石油污染土壤及地下水的生物修复进展

This paper presents a review with 41 references on bioremediation of oil or oil products contaminated soil and groundwater in the past several years．Many aspects are discussed,such as the types of remedied soils,the degraded pollutants,separation and selection of strains for oil degradation,effects of the added nutrition or other substances,and some available techniques of bioremediation.     

石油污染土壤及地下水的生物修复进展[综述]

所谓石油污染土壤的生物修复［２］（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）,是指利用微生物及其他生物,将存在于土壤、地下水和海洋中的有毒有害的石油污染物现场降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质的工程技术系统．它是传统的生物处理方法的延伸,其创新之处在于它治理的对象是较大面积的污染．由于现场环境的复杂性,因而产生了许多不同于治理点污染的概念和技术措施．与物理、化学土壤修复技术相比,生物修复技术具有多种优点［１,２］．ＫｕｒｏｄａＤａｎｎａＲ［３］曾以美国应用实例对生物修复技的特点进行过详细的归纳与总结：既可…     

石油污染生物修复研究进展

石油污染多见于油田附近的土壤污染和海上油轮泄漏造成的海域污染,自1970s便出现了利用微生物降解石油污染物的生物修复研究,总结了1970s至今的相关文献发现石油污染生物修复技术受到越来越多的关注,其目前的主要研究方向包括:添加辅助营养物质或辅助乳化剂、石油污染降解过程的生物标记研究、菌株具体降解途径、工程示范研究.而由于石油污染成分复杂,不同微生物可利用的石油底物不同,降解途径也不同,因此传统的石油污染生物修复研究存在效率不高、难以维持等问题,而随着1990s以来分子生物学技术的迅速发展,其在石油污染生物修复中得到越来越多的应用,并有效地提高了修复效率.其应用主要包括以下两方面:(1)在掌握已有石油污染物生物降解途径和降解基因的基础上,研究针对石油污染不同底物的高效降解菌株,构建高效基因工程菌或功能互补的混合菌剂.譬如石油污染物的生物降解过程中,一系列的加氧酶/羟化酶起着最重要的作用,其中包括了单加氧酶和双加氧酶等.它们一般作用于降解的加羟基或后续的开环过程.而不同的脱氢酶、脱羧基酶、辅酶A连接酶等,则对底物加氧后的降解起着重要作用.因此本文重点分析整理了一系列典型石油污染物降解途径中的加氧酶及其参考菌株.(2)由于下游多态性分析方法的进步,越来越多的研究利用PCR对修复过程中群落的重要降解基因进行扩增,譬如对芳烃开环有重要作用的儿茶酚1,2-双加氧酶(C120)、儿茶酚2,3-双加氧酶(C23O)以及对长链烷烃降解起作用的alkB,alkM等基因,并进而应用rDNA扩增及限制性位点分析、梯度凝胶电泳、末端限制性片段长度多态性分析等方法监测研究石油污染的生物降解过程.本文总结了近年来石油污染修复中应用上述方法的研究,为今后的石油污染生物修复工作提供参考.     

生物炭材料在海洋石油类污染修复中的应用研究进展

时有发生的溢油事故以及沿海陆源输入性的石油污染会对海洋生态系统造成短期或长期的危害.生物炭是一种原料来源广、低成本、环境友好的富含碳的材料,是解决全球废弃物碳足迹问题的重要措施.近年来,基于生物炭的海洋石油烃修复材料被广泛关注.因此,本文将详细介绍生物炭的制备及生物炭材料在海洋石油烃修复中的应用.生物炭的制备过程中,其理化性质主要受原料类型、热解速率、热解温度和热解时间的影响.生物炭的高孔隙率和丰富的表面官能团,使其具有溢油吸附的巨大潜力.为提高溢油吸附效率,酸改性、磁改性和疏水改性等方法常用来改善生物炭的性质.此外,生物炭基气凝胶因其独特的吸附性能,也得到了广泛的研究和关注.除在水环境适用外,利用生物炭还可对沉积物中的石油烃进行封存和修复,以减少其扩散和生物利用度.多孔、富含营养元素的特点使生物炭可以作为固定化材料来固定石油烃降解菌,以减少海洋环境条件对微生物的冲击,保证菌剂的降解效率.综上,生物炭具备的各种优异性质使其在海洋石油污染修复中具有广阔的应用前景.因此,生物炭实际应用的不足及自身存在的某些性质问题,是此后生物炭的研究重点,应当给予更多的关注.     

焦化厂污染土壤中18种PAHs分布特征及健康风险评估

为研究焦化厂土壤中多环芳烃(PAHs)的污染特征及其健康风险,以某焦化厂为目标,布设260个点位,根据各点位污染情况,采集不同深度的土壤样品共780件。通过分析样品中18种PAHs含量,探讨了不同判定标准下厂区土壤中PAHs总体污染程度以及不同功能区污染状况特征,同时根据HJ 25.3—2019《建设用地土壤污染风险评估技术导则》对厂区内18种PAHs进行健康风险评价。结果表明：(1)该焦化厂污染水平较高,且厂区污染在空间上表现出强烈非均质性。厂区内PAHs以2～3环为主,占比为58.82%,4～6环PAHs占比为41.48%。厂区内以苯并[a]芘为基准的6种主要风险PAHs的毒性当量浓度(TEQ_Bap)分布特征与总PAHs(∑₁₈PAHs)含量分布具有一致性。(2)不同功能区表层土壤PAHs含量均值从高到低依次为污水处理区>化产区>焦炉区>锅炉发电厂>煤炭储存区>办公区。不同功能区低环与中高环PAHs含量比值不同,表明各区域污染物来源存在差异。(3)厂区内主要健康风险来源于化合物的致癌风险,不同功能区的致癌风险...     

粤北星子河水生生物体内重金属污染特征及健康风险

本文分析了粤北星子河12种水生生物样品中Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn等6种金属元素的含量水平。利用综合污染指数法和目标危害系数法对水生生物中重金属的污染特征及其健康风险进行评价。结果表明:不同水生生物对重金属的富集程度存在明显差异,重金属的含量水平从低到高顺序依次为:CdNiPbCrCuZn;鱼类富集重金属明显低于贝类。在贝类样品中,Cr、Pb和Zn的含量均出现超标现象。鱼类重金属综合污染指数低于1,属于微污染;而田螺重金属综合污染指数大于1,属于轻度污染水平。不同鱼类中重金属的复合健康危害系数(TTHQ)均小于1,且每周评估摄入量(EDI)均远低于暂定每周允许摄入量(PTWI),居民通过鱼类摄入重金属的健康风险较低;田螺中重金属对人的复合健康危害系数大于1,长期食用田螺存在较高的健康风险,风险较高的重金属元素为Cr、Pb和Zn。     

石油污染与微生物群落结构的相互影响

从两种土壤中分别分离出石油烃降解菌,并从中筛选出6株石油烃高效降解菌A1、A2、A6、A8和B2及B5,然后将各菌株鉴定至属,分别为A1假单胞菌属、A2鞘氨醇单胞菌属、A6微球菌属、A8节杆菌属、B2不动杆菌属和B5诺卡氏菌属。另外对比分析了单菌株及不同菌株重组对不同石油烃组分的利用情况,结果发现,从不同石油污染的土壤中分离到的菌株对石油烃组分的利用能力不同,从胜利原油污染的土壤中分离到的菌株A1、A2、A6和A8对石油烃组分的利用范围窄,主要利用饱和烃组分;而从经芳香烃驯化过的土壤中分离到的菌株B2及B5对石油烃利用组分的利用范围较宽,能同时利用饱和烃和芳香烃组分。     

石油污染对土壤氮素矿化和硝化作用的影响

在实验室中用同位素示踪法,研究了土壤中不同石油污染量对氮矿化及硝化速率的影响。结果表明,石油对土壤中有机氮的矿化没有显著影响,但减缓了硝化反应的进程。土壤经过１０ｄ的培养,在未污染的土壤中硝化细菌数量由１．６×１０３增加到１．６×１０６,而在受石油污染的土壤上,硝化细菌数量仅增加到６．３×１０４;增加试验前土壤硝化菌数量为２．６×１０６,加油培养１０ｄ后,硝化细菌数量下降了近９０％。     

植物与微生物对石油污染土壤修复的影响

为了研究生物对石油污染土壤的修复效果,在从石油污染土壤中筛选石油降解微生物的基础上,采用盆栽试验,进一步研究了4种植物和筛选到的微生物对石油污染土壤修复的影响.选择中原油田地区的原油和潮土,采取人工污染方法,设计石油污染水平为15 g·kg-1.试验设置3类处理,即单独添加微生物、单独种植植物(分别为向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)、微生物分别与4种植物(向日葵、狗牙根、棉花、高丹草)组合.结果表明:在石油污染土壤中单独添加石油降解微生物,120 d时,石油降解率达到67.0%;向日葵、狗牙根、棉花、高丹草对土壤中石油降解也具有一定效果,120 d时,石油降解率分别达到38.23%、36.57%、40.67%、38.67%;添加微生物和种植植物联合对石油降解能力大小顺序为棉花+微生物＞向日葵+微生物＞狗牙根+微生物＞高丹草+微生物.其中,棉花与微生物联合修复120 d可以使污染土壤石油降解率达到85.67%,在各种处理中对污染土壤中石油的降解效果最好.     

博斯腾湖流域地下水重金属污染的人体健康风险评估

在新疆博斯腾湖流域绿洲灌区采集67个浅层地下水样品,测定其中Cu、Mn、Cd、Cr、Ni和Zn等6种重金属元素的含量,采用Nemerow综合污染指数对地下水中重金属污染程度进行评价,借助US EPA健康风险评价模型对地下水中重金属污染的潜在健康风险进行评价。结果表明:(1)地下水中各元素平均含量大小顺序依次为:MnZnCuNi CrCd,各元素平均含量均未超出国家标准的限值;(2)研究区地下水中各重金属元素单项污染指数平均值从大到小依次为:Cd(2.04)、Mn(0.69)、Ni(0.45)、Cr(0.24)、Zn(0.07)、Cu(0.03)。综合污染指数的变化范围在0.23～2.22之间,平均值为0.73,呈现轻微污染;(3)健康风险评价结果表明,地下水中6种重金属对成人的潜在非致癌健康风险HI为7.83E-011,表明暴露的个体不太可能有明显的不良健康影响;对儿童的潜在非致癌健康风险HI为1.05E+011,表明研究区地下水重金属可能对当地儿童的健康产生不利影响,有进一步研究的必要性。     

我国涉汞危废处置企业中汞分布特征及风险评价

为了解涉汞危废企业对周边环境的影响及其潜在风险,加强涉汞危险废物的监督管理,通过2007年至2013年对13个持环保部发证的涉汞危废处置企业每年一次的监督性监测,分析了我国涉汞危废处置企业不同环境介质中汞分布特征及其风险。研究结果显示,2007年至2013年我国涉汞危废处置企业土壤、地下水、无组织排放气体中汞的浓度范围分别为0.75~28.4 mg·kg-1、1.0×10-5~1.3×10-4mg·L-1、3.9×10-4~4.0×10-3mg·m-3。利用风险商的方法对不同介质中汞进行初步的生态风险评价,结果显示土壤中汞存在较高的风险(RQ≥1),除2009年和2012年,其他所有年份高风险的企业超过50%,风险商的范围为0.44~56.8,呈逐渐上升趋势。地下水中汞存在潜在的风险(0.1RQ1)。无组织排放气体中汞的风险较低(RQ≤0.1),可以忽略。     

中国饮用水中多环芳烃的分布和健康风险评价

饮用水中存在的多环芳烃对人类的身体健康会产生危害。应用固相萃取富集法和气相色谱?质谱联用(GC/MS)分析方法对全国主要城市的80座自来水厂出水中多环芳烃的浓度进行了分析。结果表明:各自来水厂的出水中多环芳烃总量在174.02-658.44ng.L-1之间,其中致癌性多环芳烃的总量为55.08-173.36ng.L-1,致癌性多环芳烃占多环芳烃总量比例最高可达到49.68%。就其组成而言,出水中多环芳烃以3环芳烃(31%-37%)为主,但各环均有检出;通过评价水体健康风险,得到水厂出水中多环芳烃对人体的健康风险值是10-6a-1。     

北京市地表灰尘中Cu的分布及健康风险评价

为了解典型重金属污染物铜(Cu)在城市环境中的污染特征及其可能带来的健康风险,在北京市四环以内的典型功能区采集了30个地表灰尘样品并测定了Cu的浓度。结果表明,地表灰尘样品中Cu的平均浓度为102.53μg·g~(-1),远高于北京市土壤背景值。商业区Cu浓度的均值更达到了169μg·g~(-1)。居住区、街道和商业区单位面积上Cu的负荷较高,对人类的健康威胁较大。健康风险评价结果显示,地表灰尘中Cu引起的非致癌风险对儿童的威胁程度高于成人,手-口摄人的方式是非致癌风险最主要的途径。     

基于物种敏感性分布法的毒死蜱对稻田生态系统生态风险评价

生物敏感性分布法(Species Sensitivity Distributions,SSD)是一种基于单物种测试和概率统计学的、较高级的外推风险评估方法。该方法在国内外均被广泛应用于各种污染物风险评价中。本文选取了采用logistic和normal这2种SSD分布模型,分析了国内外毒死蜱对3组水生生物组合的毒性数据;并且获得各自SSD的HCx值。3组毒性数据分别为:浙江稻田水生生物组,长三角地区水生生物组和美国水生生物组。浙江稻田水生物SSD分布的HC5为:0.32μg·L~(-1)(logistic模型)和0.35μg·L~(-1)(normal模型);HC10为1.50μg·L~(-1)(logistic模型)和1.26μg·L~(-1)(normal模型);HC20为8.13μg·L~(-1)(logistic模型)和5.96μg·L~(-1)(normal模型);HC50为145.44μg·L~(-1)(logistic模型)和115.74μg·L~(-1)(normal模型)。据此判断水稻种植季节,稻田水域毒死蜱对食蚊鱼、鳑鲏、泽蛙蝌蚪、轮虫、常见腹足类和双壳类软体动物以及绝大多数藻类等的风险较小。利用冗余分析研究了生物物种数量、物种组成结构和拟合模型对HCx影响。结果表明:物种组成结构对HCx有较为明显的影响。具体表现为对毒死蜱较为敏感物种数量与HCx存在明显的负相关性;对毒死蜱不敏感的物种则与HCx呈现正相关性。     

松涛水库水生生物农药污染水平及健康风险评价

在海南省松涛水库采集了鱼类和螺蛳共34个样品,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测样品中农药的浓度,并根据美国环境保护署(US EPA)的健康风险评价模型对松涛水库周围人群通过饮食途径摄入水生生物进行健康风险评价。结果表明,检测的29种农药,仅有7种在大部分样品中检出,分别为2,4-DDE、4,4-DDE、2,4-DDD、4,4-DDD、4,4-DDT、甲氧滴滴涕和甲基对硫磷,它们的平均含量(以湿重计)分别为0.32 ng·g~(~(-1))、3.68 ng·g~(~(-1))、0.17 ng·g~(~(-1))、1.33 ng·g~(~(-1))、0.90 ng·g~(~(-1))、1.34 ng·g~(~(-1))、0.32 ng·g~(~(-1))。鱼类肌肉以及螺蛳肉中农药的健康风险评价远远低于可承受水平,表明食用这些鱼类与螺蛳所造成的健康风险比较低。与其他研究相比,松涛水库的农药污染程度较轻。造成不同生物体间的农药含量差异的主要原因可能是牙叉库区的农药污染比南丰和番加库区的污染严重。     

大辽河表层水中邻苯二甲酸酯分布特征及环境健康风险评价

利用气相色谱-质谱(GC-MS)检测了大辽河表层水中邻苯二甲酸酯类(PAEs)有机污染物的浓度水平,分析其分布特征,并对PAEs类有机污染物的环境健康风险进行了评价。结果表明,大辽河表层水中共检出4种PAEs,其质量浓度范围为n.d.#0.754μg·L~(-1)。4种PAEs类中质量浓度平均值最高的为邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)(0.36μg·L~(-1)),最低的为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)(0.01μg·L~(-1))。4种PAEs浓度贡献大小依次为:邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)。DBP浓度基本符合国家地表水环境质量标准(GB3838—2002)。与国内其他水域相比,大辽河表层水中PAEs的污染程度处于较低水平。DMP和DEP的最高值均出现在营口市区最主要的工业和生活污水排污口之一——纱厂潮沟采样点,DBP和DIOP的最高值则分别出现在牛庄大桥和港监潮沟采样点。总PAEs类有机污染物分布趋势为:在工业分布较多的区域及主城区附近水域PAEs浓度较高,大辽河上游区域PAEs浓度相对较低。利用US EPA健康风险评估模型粗略估算,大辽河表层水中PAEs类污染物的非致癌风险指数值低于1。     

福建东山湾养殖贝类重金属污染状况及健康风险评价

为了解东山湾海水养殖贝类重金属污染状况及健康风险水平,2016年11月采集了华贵栉孔扇贝(Chlamys nobills)、菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)、鲍(Haliotis sp.)、巴非蛤(Paphia sp.)、牡蛎(Saccostrea sp.)和翡翠贻贝(Perna viridis)等6种常见贝类,对其污染指数、膳食暴露量和健康风险等进行评价。结果表明,东山湾贝类体内Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Hg含量(均值)分别为9.69、0.19、43.5、0.65、0.21、0.010和1.69μg·g~(-1),与第一类海洋生物质量标准限值相比,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和As的超标率分别为16.7%、83.3%、33.3%、33.3%、16.7%和100%;但除华贵栉孔扇贝Cd含量超标外,Pb、Cr、Hg和As含量均能满足食品中污染物限量标准要求。尽管东山湾贝类总致癌风险R_c=1.65×10~(-4),存在一定的健康风险,但5种贝类体内重金属含量略低于我国东部-南部沿海贝类的平均水平,且2010—2017年期间东山湾牡蛎体内重金属污染状况没有明显变化(养殖生物质量指数<5%),加上重金属膳食暴露风险较低,总非致癌风险R_n=0.94(<1),总体而言贝类质量状况尚可。     

浅议恶臭污染的健康风险研究

恶臭兼有感官污染和有害气体污染的两重性。开展恶臭健康风险评价研究对恶臭基准/标准的制定、污染控制和风险管理有着重要意义。本文简述了恶臭污染的特殊性和健康危害,分析了恶臭污染的健康风险评价方法,最后就如何开展恶臭健康风险研究提出4点建议。     

云南宣威肺癌高发区C1煤燃烧排放颗粒物中PAHs的组成特征及健康风险

宣威煤燃烧排放产物与其所导致的肺癌高发率一直是国际学术界关注的热点,但煤燃烧排放颗粒物中的关键致毒组分还不清楚。以肺癌高发区产出的晚二叠世C1煤燃烧排放不同粒径颗粒物为研究对象,分析其中主要有害有机污染物多环芳烃(PAHs)的分布特征及其健康风险。结果表明宣威煤燃烧排放的颗粒物中16种PAHs的总质量浓度为77 359.21 ng·m-3,其中含量最高的是苯并(g,h,i)苝,其他主要的PAHs依此为:屈、苯并(b)荧蒽、苯并(a)蒽、荧蒽、二苯并(a,h)蒽、菲、苯并(k)荧蒽、茚并(1,2,3-cd)芘;强致癌化合物苯并a芘(Ba P)总浓度亦可达到10 060.13 ng·m-3;这些有害有机物主要分布在细颗粒物中;不同粒径颗粒物的毒性当量存在明显差异,细颗粒的毒性当量占可吸入颗粒物中PAHs总毒性当量的87.4%,远高于粗颗粒(12%)和超细颗粒物(0.4%)的毒性当量。