包气带油污土层生物修复现场控制性因素的评价

包气带油污土层的生物修复涉及到石油降解微生物、石油污染物的可生物降解性和土壤环境三个方面.本文通过最或然计数法(MPN)、原油族组分柱层析分析方法和色质联机分析等实验手段,研究了淄河滩包气带油污土层的水力学特性、氮磷营养元素、微生物和石油污染物.结果表明,长期受石油污染的土层含有丰富的微生物,其中大部分具有降解石油烃的能力,且土层的渗透性极强,有利于开展油污土层的生物修复.同时,长期的挥发、淋失和转化造成土层中石油污染物主要由高分子、高沸点烃类组成,且油污土层的速效氮、速效磷含量太低,直接增加了生物修复的难度,成为不利于生物修复的影响因素.     

滇池沉积物生物有效性氮和磷的分布及相互关系

利用化学连续提取法,对滇池8个采样点表层沉积物中的生物有效性氮和磷的分布进行了研究,并探讨了二者间的关系. 结果表明:滇池沉积物中w(TN)和w(TP)的分布特征具有显著差异,北部和南部因磷矿开采、外源污染输入导致其值较高,中部受水动力影响较大则其值相对较低;沉积物中生物有效性氮和磷包括离子交换态氮和磷(IEF-N,IEF-P)、弱酸可提取态氮和磷(WAEF-N,WAEF-P)、强碱可提取态氮和磷(SAEF-N,SAEF-P)以及强氧化剂可提取态氮和磷(SOEF-N,SOEF-P)等4种形态;各生物有效性氮对总的生物有效性氮的贡献顺序依次为w(SOEF-N)(68.1%～78.8%)>w(IEF-N)(10.1%～14.9%)> w(WAEF-N)(5.8%～8.9%)≈w(SAEF-N)(5.3%～8.7%),生物有效性磷的相对含量顺序依次为w(SAEF-P)(68.6%～75.2%)>w(SOEF-P)(23.4%～30.0%)>w(WAEF-P)(0.6%～1.8%)>w(IEF-P)(0～0.1%);生物有效性氮和磷具有正相关性,二者迁移转化的趋势可能具有一致性. 生物有效性氮和磷的比值分析表明,沉积物中生物有效性氮和磷的形态差异影响氮、磷的矿化和释放速率.      

有机物与温度对壬基酚聚氧乙烯醚厌氧降解影响的研究

研究了在3种不同还原条件(产甲烷、反硝化、反硫化)下,壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)的降解特性及有机物和温度对NPEOs厌氧生物降解效果的影响.结果表明,NP9EO在3种不同还原条件下能够很好地降解.易降解有机物葡萄糖和乙酸钠会抑制NP9EO的厌氧生物降解,酵母粉则可促进NF9EO的厌氧生物降解.在15～35℃的温度范围内,与反应速率系数k相关的产甲烷、反硝化、反硫化反应的温度系数u值分别为19.93、23.13和27.00 kJ/mol.说明在15～35℃的温度范围内,NP9EO生物降解过程中,温度对NP9EO生物降解速率系数的影响为反硫化条件>反硝化条件>产甲烷条件.这可为NPEOs污染的生物修复提供理论依据.     

石油污染土壤生物修复的中试系统构建与运行效果

构建了石油污染土壤生物修复中试系统,考察了中试规模下石油烃生物降解效率、矿化过程在生物降解中的作用.揭示生物修复过程中的系统微生物特性及其降解活性的关系,为现场污染土层生物修复工程评价和关键技术参数选择提供技术依据.结果表明,经过93d的运行,石油烃去除率达25.8%,其中典型轻质组分烷烃生物降解率最高,可达43.12%.中试系统运行稳定后,与现场调研的土壤微生物相比,其数量提高了1个数量级,活性提高了1.5倍.     

沉积物中吸附态菲的解吸与微生物降解的相互作用

从长江武汉段采集4个沉积物样品,向样品中添加菲后采用XAD-2大孔树脂模拟研究沉积物中吸附态菲的非生物解吸过程,并且利用从长江水样中分离纯化的菲降解菌进行吸附态菲的生物降解试验,比较吸附态菲的生物降解和非生物解吸过程.结果表明,菲的非生物解吸大致可分为快速、慢速和极慢速解吸3个阶段.在慢速解吸阶段,生物条件下沉积相菲浓度降低速率是其非生物解吸速率的1.9-4.0倍.微生物加速了菲从沉积物中的释放过程.微生物的活性影响沉积物中吸附态菲的微生物可利用性,在降解后期通过向体系添加微生物和营养盐,在保持微生物活性的条件下,生物降解时菲的固相残留值远小于非生物解吸条件下菲的固相残留值.吸附态菲的平均生物降解速率约为其解吸速率的1.2倍,且沉积物中与黑炭结合的菲也能部分被微生物利用.由此说明,沉积物中吸附态菲的解吸过程并不完全限制其微生物降解,微生物能够部分利用沉积物中较难解吸的吸附态菲.     

碳源和硝态氮浓度对反硝化聚磷的影响及ORP的变化规律

利用间歇试验研究了反硝化除磷过程中有机碳源和硝态氮浓度对厌氧放磷和缺氧吸磷的影响,同时对反硝化除磷过程ORP的变化规律及以其作为控制参数的可行性作了探讨.试验结果表明:厌氧段碳源COD浓度越高(100～300mg/L),放磷越充分,则缺氧段反硝化和吸磷速率越大;但当碳源COD浓度高达300mg/L时,未反应完全的有机物残留于后续缺氧段对缺氧吸磷产生抑制作用.随着缺氧段硝态氮浓度升高(5、15、40 mg/L),反应初期反硝化和吸磷速率也随之升高;当硝态氮耗尽后,系统由缺氧吸磷转变为内源放磷,且随着初始硝态氮浓度的增高,这个转折点的出现时间向后延迟.ORP可作为厌氧放磷的控制参数,在缺氧吸磷过程可预示反硝化的反应程度,但是无法作为吸磷过程的控制参数.     

部分固体废弃物作外加碳源的研究进展

目前污水处理面临脱氮除磷效率低下的问题,其原因是污水中有机物含量高但可生物降解有机物含量不足,而可生物降解有机物是脱氮除磷微生物的重要碳源。部分固体废弃物具有有机物含量高、价廉易得、易生物降解等特点,因此将固体废弃物作为外加碳源提高污水的脱氮除磷效果具有良好的前景。通过对污泥、农业废物、水产养殖废物、厨余垃圾等固体废弃物的特点及其水解液作碳源的研究现状进行分析,指出了目前固体废弃物作碳源存在的问题及未来的研究方向,为学者后期研究奠定基础。     

海洋石油污染的微生物降解过程及生态修复技术展望

海洋石油污染物的微生物降解是一个复杂的过程。受石油组分与物理化学性质、环境条件以及微生物群落组成等多方面因素的影响,氮和磷营养的缺乏是海洋石油污染物生物降解的主要限制因子。文章阐述了石油烃类的微生物代谢途径、影响因素、常规的生物修复技术以及两种海洋专性解烃菌降解石油的协同效应和极地海洋石油污染的生物降解过程和方式,对未来海洋石油污染控制进行了展望。     

不同有机物料施用对菜地磷累积和转化的影响

当前以土壤有机质提升为核心的耕地质量提升是保证粮食安全的基础,但在有机质提升过程中土壤磷素的累积和转化特征仍不清楚.在等碳施用条件下,研究对比不同有机物料投入对菜地不同土层土壤磷的累积、转化和迁移规律,以期同步实现有机质提高和磷肥高效管理.试验设置对照（不施肥）、农户传统施肥、生物炭、鸡粪、餐厨废弃物和玉米秸秆施用这6个处理,于辣椒收获期测定各处理下不同土层有效磷（Olsen-P）和水溶性磷（CaCl₂-P）含量、土壤磷组分、有机质（SOM）和pH等指标.在0~5 cm和5~10 cm土层中,农户传统施肥处理有效磷含量最高,4种有机物料处理下有效磷顺序依次为：秸秆>生物炭>鸡粪>餐厨废弃物,秸秆和生物炭处理较餐厨废弃物分别增加59.6%~67.3%和29.1%~36.9%.秸秆处理最易于提升土壤活性磷库,0~5 cm土层土壤活性磷较鸡粪和餐厨废弃物处理分别增加47.3%和35.1%.随着土层深度增加鸡粪处理的有效磷降低比例最少,20~30 cm土层有效磷占表土层的55.9%,而在其他3种物料处理下仅占16.0%~34.0%.和农户传统施肥相比,有机物料施用后pH显著升高0.18~0.36个单位,鸡粪和餐厨废弃物处理的pH显著高于生物炭和秸秆（P<0.05）.生物炭处理下SOM含量相比其他3种有机物料显著增加7.7%~17.6%.4种有机物料中,秸秆提高土壤活性磷库的效果最佳,有利于快速提升植物可利用磷;鸡粪处理下磷素最易向下迁移;在基于土壤地力提升的农田管理下,施用生物炭既有利于改善土壤酸碱度和提高SOM,也可避免磷素在耕层过量积累,降低环境风险.     

原油胶质对石油烃生物降解作用的响应与降解研究

石油烃类生物降解产物形成胶质的过程与胶质的再降解过程交织,增加了原油生物转化过程的复杂度.以往对胶质组分辨识不足,使地表环境下石油污染物的稠化机制阐释薄弱及生物修复效率难以提高.本文利用从稠油污泥中筛选到的石油降解菌威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）进行了原油混合物与胶质单族组分的生物降解模拟实验,利用傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）测定胶质组分,按照氧原子数量进行分类,聚焦氧原子数量为O₂类极性化合物在石油烃生物降解过程中的响应变化及再转化机制,进一步揭示胶质组分的好氧生物降解作用机理.研究发现：在威尼斯不动杆菌（Acinetobacter venetianus）降解作用下,20、40及60 d不同时段原油饱和烃的总降解率分别为36.02%、43.46%和52.84%,其中正构烷烃、三环萜烷、藿烷、甾烷和二环倍半萜烷类化合物均有降解;60 d时芳烃中萘、菲、芴、联苯及三芳甾烷系列化合物的降解率分别为56.58%、63.46%、49.84%、59.47%及40.69%,生物降解明显;原油混合物及胶质单族组分中O₂类化合物变化复杂,形成与降解同步发生,脂肪酸和单环环烷酸随着时间延长明显增加;类异戊二烯酸、饱和脂肪酸、1~3环环烷酸、藿烷酸及多环环烷酸或芳香酸均为原油混合物中饱和烃及芳烃生物降解产物对于胶质组分的贡献,也是原油中O₂类极性组分对饱和烃及芳烃类生物降解作用的响应.石油烃形成的高碳数和低碳数酸均可源源不断进入胶质组分中,使原油的碳循环过程与生物修复过程更加复杂.因此,提高原油重质组分中胶质的生物修复效率是突破原油生物修复效率瓶颈的关键.     

外源稀土微肥对土壤氮磷养分的影响

通过小区试验和盆栽试验，研究了施加不同的浓度稀土微肥对土壤中有效氮、有效磷浓度以及土壤脲酶活性的影响。结果表明，施加高浓度稀土微肥将会影响土壤中有效氮和有效磷的浓度。在分析与之相关的土壤酶活性时发现，施加低浓度的稀土微肥（≤１ｍｇ／ｋｇ）促进土壤脲酶活性并增加土壤有效氮浓度，而施加高浓度稀土微肥（≥５ｍｇ／ｋｇ）则明显的抑制土壤脲酶活性并减少土壤有效氮浓度；施加稀土元素浓度与土壤有效磷浓度之间有较     

油污土微生态环境非生物因子与微生物活性关系

油污土微生态环境的非生物因子通过改变降解优势菌的含量及活性最终影响石油烃的生物降解速率及模式.本研究通过对我国北方部分油田和石油化工区的取样分析,揭示油污土微生态环境的非生物因子与微生物活性的关系,研究影响微生物活性和石油烃降解效率的环境及污染物等非生物因子.结果表明,我国北方油田区及石油化工区土壤受到了不同程度的石油烃污染,石油烃含量最高可达34 000mg/kg干土.柱层析分析结果表明,污染物中烷烃、芳烃等轻质组分含量超过50%,有利于微生物活性的提高.油田区土壤的pH值一般在7.8以上,不利于石油烃降解微生物生长代谢;油污土的营养水平普遍较低,如可被生物利用的速效氮含量低于30mg/kg干土,速效磷含量低于10mg/kg干土,仅占土壤总氮、总磷的5%左右,远远达不到石油烃生物降解所需的营养水平(C:N:P=100:10:1).毫无疑问,调节土壤pH值,增加对营养水平等非生物因子的调控对于提高微生物活性,加快石油烃的降解有重要的意义.     

Effect of electric intensity on the microbial degradation of petroleum pollutants in soil

Electro-bioremediation is an innovative method to remedy organic-polluted soil. However, the principle of electrokinetic technology enhancing the function of microbes, especially the relationship of electric intensity and biodegradation efficiency, is poorly investigated. Petroleum was employed as a target organic pollutant at a level of 50 g/kg (mass of petroleum/mass of dry soil). A direct current power supply was used for tests with a constant direct current electric voltage (1.0 V/cm). The petroleum concentrations were measured at 3275–3285 nm after extraction using hexane, the group composition of crude oil was analyzed by column chromatography. The water content of soil was kept 25% (m/m). The results indicated the degradation process was divided into two periods: from day 1 to day 40, from day 41 to day 100. The treatment of soil with an appropriate electric field led the bacteria to have a persistent effect in the whole period of 100 days. The highest biodegradation efficiency of 45.5% was obtained after treatment with electric current and bacteria. The electric-bioremediation had a positive effect on alkane degradation. The degradation rate of alkane was 1.6 times higher in the soil exposed to electric current than that treated with bacteria for 100 days. A proper direct current could stimulate the microbial activities and accelerate the biodegradation of petroleum. There was a positive correlation between the electric intensities and the petroleum bioremediation efficiencies with a coefficient of 0.9599.     

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。     

菌渣改良淤泥固化土及其促进黑麦草的生长

针对淤泥固化土板结程度高,养分不足等缺陷,采用菌渣辅以MgSO₄,通过物理掺和的方式改良固化土,用于园林绿化利用。通过对菌渣改良土的物理性状特性和养分含量分析、黑麦草种子发芽实验和盆栽实验,探究了菌渣掺量和粒径对淤泥固化土改良的影响。结果表明:淤泥固化土掺入40 g/kg的5~10 mm菌渣和0.2 g/kg MgSO₄后改良效果最佳,黑麦草株高增加了32.3%,干重提高了126.7%。菌渣的疏松多孔可改善土壤孔隙结构、降低土壤容重、提升土壤保水性;MgSO₄补充了缺失的有效镁和有效硫;菌渣自身的营养物质提升了土壤有机质、水解性氮、有效磷、速效钾等养分含量,进而提高土壤保肥能力。菌渣可作为土壤改良剂实现淤泥固化土的低成本改良利用。     

Effects of humic acid on phytodegradation of petroleum hydrocarbons in soil simultaneously contaminated with heavy metals

Effects of humic acid on phytoremediation of petroleum hydrocarbons in soil simultaneously contaminated with heavy metals were evaluated.     

河南省土壤库中钾养分资源状况的研究

通过对河南省1995年取得的1130个土样进行了土壤全钾、速效钾和缓效钾的测定 ,并同第二次土壤普查 (1985年 )的结果进行了比较。表明河南省土壤速效钾含量平均为102 6mg/kg,与第二次土壤普查相比下降了30 4mg/kg,年平均下降3 04mg/kg;以豫东区土壤速效钾含量下降最多 ,为46 5 % ,豫中区下降最少 ,仅为6 8 %。土壤缓效钾含量低的仅为177 5mg/kg,高的达2553mg/kg,平均为863mg/kg。土壤全钾平均含量为17 2g/kg,也下降了10 4 % ;下降幅度最大的为潮土达16 9 % ,褐土下降最低为0 5 %。     

Use of two-surfactants mixtures to attain specific HLB values for assisted TPH-diesel biodegradation

In a surfactant assisted biodegradation process, the choice of surfactant(s) is of crucial importance. The question is: does the type of surfactant(i, e. chemical family) affect the biodegradation process at fixed hidrophillic-lypofillic balance(H/B) values? Microcosm assessments were developed using contaminated soil, with around of 5000 mg/kg of hydrocarbons as TPH-diesel. Mixtures of three nonionic surfactants were employed to get a wide range of specific HLB values. Tween20 and Span20 were mixed in the appropriate proportions to get HLB values between 8.6 and 16.7. Tween/Span60 mixtures reached HLB values between 4.7 and 14.9. Finally,Tween/Span80 combinations yielded HLB values between 4.3 and 1.5. TPH-diesel biodegradation was measured at the beginning, and after 8 weeks, as well as the FCU/grsod, as a measure of microorganisms‘ development during the biodegradation period. A second aim of this work was to assess the use of guar gum as a biodegradation enhancer instead of synthetic products. The conclusions of this work are that surfactant chemical family, and not only the HLB value clearly affects the assisted biodegradation rate. Surfactant‘s synergism was clearly observed. Regarding the use of guar gum, no biodegradation enhancement was observed for the three assessed concentrations,i.e., 2, 20, and 200 mg/kg, respectively. On the contrary, TPH-diesel removal was lower as the gum concentration increased. It is quite possible that guar gum was used as a microbial substrate.     

生物降解对土壤气中苯衰减系数及筛选值的影响

以砂质土壤为例,采用Bio-vapor软件计算了生物降解对苯的a_i-s(衰减系数)及筛选值的影响,并对关键影响参数〔c_s(污染源苯质量浓度)、LT(建筑底板与污染源距离)、L_a(好氧土层厚度)和k_w(生物降解系数)〕进行分析. 结果表明:当c_s≥5×105mg/m3时,生物降解对a_i-s基本无贡献;当c_s≤1×104 mg/m3时,生物降解可导致a_i-s降低1~2个数量级,但降幅随c_s和LT的变化不明显;当c_s介于二者之间时,生物降解对a_i-s的作用受LT变化的影响较明显,LT升高1个数量级时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. 生物降解对a_i-s的作用受L_a影响比较明显,L_a由0.50m增至1.50m时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. Bio-vapor软件预测的砂质土壤条件下L_a的最大值为0.63m,低于现场普遍测试结果(1.50m),表明该模型预测结果可能过于保守,实际项目中可通过测试土壤气中各组分的纵向分布确定L_a. 当c_s≤5×104 mg/m3时,k_w由0.033h-1增至2.000h-1,生物降解将导致a_i-s降低2个数量级. 因此,同一概念模型下考虑生物降解时土壤气中苯筛选值高于不考虑生物降解时1~2个数量级.      

浙中典型富硒区土壤硒含量及形态特征

本文通过对浙江省中部典型富硒土壤区的调查研究,初步总结了其土壤硒含量特征。发现区内土壤硒含量表现为表层富集的趋势,平均含量达0.40mg/kg,含量水平远高于区域背景,总体达富硒水平。研究同时发现,不同土地利用方式土壤有效硒含量差别较大,旱地土壤平均约高出水田土壤1倍。有机态硒是硒元素的主要赋存形态,其含量比例高达63.7%,反映了土壤中硒富集与有机质活动的密切关系。另外,研究还发现,区内土壤环境质量总体较好,这为富硒土壤的开发利用提供了基本前提。