页岩气井场土壤石油类污染特性及对理化性质的影响

为了解页岩气开采过程中的石油烃污染情况及其对土壤理化性质的影响,选择四川4个典型页岩气井场周围土壤为研究样地,采集石油烃污染土壤样品并测定土壤污染特征和理化性质,进一步利用SPSS分析了石油烃质量比与各类理化因子的相关性。结果表明:1)页岩气开发过程井场周围土壤受到不同程度的石油烃污染,质量比为0.022~15.6 g/kg,15个样点中有11个点土壤石油烃质量比超过500 mg/kg的临界值,石油烃萃取物GC-MS组分分析表明,污染物以大分子的直链烷烃和支链烷烃为主,占污染组分的90%以上;2)土壤受到石油烃污染后,土壤有机质显著增加,使含水率和p H值明显降低,还使发光细菌的半致死率EC50显著降低,即提高了土壤水浸液的毒性等级;3)土壤含油量对营养素全磷和全氮无显著影响,污染土壤中C、N、P比例严重失调,因此在进行烃污染土壤修复时需要适当补充N、P营养盐,可增强土壤中微生物的活性,加速石油烃的分解;4)相关性检验(LSD)结果显示,受烃污染土壤中的石油烃质量比与含水率和有机质呈极显著相关,与p H值和生物毒性EC50呈显著相关,与电导率、TN和TP无显著相关关系。     

黑麦草对TCP污染土壤的修复研究

通过生物盆栽试验研究了黑麦草(Lolium multiflorun L)对2,4,6-三氯酚(TCP)污染土壤的修复作用及其对污染土壤中微生物生物量碳、多酚氧化酶和过氧化氢酶活性的影响.结果表明,培养75 d后土壤中TCP的可提取态质量比随着时间延长而逐渐减少,黑麦草加快了土壤中可提取态TCP质量比的下降.在TCP质量比为1mg·kg-1、10 mg·kg-1、100 mg·kg-1的处理中,种植黑麦草的去除率分别为92.5%、78.2%、55.6%,无植物处理的去除率分别为56.3%、49.2%、37.5%.黑麦草在TCP各质量比处理的污染土壤中能够存活,状态良好.种植植物士壤中的微生物生物量碳以及多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性都存在增加的趋势,明显高于对照土壤(p＜0.05),提高了土壤植物和微生物对污染物的降解能力.同时,高质量比处理对酶的活性也有一定的抑制作用.由于土壤自身具有修复TCP污染的自然本能,种植黑麦草具有强化TCP污染土壤的修复作用,可以通过促进黑麦草生长,增加土壤酶的活性,增强土壤微生物活性,提高黑麦草修复TCP污染土壤的能力.     

热带地区石油污染土壤中降解菌的筛选

通过对海南省儋州地区6个采集点的石油污染土壤样品的富集、分离、筛选,得到7株以石油烃为唯一生长碳源的细菌菌株.对其石油降解能力进行研究,结果表明,所有菌株均具有一定的石油降解能力.其中,s1、s4、s5、s6和s7菌株在筛选培养基中的石油降解率分别达到21.7%、93.0%、21.5%、25.0%和41.8%; 在土壤中的石油降解率分别为26.3%、39.1%、25.3%、31.4%和36.7%.对菌株形态和生理生化特性进行初步鉴定,s1菌株为柄杆菌属(Caulobacter); s4、s7菌株为假单胞菌属(Pseudomonas); s5、s6菌株为微球菌属(Micrococcus spp.).     

微波和催化剂联合作用对污染土壤中石油烃去除的影响

采用微波加热技术,微波频率2 450 MHz、额定微波输出功率400 W、压力0.2 MPa条件下,分别添加催化剂活性炭C、Fe3O4和TiO2,去除污染土壤中的石油烃.结果表明,添加3种催化剂后,微波作用下土壤中石油烃的去除效果显著提高.Fe3O4和C加入量为0.2%时,石油烃去除效果最好;TiO2加入量为0.5%时,石油烃具有最佳去除效果.TiO2作催化剂时的最佳微波辐射时间为5 min,C和Fe3O4为7 min.土壤含水量是影响石油烃去除的重要因子,土壤含水量为16%～20%时,石油烃去除效果最好.TiO2作催化剂、微波辐射7 min、土壤含水量16%时,石油烃的去除率最高,可达84.5%.微波加热和催化剂联合作用可增强污染土壤中石油烃的去除,对石油污染土壤有一定修复作用,具有一定应用前景.     

β-环糊精强化微生物修复石油烃污染土壤的试验研究

石油烃污染物的生物可利用性是土壤微生物修复的限制因素,为了提高污染物的生物可利用性和降解效率,引入环境友好的β-环糊精作为污染物增溶剂,并与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)作对比。结果表明,当β-环糊精的投加浓度为其在水中饱和溶解度的90%、SDS的投加浓度为其临界胶束浓度时,β-环糊精和SDS对土壤中石油烃污染物的增溶效果达到最大,分别为84.42%和89.63%。虽然两者都具有相近的增溶效果,但SDS具有一定的生物毒性,抑制了微生物的生长及其对石油烃污染物的降解,而β-环糊精可以促进微生物生长并有效提高微生物对污染物的去除效率。投加β-环糊精的微生物修复组在15 d内的降解率达到19.5%,比单独微生物修复组的降解率提高了70%以上。     

热带海水中生物表面活性剂生产菌的筛选及特性研究

为评估生物表面活性剂生产菌对石油烃降解菌的辅助效应,从热带近海海域石油烃污染水样中筛选出一株生物表面活性剂生产菌BSM-301,通过生理生化试验和16S r DNA序列分析,确定该菌为微球菌属(Micrococcus sp.),利用薄层色谱法和傅里叶变换红外光谱法初步确定其产物为脂肽类生物表面活性剂。以菌株发酵液的表面张力值为评价指标,对其生活条件进行优化,并进行海水环境条件下的石油烃辅助降解试验。结果表明,该菌株最佳碳源为葡萄糖,最适初始p H值为7.5,最适培养温度为30℃,添加后石油烃降解率比两种降解菌SJDQ-112和SJDQ-1122单独作用分别提高了64.9%和86.2%。试验正向辅助效果较为明显,为进一步研究海水中石油污染的生物修复提供了理论依据。     

玉米对城市排污河萘污染沉积物的修复

为有效去除城市排污河沉积物中的多环芳烃类污染物,选择玉米作为供试植物,种植于排污河底泥与营养土以1∶1、1∶2、1∶3的质量比混匀的土壤中。通过90 d的盆栽试验,研究了玉米对土壤中萘的去除效果,以及植物和微生物去除土壤中萘的交互效应。结果表明,种植玉米后土壤中萘的降解率显著升高,在底泥与营养土配比为1∶1、1∶2和1∶3土壤中,种植玉米90 d后萘的降解率分别达89.7%、90.3%和86.7%,明显高于空白对照组,且底泥与营养土配比为1∶2的土壤中萘去除率最高。不同处理后土壤中的微生物数量并无明显差异。在萘的去除过程中,植物吸收作用比较明显,种植90 d后玉米植株体内的萘也基本降解。植物根际土壤中脲酶活性测定结果显示,萘浓度越低,脲酶活性越高,脲酶活性变化在一定程度上可以反映萘的污染状况。研究表明,种植玉米可以强化土壤修复萘污染的作用。     

石油降解菌的筛选、降解特性及其与基因的相关性研究

以Bush-hass培养基为筛选培养基,从3种不同来源的石油污染土壤中富集、分离、筛选获得16株可以以石油烃为唯一碳源的菌株。对菌株的生理生化性质、石油烃降解效果、菌株种属和菌株所含石油烃降解基因进行了检测。结果表明,筛选出的16株菌分属于铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)和不能确定种名的假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、黄杆菌属(Flavobacteriaceae)、埃希氏菌属(Escherichia)和无色杆菌属(Achromobacter)的细菌。其中7株菌株对水相中石油烃的降解率在降解时间为20 d时可达到31.5%~54.7%。对菌株的降解基因检测结果表明,当降解菌中同时含有双加氧酶和单加氧酶控制基因时,菌株对石油烃显示出较强的降解能力。     

一株石油降解菌的紫外诱变育种及其生物修复作用

采用紫外线对一株Kosakonia sp.石油降解菌(S-1)进行紫外诱变育种。在照射功率15 W,波长为253.7 nm的条件下,确定最适诱变时间为140 s,此时正突变率最高。分离选育出一株遗传稳定的突变优势菌Y-16,与出发菌S-1相比,石油降解率提高了22.64%,且在pH值为5~9范围内,Y-16降油率均超过50%,对pH值的适应范围更广,在高浓度盐环境中有更好的耐盐性。经过60 d石油污染土壤的生物修复模拟试验发现,Y-16和S-1的最终石油降解率分别为91.83%和69.58%,其中降解36 d时,Y-16的降油率已达到71.19%,Y-16对石油的降解半衰期是S-1的0.4倍,降解周期更短,生物修复效果更好。     

外源微生物对土壤中烟嘧磺隆的降解作用研究

为了探索外源微生物N80(Serratia marcecens)对烟嘧磺隆污染土壤生物修复的可行性,在实验室条件下,分析了温度、土壤pH值、接菌量、农药初始质量比等因素对N80降解烟嘧磺隆效果的影响.同时以小白菜、甜菜、菠菜为供试作物,采用室内盆栽试验法处理污染土壤,液相色谱仪(UVD)测定土壤中烟嘧磺降残留量.结果表明:1)向污染土壤中添加外源微生物菌株N80可以促进土壤中烟嘧磺隆的降解,第30d时,最高降解率可达79.7％;2)N80降解污染土壤中烟嘧磺隆的最适宜条件为25℃,pH=7.0,接种量108 cfu/g,初始质量比10mg/kg.研究表明,向污染土壤中接种一定量的外源微生物菌株N80可以有效降低土壤中烟嘧磺隆的残留量,减轻烟嘧磺隆对敏感作物的药害,达到了预期的生物修复效果.     

优良菌对原油降解性能的试验研究

以原油为唯一碳源,从长期被石油污染土壤的浸泡液中分离、筛选出2株降解原油的优良菌SY4和SY6,初步鉴定为: SY4和 SY6为芽孢杆菌属.通过降解性能实验的研究得出:2株菌对原油都有较强的降解能力,在摇床实验中,单一菌株在5 d后的原油降解率都高于60%,且2菌对原油的生物降解反应符合一级反应动力学特征.摇床实验和静态曝气实验都得出:SY6的降解能力比SY4强.通过本实验研究,为其实际应用提供一定的生物基础.     

重庆丘陵山区石灰性黄壤呼吸特征及影响因素

采用静态暗箱一二氧化碳红外分析仪法研究了重庆丘陵山区石灰性黄壤土壤呼吸特征及影响因素.结果表明,土壤呼吸速率呈现季节性动态变化特征,冬季较低,夏季较高,与地温的季节动态变化基本一致;土壤呼吸与地温之间呈指数关系,其中与5 cm地温的相关性最好;不同土层、不同处理的Q10值不同,变化范围为1.67～2.69.不同田间管理措施对土壤呼吸速率有明显影响,表现为施肥土壤＞未施肥处理,种植作物土壤＞裸地;化肥使种植作物土壤的年平均呼吸速率增加70.8%,化肥、粪肥共同作用增加129%;与裸地相比,单种作物不施肥不能显著增加土壤CO2排放.裸地春、秋、冬季的土壤呼吸速率与土壤水分呈直线关系,决定系数R2=0.414,P＜0.01.在夏季,种植作物未施肥和施化肥处理两者也呈直线关系,R2分别为0.5361和0.4261(P＜0.05),其他季节两者未表现出明显的规律性.     

不同生长期加拿大蓬挥发油对蚕豆保卫细胞的毒性效应

为探讨入侵植物加拿大蓬(Erigeron canadensis L.)的化感作用机制,以蚕豆(Vicia faba L.)叶下表皮为材料,研究了营养期和生殖期加拿大蓬挥发油各1μL、2μL、3μL、4μL、5μL分别处理保卫细胞10 min、20 min、30 min后产生的毒性效应。结果表明:挥发油处理后保卫细胞大量死亡,核形态发生较大改变;细胞死亡率和核异常率显著上升(p0.05),与处理剂量和时间呈正相关(p0.01);营养期挥发油处理后细胞的死亡率和核异常率总体高于生殖期;加入泛Caspase抑制剂后,细胞死亡率显著降低(p0.05)。研究表明,加拿大蓬挥发油引起的保卫细胞死亡为Caspase依赖性的细胞凋亡,营养期挥发油的化感胁迫效应比生殖期更强。结合GC-MS分析可见,不同生长期加拿大蓬挥发油毒性的差异可能与其化感物质的组成和含量差异有关。     

矿化垃圾的改良及其在草坪生产中的应用研究

在草坪生产过程中,以生活垃圾填埋场矿化垃圾作为农田土的替代物,既实现了矿化垃圾的资源化及垃圾填埋场的可持续利用,又避免了常规草坪生产中对农田的破坏。以粉煤灰为改良剂,对矿化垃圾进行改良,利用改良后的矿化垃圾为基质培养高羊茅。通过测试改良矿化垃圾的保水率、透水率以及高羊茅的株高、发芽率、鲜重、叶绿素等指标,分析了改良矿化垃圾作为高羊茅草坪生产用土的可行性。结果表明,在土壤指标方面,改良后的矿化垃圾保水率与透水率均有所下降,接近于普通农田土的水平;其pH值没有显著变化;但是可溶性盐含量明显降低,其中5∶5组可溶性盐含量降低了51.8%,改良最为明显。在植物指标方面,各改良组的株高均明显优于矿化垃圾组,其中4∶6组高羊茅的株高达到了改良前的117%;各改良组高羊茅的发芽率也明显高于改良前,其中4∶6组其发芽率达到了改良前的122%。改良后的矿化垃圾的物理、化学特性有明显改善,接近于农田土,可以替代农田土作为草坪的培养土。     

草本植物对排土场边坡稳定性提升效果研究*

为了研究草本植物对排土场边坡加固能力,通过对排土场碱蓬和早熟禾根系生长情况进行调查,量化植物根随深度的分布关系,与此同时,采集2种草本植物根,通过根的抗拉试验,采用纤维束模型量化2种草本植物根黏聚力,采用FLAC3D分析边坡稳定性。结果表明,2种草本植物根的抗拉力与直径呈现幂律关系,根的抗拉力存在显著性差异。2种草本植物根面积比和根黏聚力均随深度的增加而降低,对比根黏聚力,碱蓬的根黏聚力大于早熟禾。草本植物加固后边坡安全系数提高,裸露边坡的安全系数为2.08,早熟禾与碱蓬加固的边坡的安全系数分别为2.09和2.1。     

日照茶树种植区土壤pH值及养分的变化

在GIS支持下,通过对日照市茶树种植区1982年和2003年土壤养分的对比分析,探讨了茶树种植对土壤养分的影响.2003年在研究区采集104个土壤剖面点,对土壤的主要养分进行了分析.在ARCGIS下进行Kriging插值形成各养分分布图,然后对照1982年第2次土壤普查结果进行各养分的差值分析.结果显示,茶树种植20a,土壤全N、有效P、速效K有增加的趋势,且明显高于非茶树种植区.土壤有机质基本不变或略有下降,但茶树种植区高于非种植区.全市土壤pH值有下降趋势,但茶树种植区下降较大,幅度在0.83～1.98之间.     

天然腐殖酸对柴油在寒旱区黄土上吸附特性的影响

选用西北寒旱区黄土为供试土样,通过热力学和动力学吸附试验研究了干旱区低有机质黄土对柴油的吸附行为,以及提取的天然腐殖酸对柴油在黄土上吸附行为的影响。结果表明,无论是否加入腐殖酸,柴油在黄土颗粒上的吸附都符合Freundlich方程,且腐殖酸质量浓度对柴油的吸附量有显著影响。在27℃时,加入10 mL质量浓度为40 mg/L的腐殖酸溶液后,柴油在黄土上的饱和吸附量由12.034mg/g减小为7.407 mg/g,且吸附量随温度的升高而降低,表明吸附为自发的放热过程。描述柴油在黄土上吸附动力学的最优方程为Elovich方程,其次为双常数方程。无论是否加入腐殖酸,黄土对柴油的吸附都在短时间内达到平衡。对吸附影响因素的分析结果表明,柴油在黄土上的吸附随溶液pH值的增大而降低;黄土颗粒粒径越小,柴油在土样上的吸附量越大。     

云南个旧多金属矿区农田土壤-作物系统重金属污染现状——以乍甸镇为例

对云南个旧市乍甸镇农田土壤和农作物重金属污染现状进行了野外调查及评价。结果表明:农田土壤Pb、Zn、Cu、Cd、As质量比均超出GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,Hg未检出,该地区农田呈现以As、Cd为主多种重金属复合污染。Pb、Zn、Cu、Cd、As土壤有效态质量比与土壤全量呈极显著正相关(p<0.01)。农作物中Cu、As质量比与土壤有效态Cu、As质量比无显著相关,Zn质量比与土壤有效态Zn呈极显著负相关(p<0.01),Cd、Pb质量比与土壤有效态Cd、Pb呈显著正相关(p<0.05)。89%的农作物As超标,油菜籽(Brassica napusL.)As质量比最高,均值达(23.04±14.33)mg/kg(鲜重,下同)。Pb超标率达72%,油菜籽Pb质量比最高,平均为(5.55±2.53)mg/kg。Zn、Cd超标率均为11.11%,超标最严重的油菜籽Zn质量比为(46.65±13.61)mg/kg,Cd质量比为(0.24±0.10)mg/kg。Cu超标率为5.55%,油菜籽Cu质量比最高,达(16.02±2.75)mg/kg。油菜籽对As、Pb、Zn、Cu、Cd的转移系数(农作物可食部分重金属质量比(鲜重)与土壤重金属质量比的比值)远高于其他作物。农作物对Pb、Zn、Cd、As的转移顺序依次为果实类、叶菜类、根茎类,对Cu的转移顺序为果实类、根茎类、叶菜类。农作物以As、Pb污染为主,总体属重度污染。聚类分析得出:油菜籽、青蒜(Allium ampeloprasumL.)和生菜(Lactuca sativaL.var.ramosaHort.)重金属污染严重,不适合在该地区继续种植和食用。     

极地冻土低温力学特性及井眼坍塌风险分析

为解决极地冻土区油气资源储量极大但其力学特性和钻井井壁失稳机理尚不清晰的问题,对冻土岩样开展低温三轴力学特性实验,并基于此开展钻井井壁坍塌失稳相关数值模拟分析.结果表明:冻土的极限强度会随温度的降低和围压的增大而逐渐提高;冻土弹性模量尽管会随温度的降低而增加,但受围压影响较小,而泊松比基本不受温度及围压的影响;冻土内聚...     

海南岛香蕉园土壤肥力现状及变化趋势分析

对海南岛5大香蕉种植区(乐东、东方、昌江、临高、儋州)各大香蕉基地的共计57蕉园土壤样品及与之对应的20个对照样品进行了pH值、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙镁、有效硫、有效铜锌及有效硼含量分析.结论如下:1)海南岛各大香蕉基地由于管理水平不同,其土壤肥力水平差异相当明显,以乐东地区蕉园土壤肥力为最低.2)全区蕉园土壤较对照土壤pH值降低(下降0.27～0.91个单位);有机质质量比降低(下降0.009～0.063g/kg);碱解氮质量比降低(下降0.72～22.75 mg/kg);速效磷大量积累(上升17.4%～1552.4%);速效钾质量比增加缓慢(上升161.94～312.18 mg/kg);中量元素交换性钙、速效硫含量有一定幅度的增加(Ca上升0.39～3.94cmol/kg,S上升1.52～43.00mg/kg);交换性镁有下降趋势(下降0.01～0.15 mg/kg);微量元素中速效性铜有增加趋势(上升0.16～1.49mg/kg)而速效锌、速效硼有下降趋势(Zn下降0.10～2.04mg/kg,B下降0.01～0.04mg/kg).