鼠李糖脂对苯系物污染含水层的修复效果研究

通过模拟污染介质的静态脱附实验和一维模拟柱冲洗实验，对比了鼠李糖脂、Tween-80、TX-100对苯的修复效果，筛选出最优表面活性剂进行实际污染土样修复，确定最佳修复技术参数。结果表明：3种表面活性剂对苯的脱附效果为鼠李糖脂>Tween-80>TX-100。采用鼠李糖脂淋洗液进行实际污染土样动态冲洗修复时，鼠李糖脂质量分数宜为0.20%,冲洗流速不宜超过14.4 mL/d,淋洗液冲洗量宜为4倍孔隙体积(PV),在此条件下苯的出流质量浓度最低可达到0.29 mg/L。在实际污染场地修复应用时，修复后应持续注入2倍PV以上的清水冲洗出残留污染物和修复药剂，研究结果可为苯系物污染含水层的表面活性剂修复提供理论指导和技术支撑。     

比较两种表面活性剂淋洗去除土壤中的重金属

以停车场和湿地2种土壤为研究对象,分别使用表面活性剂鼠李糖脂和月桂基醚硫酸钠对土壤样品进行淋洗,考察2种表面活性剂对这2种土壤中重金属的去除能力差异及形态分布的影响,并分析淋洗后残留在土壤中表面活性剂的生物毒性。结果表明,2种表面活性剂均可在一定程度上去除2种土壤中的Cu、Cd、Pb和Zn。与湿地土壤相比,2种表面活性剂对停车场土壤中重金属的去除率均较高,且月桂基醚硫酸钠的去除能力优于鼠李糖脂。2种表面活性剂对可交换态重金属的去除效果最好,对残渣态重金属去除率较低。淋洗后2种土样中残留的鼠李糖脂及停车场土样中残留的月桂基醚硫酸钠的生物毒性低,湿地土壤中残留的月桂基醚硫酸钠具有一定生物毒性。     

假单胞菌L-01产表面活性剂的性能分析

通过对活性部位测定,表明菌株L-01产的生物表面活性剂主要是胞外型的糖脂类物质;提取生物表面活性剂后,采用红外扫描仪和紫外扫描仪测定其结构并进一步分析表明,该生物表面活性剂为鼠李糖脂。当以柴油为惟一碳源培养菌株L-01时,在生长的对数后期开始产鼠李糖脂,并在稳定期的初期达到最大值。菌株L-01产的鼠李糖脂对柴油具有良好的乳化能力,培养60 h时,其E24值高达95.2%。通常表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)是指在水中测得的,而对鼠李糖脂在水中和土壤中的测定其CMC值后,结果发现两者差距很大,在水中的CMC为65 mg/L;而在土壤溶液中时,其CMC值高达185 mg/L,这一点对利用生物表面活性剂于石油污染生物修复具有重要的参考价值,因为添加的表面活性剂在高于CMC值时才能有效地提高生物修复效率。     

鼠李糖脂对底泥三氯生脱附的影响因素

采用吸附/脱附平衡实验考察了温度对鼠李糖脂作用下三氯生(TCS)在底泥/水中分配的影响,以及鼠李糖脂浓度、泥水比、反应时间、TCS初始浓度对鼠李糖脂脱附底泥中TCS的影响;并通过Box-Behnken响应曲面法(RSM)确定了鼠李糖脂强化脱附底泥中TCS的影响因素排序、最佳脱附条件和调控策略。结果表明,在283~323 K的温度范围内,温度越高,TCS越容易向水相迁移;鼠李糖脂浓度越大、泥水比越低、时间越长、TCS初始浓度越低,越有利于鼠李糖脂脱附TCS。各影响因素作用排序为:泥水比鼠李糖脂浓度pH时间;最佳脱附条件:鼠李糖脂浓度2 996.96 mg·L~(-1)、泥水比10 g·L~(-1)、反应时间30 h及pH 7.9。此时,鼠李糖脂对底泥中TCS的最大脱附率可达90.70%。可为鼠李糖脂生物表面活性剂强化受TCS污染水体的原位修复的可行性提供判据。     

表面活性剂增效电动技术修复多环芳烃污染土壤

研究了电动修复过程中修复时间和表面活性剂Triton X-100、鼠李糖脂对多环芳烃芘污染土壤的修复效果的影响。结果表明,在电动修复过程中,随着修复时间的增加,芘的去除率相应提高。通过向电解液中添加表面活性剂Triton X-100,芘的去除率从11.64%提高到了23.42%,当在电解液中添加浓度为40倍CMC的鼠李糖脂后去除率升高至36.29%,阳极附近土壤甚至达到了92.49%,这表明Triton X-100和鼠李糖脂均能促进土壤中芘的溶解和迁移,鼠李糖脂的促进作用高于Triton X-100。     

鼠李糖脂协助下的土壤中镉电动修复

实验研究了重金属Cd在生物表面活性剂鼠李糖脂协助下的电动修复过程,通过不同方式、不同浓度、不同酸碱度的鼠李糖脂溶液的添加与空白处理对比,探讨了鼠李糖脂协助下电动修复过程中的Cd在土壤介质中的迁移转化和机理,分析了鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂的可行性。结果表明,中等浓度酸性的鼠李糖脂溶液(pH=4.78,浓度为0.5、1和2 g/L)能对土壤中的重金属Cd进行有效的富集,富集量均在初始值的4倍以上,且其可交换态比重均大于42.07%,非常有利于土壤进行二次修复。此外,以pH=4.78,浓度为0.5 g/L的鼠李糖脂溶液作为预处理剂的Ex-08中的重金属Cd并未出现富集现象,但其对重金属的Cd的总去除效率达到了49.27%。表明利用鼠李糖脂溶液作为电动修复添加剂进行土壤重金属修复是可行的。     

SDBS在土壤中的吸附及对淋洗柴油效果的影响

为考察污染土壤淋洗修复过程中表面活性剂的动态吸附解吸过程及其对淋洗效果影响,以北京潮土为例,采用土柱淋洗实验,对4种浓度(600、1 800、3 000和4 200 mg·L~(-1))的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)淋洗柴油污染土壤的过程进行模拟。结果表明,土柱淋洗过程中北京潮土对SDBS的吸附过程可分3个阶段:快吸附阶段、慢吸附阶段及动态平衡阶段。吸附动力学较好地符合颗粒内扩散方程。SDBS淋洗柴油污染潮土时,初期由于表面活性剂在土壤中的吸附未达到平衡而无法在溶液中形成胶束,导致淋洗液中柴油浓度很低。此后SDBS在土壤中的吸附逐渐达到平衡状态,溶液中SDBS的浓度超过临界胶束浓度(CMC)开始形成胶束,土壤中残留的柴油开始大量解吸。淋洗液中柴油浓度总体呈先升到峰值,而后呈锯齿状波动下降的变化规律。淋洗到400 h时,4种浓度SDBS溶液对柴油的去除率分别为1.06%、1.52%、25.55%和27.99%,柴油去除率与表面活性剂浓度呈正相关。但表面活性剂浓度过高时,会降低土柱中土壤渗透系数,导致淋洗流量显著降低,采用SDBS淋洗柴油污染潮土时,表面活性剂浓度在3 000~4 200 mg·L~(-1)较佳。     

二鼠李糖脂对白腐菌降解稻草中木质纤维素的影响

通过固态发酵方式采用白腐菌对稻草中木质纤维素进行降解,并研究了生物表面活性剂二鼠李糖脂对该降解过程的影响。结果表明,不同浓度的二鼠李糖脂能在不同程度上提高降解过程水溶性有机碳的含量,添加0.007%和0.021%二鼠李糖脂的实验组最高TOC(total organic carbon)浓度较对照组分别提高了83.6%和54.5%,这有利于黄孢原毛平革菌的生长,且延缓了菌体的衰退。添加临界胶束浓度0.007%和0.021%浓度的二鼠李糖脂可使LiP(lignin peroxidase)酶活分别提高85.7%和41.2%,二鼠李糖脂对MnP(manganese peroxidase)酶活没有显著影响。生物表面活性剂的介入促进了白腐菌对稻草中木质素的降解,添加0.007%二鼠李糖脂可使木质素降解率提高54%。     

鼠李糖脂对不同菌株降解柴油污染物的影响

通过一系列实验分析了鼠李糖脂对柴油污染物生物降解的影响。单菌株柴油降解实验结果表明,在添加生物表面活性剂鼠李糖脂后,各菌株细胞表面疏水性均发生不同程度的增加,并且对柴油的降解率均有所提高。在混合菌的柴油污染物降解实验中,发现当向土壤中添加了200 mg/L鼠李糖脂时,对柴油的降解才有较大的提高;而当添加100 mg/L的鼠李糖脂到水体中时,对柴油的降解就有较大的提高,而当鼠李糖脂浓度提高为200 mg/L时,柴油的降解率却没有进一步明显的提高。这说明鼠李糖脂对柴油降解的影响程度不仅与环境介质有关,还与添加的鼠李糖脂浓度有关。进一步分析表明,添加适当浓度的鼠李糖脂不仅可以提高对柴油的降解率,而且可加速其降解速度,缩短生物修复所需时间。     

生物与化学表面活性剂协同洗脱土壤中PCBs的研究

通过序批实验和土柱淋洗实验研究了由生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)与非离子化学表面活性剂十二烷基醇聚氧乙烯(6)醚(POE(6))混合得到的复配试剂洗脱污染土壤中多氯联苯(PCBs)的作用效果及其作用机理。结果表明,同一土样中,从批实验得到的PCBs洗脱率略高于土柱淋洗实验。RL与POE(6)两种单一试剂对人工污染土样中的PCBs洗脱率均大于60%,而对陈化土样中的洗脱率均不到20%,且土壤中的TOC含量越高,PCBs的洗脱率越低。在质量浓度为301 mg/L(10 CMC)及1 505 mg/L(50 CMC)的RL-POE(6)复配试剂中,RL与POE(6)对人工污染土壤中PCBs的洗脱具有一定的协同作用。当复配试剂的浓度为301 mg/L时,RL与POE(6)对陈化土样中PCBs的洗脱没有协同作用;但当RL-POE(6)的浓度增加到1 505 mg/L时,RL与POE(6)对陈化土样中PCBs的洗脱具有明显的协同作用。     

糖脂类生物表面活性剂去除污染含水层中石油烃的研究

研究了糖脂类生物表面活性剂对石油烃的增溶,并将其用于污染含水层中石油烃的去除。结果表明:石油烃溶解度随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增大而增大,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1 200mg/L时,石油烃溶解度达10 077.7mg/L;界面张力随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增加而减小,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1mg/L时,界面张力为34.3mN/m,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为800mg/L时,界面张力为5.2 mN/m。采用糖脂类生物表面活性剂对污染含水层进行清洗处理,在固液比(质量体积比)为1g∶2mL的体系中,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为3 000mg/L,120r/min、10℃下振荡12h,石油烃去除率达70.82%。污染含水层柱冲洗结果表明,糖脂类生物表面活性剂质量浓度分别为1 200、3 000mg/L时,10倍孔隙体积的表面活性剂冲洗后,分别从污染砂样中去除41.81%和63.30%的石油烃。     

生物表面活性剂在城市污泥静态强制通风好氧堆肥中的作用

采用静态强制通风好氧堆肥模式对城市剩余污泥进行堆肥降解,并研究了生物表面活性剂鼠李糖脂对堆肥过程的作用。结果表明,堆肥过程中,添加了质量分数为0.015%鼠李糖脂溶液堆制处理和空白对照堆制处理的堆温变化都明显呈现出中温期0～5 d、高温期6～12 d和降温期13～28 d 3个阶段。实验组比空白组的堆体升温快、高温期持续时间长、堆体的含水率高。鼠李糖脂的添加,使实验组的微生物数量高于空白组。添加鼠李糖脂的堆体和空白堆体的种子发芽指数(GI)在堆肥结束时分别为53.70%和50.80%,说明鼠李糖脂促进了堆肥的腐熟,但由于相对浓缩效应,堆肥产品的重金属含量略高于空白堆体。生物表面活性剂的介入促进了堆肥中木质纤维素的初步降解。研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,促进有机质降解和堆肥的腐熟。     

4种表面活性剂及其混合物对p,p'-DDT污染土壤洗脱效果

为了研究表面活性剂对p,p'-DDT污染土壤的淋洗效果,选取了4种阴、非离子表面活性剂,对人工p,p'-DDT污染土壤进行单一和复配洗脱实验。结果表明,对于人工p,p'-DDT污染土壤,阴离子表面活性剂洗脱效果优于非离子表面活性剂,其中阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和鼠李糖脂(RL)的洗脱效果较好,添加量为15 000 mg·L~(-1)时洗脱率分别达到44.5%和36.5%,均优于非离子表面活性剂吐温80(TW80)(30.4%)和曲拉通100(TR100)(20.3%);研究还表明非离子表面活性剂在添加量达到10 000 mg·L~(-1)后,继续增加表面活性剂浓度,洗脱效果提升不明显。混合表面活性剂体系中,总添加量为10 000 mg·L~(-1)时,SDS-TW80混合体系对p,p'-DDT的洗脱率为42%,高于SDS-TR100(34.9%)、RLTW80(33.4%)和RL-TR100(37.4%),表面活性剂混合体系对于p,p'-DDT的淋洗有明显的协同作用。     

鼠李糖脂促进地下水苯和氯苯污染的空气喷射修复

通过一维砂柱室内模拟实验,研究生物表面活性剂鼠李糖脂对空气喷射修复地下水中苯和氯苯污染的促进作用。实验研究了水中表面张力的变化对曝气过程中空气饱和度的影响,结果发现,在一定范围内,随着表面张力的下降,空气饱和度有大幅度的增加,当表面张力下降到37.75 m N/m以后,空气饱和度基本不再上升。曝气流量固定为300 m L/min,当地下水的表面张力由71.65 m N/m降到29.25 m N/m时,对应地下水中空气饱和度可由9.21%提高到20.1%。污染物去除实验的结果表明,添加低浓度的鼠李糖脂可以环保高效地提高苯和氯苯的去除量以及去除速率。因此,添加鼠李糖脂可以作为一种有效的强化方法来提高空气喷射法去除地下水中苯和氯苯污染的效率。     

铜绿假单胞菌NY3所产表面活性剂对原油降解的影响

铜绿假单胞菌NY3是从石油污染土壤中分离出的一株能快速代谢疏水性化合物的菌种。研究了该菌产表面活性剂及对原油降解的作用。实验表明,在敞开体系中,投加82 mg/L NY3菌产的鼠李糖脂,240 h能使NY3对原油的降解率提高50%。投加甘油使NY3产鼠李糖脂与降解原油同步进行,与投加鼠李糖脂对原油降解的促进作用相近。投加9‰甘油使NY3在168 h对原油的降解率提高43%。NY3菌能同时降解原油中的直链烷烃及菲(Pr)和芘(Ph)等多环芳烃。在敞开体系中用少量甘油使产鼠李糖脂和降解原油同步进行,节约处理费用。研究结果为NY3菌株在露天石油污染环境修复中的应用奠定了基础。     

鼠李糖脂对剩余污泥中铜和镍的去除

采用批次淋洗的方法研究了鼠李糖脂浓度、pH、淋洗时间、提取次数以及重金属形态对剩余污泥中Cu和Ni去除效果的影响。结果表明,随着鼠李糖脂浓度的增加,2种重金属的去除率增加,且鼠李糖脂在碱性条件下对Cu和Ni的去除效果较好,最高去除率可分别高达80.77%和46.74%;随着振荡时间和提取次数的增加,Cu和Ni的去除率随之增加,并明显高于去离子水的提取;对污泥重金属形态进行分析发现,鼠李糖脂能有效去除酸提取态的Cu和Ni。研究结论可为剩余污泥的资源化而产生重金属安全隐患问题提供解决的参考方案和奠定理论基础。     

不同洗脱剂对有机氯农药污染场地土壤修复效果比较

为了筛选出能有效修复有机氯农药污染土壤的洗脱剂,选取了16种洗脱剂对2种复合有机氯农药(六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)、氯丹和灭蚁灵)污染场地土壤进行超声洗脱修复。结果表明,对于HCHs和DDTs复合污染土壤,乙酸乙酯和丙酮对HCHs的洗脱率最高,分别为87.6%和87%,其余有机溶剂对其洗脱率也在70%以上。乙酸乙酯和丙酮对于DDT仍为最优,分别为86.9%与78.4%,其余有机试剂对DDT的洗脱率在60%以上。相对于有机溶剂,表面活性剂对HCHs和DDTs复合污染土壤的洗脱效果不好,总洗脱率均低于4%。同样,对于氯丹和灭蚁灵复合污染土壤,有机溶剂的洗脱效果也明显优于表面活性剂。有机溶剂对灭蚁灵的洗脱率,除了正丙醇较低(63.5%)外,其余均在80%左右。对氯丹的洗脱率,除石油醚(59.6%)、正己烷(49.3%)和正丙醇(42%),其余均在70%以上。相同摩尔浓度的表面活性剂中,吐温80对氯丹的洗脱率为54%,环糊精为20%,鼠李糖脂和曲拉通100为13%左右,其余则小于5%,吐温80对灭蚁灵的洗脱率为29.6%,曲拉通100的为12.4%,鼠李糖脂为5.7%,其余则更低。因此,高效低毒的有机试剂,如乙酸乙酯、丙酮和乙醇等可作为有机氯农药污染土壤修复的首选。     

鼠李糖脂洗脱土壤中多氯联苯影响因素的研究

研究了由铜绿假单胞菌发酵产生的代表性生物表面活性剂鼠李糖脂（RL）对土壤中PCBs解吸的影响。结果表明,RL的种类与浓度、土壤污染类型、解吸时间、洗脱次数、pH以及离子强度对土壤中PCBs的洗脱有一定的影响,而温度对PCBs的洗脱影响很小。当RL浓度低于CMC时,对PCBs的洗脱没有明显的促进作用;当RL浓度高于CMC后,对PCBs的洗脱有显著的促进作用。具有较低HLB的单鼠李糖脂R2对PCBs的洗脱效果要优于二鼠李糖脂R1。人工污染土壤中PCBs的洗脱效果要高于陈化土壤。污染土壤中TOC的含量越高,PCBs的洗脱率越低。延长解吸时间和增加洗脱次数可增加土壤中PCBs的洗脱率。碱性环境（pH＞7）或增加RL溶液中的离子强度均有利于土壤中PCBs的洗脱。     

邻苯二甲酸二乙酯的微生物降解与吸附性能研究

邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是一种环境中较为常见的环境激素类持久性有机污染物。DEP较为稳定,光解和水解都极为缓慢,微生物降解是主要去除途径。以高效降解菌Sphingobium.sp作为实验微生物,研究了其对DEP的表观去除、降解及吸附行为,同时考察表面活性剂(包括吐温80、吐温40和鼠李糖脂)、溶解性有机质(DOM)和葡萄糖对其降解的影响。结果表明,降解是该降解菌去除DEP的主要途径,吸附的影响非常小。吐温80在高浓度时促进DEP的降解,低浓度时抑制;鼠李糖脂在高浓度时抑制,低浓度时促进;吐温40在不同浓度下均呈现出抑制作用。添加DOM和葡萄糖后,DEP的降解效果增强。     

CTMAB-改性矿化垃圾吸附苯酚性能的研究

文中研究采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对矿化垃圾进行改性,利用CTMAB-改性矿化垃圾对苯酚溶液进行吸附,在单因素法条件下得到其对苯酚最佳吸附条件为:(1)改性矿化垃圾吸附平衡时间为15 min;(2)改性矿化垃圾吸附性能均随着pH值升高而降低;(3)40℃以下温度对改性矿化垃圾吸附效果影响不大。本研究还进行了等温吸附方程拟合,并对矿化垃圾和CTMAB-改性矿化垃圾对苯酚的吸附条件和吸附性能进行了比较,结果表明,矿化垃圾和改性矿化垃圾对苯酚的吸附采用Langmuir方程和Freundlich方程拟合度较好,而Temkin方程拟合度较差,改性矿化垃圾吸附性能优于未改性矿化垃圾。