,正构烷烃和正构脂肪酸单体的δ13C值分别为-28.6‰～-38.8‰、-29.6‰～-41.9‰;正构烷烃和正构脂肪酸的平均碳同位素组成分别是-32.6‰～-36.4‰、-34.0‰～-36.2‰.在多数稻草的明火烟尘中,正构烷烃总体上比秸秆内同碳数烷烃亏损13C,其δ13C值最大相差4.1‰.大部分正构脂肪酸的单体碳同位素组成比稻草重,二者最大相差6.3‰.在闷烧烟尘中,正构烷烃和正构脂肪酸的单体δ13C值分别为-31.7‰～-39.0‰、-31.3‰～-38.8‰;正构烷烃和正构脂肪酸的平均碳同位素组成分别为-35.1‰～-36.4‰、-34.4‰～-35.6‰.在多数稻草的闷烧烟尘中,正构烷烃的单体碳同位素组成比稻草轻,二者最大相差6.1‰;而正构脂肪酸的单体碳同位素却比稻草重,二者最大相差8.4‰.稻草闷烧时排放的正构烷烃比明火燃烧时排放的更趋向于亏损13C,而高碳数（≥C19）正构脂肪酸的单体碳同位素组成呈现出比明火烟尘偏重的趋势.在稻草烟尘中,正构烷烃和正构脂肪酸的单体碳同位素组成与未燃烧稻草中的对应化合物有显著差别.烟尘中两类有机物相对于稻草而发生了方向相反的碳同位素分馏.     

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.     

甲基丙烯酸树脂吸附微生物降解与演化石油烃特性

为了提高石油污染土壤的生物降解效率,以甲基丙烯酸丁酯制备的树脂为载体吸附石油降解菌进行生物降解,利用GC-MS“指纹图谱”对TPH（total petroleum hydrocarbon,总石油烃）的降解程度及生物演化特性进行分析.结果表明:树脂吸附菌剂后TPH的半衰期为24.23 d,比单纯菌剂降解缩短7.28 d;其中正构烷烃的降解性能表明,高碳数高达92.03%,中、低碳数皆超过75%,高于TPH的56.67%,较好地解释了TPH降解率比单纯菌剂提高的内在原因;在演化特征方面,正构烷烃的生物演化参数——w（∑C₂₁）/w（∑C₂₂₊）（C_21-、C₂₂₊分别指C₁₄~C₂₁和C₂₂~C₃₉）、姥植比〔w（pr）/w（ph）〕和OEP（奇/偶碳数质量比）分别为0.643 3、0.486 5和1.111 9,均高于单纯菌剂演化程度.研究显示,树脂吸附菌剂后对较难降解的偶数碳正构烷烃和类异戊二烯烃类物质的氧化还原能力增强,从生物演化的角度有力地佐证了降解的优势所在.      

Fenton预氧化促进土壤微生物均衡降解烷烃

针对石油污染土壤中各类烷烃的生物选择性降解问题,通过多种土壤固相铁Fenton预氧化方式调控土壤微生物群落,探究土壤微生物数量、活性和群落变化对石油烃降解的影响,确定各类烷烃均衡降解的微生物群落特征。结果表明：A45(45 mmol/L柠檬酸)和F8.7(8.7 mmol/L Fe²⁺)土壤固相铁Fenton预氧化后,土壤微生物代谢活性分别高达0.59 mol/kg(A45)和0.60 mol/kg(F8.7),土壤石油烃残余率分别低至30%(A45)和29%(F8.7)。土壤中形成以不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)为主要优势菌属的土壤微生物群落。土壤微生物多样性高,群落组成丰富,烷烃代谢的功能基因相对丰度高,促进了各类烷烃的均衡降解,各类烷烃的生物降解率均高达60%。     

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.     

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     

填埋场覆盖土对典型氯代烃的吸附特性

覆盖土吸附能力的有效评估对填埋场中挥发性氯代烃（VCHs）污染物的控制有重要意义.全面考察了二氯甲烷（DCM）、三氯甲烷（TCM）、1,1,2-三氯乙烷（1,1,2-TCA）、四氯化碳（CT）、顺-1,2-二氯乙烯（c-1,2-DCE）、三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯（PCE）和氯苯（CB）8种VCHs在填埋场覆盖层中的吸附特性.结果显示,氯代烷烃和氯代芳烃在覆盖层土壤中吸附等温线符合Freundlich模型（R²=0.65~0.87）,氯代烯烃在覆盖层土壤中吸附等温线符合Langmuir模型（R²=0.87~0.96）.基于拟合结果预测了覆盖土对VCHs的吸附能力,结果表明VCHs的吸附速率随氯取代数的增多而增大;具有相同氯原子取代数目的氯代烃,覆盖土对氯代烯烃和氯苯的吸附量大于氯代烷烃.因此,在填埋场运行管理中,VCHs中浓度较高的氯代烷烃应该是优先治理的污染物之一.覆盖土中VCHs的吸附平衡时间约为20h,吸附速率变化范围为26~250 μg/（g_soil·h）,远高于文献报道中覆盖土对VCHs的最大降解速率.可以推断,强化覆盖土的生物氧化活性可更有效减少VCHs对环境的不利影响.     

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.     

舞阳、襄城盐湖盆地未熟油地球化学特征、判别标志及成因

通过对舞阳、襄城凹陷原油及烃源岩样品的有机地化分析 ,研究了该区未熟油地球化学特征、判别标志及成因类型。认为盐湖盆地原油具“两高、两低”特征 ,族组成上表现为饱和烃含量较低 ,“非烃 +沥青质”含量较高。正烷烃呈双峰态分布 ,OEP值 >1。具植烷优势 ,Pr/Ph <0 .2 5。萜烷以伽玛蜡烷含量高 ,Tm/Ts >1。脱羟基维生素E普遍存在 ,其分布型式主要有倒“V”字型和不对称“V”字型。根据C2 9甾烷 2 0S/ (2 0S +2 0R) ,C2 9甾烷 ββ/ (ββ +αα) ,C3 2 藿烷 2 2S/ (2 2S +2 2R)等成熟度参数 ,认为原油属于未熟油。伽玛蜡烷、脱羟基维生素E及碳同位素组成特征反映原油属咸水湖相、盐湖相成因。