石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

麦秸强化微生物降解石油烃及场地试验

在油-盐混合污染耕地的耕作层中施加麦秸以强化水浸洗盐和促进微生物对石油烃的降解.通过实验考察了麦秸添加量对降解石油烃所用的阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)和刺孢小克银汉霉菌(Cunninghamella echinulata)的生长及其对于石油烃降解行为的影响.结果发现,在土壤中添加5%(质量分数)麦秸可使土壤中的细菌和真菌生物量提高至对照样品的25和3倍;19 d时总石油烃降解率从29.2% 提高到48.0%,其中饱和烃、芳烃的降解率分别从31.5%和39.1%提高到55.7%和55.9%.在中原油田污染耕地现场试验结果表明,石油烃降解菌添加25 d后,添加麦秸的修复土壤中的细菌和真菌生物量为对照土壤的158和9倍;45 d后试验地块中的总石油烃质量分数降至0.3%以下,石油烃降解率最高达到75%.上述结果显示出添加麦秸与真菌-细菌协同修复方法相结合在治理油-盐混合污染耕地中具有很好的应用前景.     

植物根际强化修复石油污染土壤的研究

采用室内盆栽方式,研究了高羊茅对烃降解的影响,测定了土壤中烃的降解、微生物数量、荧光素二乙酸酯活性、过氧化氢酶活性及脱氢酶活性.结果表明,总石油烃在根际土壤体系比非根际土壤消失得更快.在试验进行10周后,非根际与根际土壤总石油烃降解率分别为11.8% 和 27.4%.试验过程中挥发的石油烃损失很少.根际土壤微生物平板计数及酶活性显著高于非根际土壤.石油化合物对荧光素二乙酸酯水解具有显著影响.相比无草被体系,种植有高羊茅的体系显著增加了石油烃降解的一级速率常数.因比母体化合物降解缓慢,4种氧化态多环芳烃1-二氢苊酮、9-芴酮、蒽醌、苯并芴酮,在处理过程中浓度不断增加,说明其是在处理过程中形成,并具有持久性.     

石油烃降解菌株的复配及其降解特性研究

从松原油田石油污染土壤中筛选出3种高效降解石油烃的菌株分别为微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)YH、类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)TM和红球菌(Rhodococcus sp.)K1,对其菌落、菌体形态进行观察,并将3种菌株以不同比例进行复配,研究了3种单菌株及其复配菌株对石油烃的降解效果以及其间的协同降解作用。结果表明:复配菌株与单菌株对石油烃的降解效果有所差异;3种菌株具有协同降解石油烃的作用;3种菌株的复配比例(YH∶TM∶K1)为1∶0.5∶1.5时,对石油烃的降解效果最好;初始浓度为2 000 mg/L的石油烃,加入3 mL复配菌株,在130 r/min、30℃下振荡培养6 d后,石油烃的降解率达94.3%;当石油烃的初始浓度为2 000 mg/L时,复配菌株对石油烃的降解动力学曲线与零级动力学方程的拟合效果良好,其降解动力学方程为y=-309.6x+2 045.0(R~2为0.931),降解半衰期为3.4 d。     

重复接种菌群强化修复石油污染土壤

微生物技术在修复石油污染土壤中具有广阔的应用前景.重复接种是提高外部菌群在实际环境中的竞争力和适应性的潜在而有力的手段,是保证高效修复的关键.该研究选择了从石油污染环境中分离获得的2株烃降解菌(SW-1、SW-4)及2株生物表面活性剂产生菌(F、F2),按不同比例复配,构建高效烃降解菌群,研究了重复接种该菌群强化修复石油污染土壤的效果,监测了修复过程中石油降解率、细菌数量以及土壤酶活性的变化.结果 表明,由4株菌等比例组成的菌群在7d内降解率最高;与单次接种相比,重复接种显著提高了土壤中烃的降解率,GC-MS分析表明菌群对C15～C30烷烃有较好的降解效果,相关性分析表明降解率与土壤中细菌数量和酶活性的增加显著相关.研究结果将有助于微生物修复技术在石油污染环境中的广泛应用,具有重要的环境和经济效益.     

贫养分低有机质黄绵土中石油烃的生物去除特性及菌群结构变化

为探究陕北油田开采区贫养分低有机质土壤中石油烃的有效去除方法及修复特性,利用生物强化和生物刺激对陕北地区石油污染土壤进行修复研究,比较了两种修复方式对土壤中石油烃的去除效果和对土壤菌群结构多样性的影响.结果表明:相比生物强化修复方式,向土壤中施入氮素进行生物刺激修复更有利于土壤中石油烃的去除:向土壤中加入KNO₃调节土壤C/N为100∶20,在含水量为15.1%的条件下修复60 d时,土壤中石油烃去除率达到44.77%;接种降解菌强化修复对石油烃的去除率仅为17.87%.在5.1%和15.1%两种不同含水量条件下,接种的降解菌群可在土壤中生长并存活.外源菌的生长存活和石油烃降解无明显相关关系,影响石油烃降解的非生物因子为土壤养分和含水量,生物因子为土壤菌群的丰富度和均匀度.研究显示,在对污染土壤进行修复时,应“因地制宜”选择适合当地水热条件的修复方式以增加土壤菌群的稳定性,进而提高土壤微生物的代谢活性.      

土壤正构烷烃微生物降解变化实验分析

在石油烃微生物降解的最佳条件下,利用色谱-质谱联用技术分析测定了石油烃中正构烷烃的降解规律.结果表明,正构烷烃的降解最为明显;正构烷烃的降解随着碳数的增加其降解速度逐渐减小;其中C23烷的降解速度与石油烃整体降解速度相当,碳数小于23的正构烷烃降解速度大于石油烃降解速度,碳数大于23的正构烷烃降解速度小于石油烃降解速度;C16～C25的正构烷烃在0～6*!d内降解速度最快,在7～14 d内达到最低值,之后有逐渐上升的趋势;整个正构烷烃的降解符合二级反应动力学规律.      

低温条件下土壤石油烃微生物修复研究进展

寒冷地区石油泄漏造成了严重的土壤污染问题,低温条件下土壤微生物降解石油烃已成为生物修复领域的一个研究热点。微生物修复在土壤污染修复中有着显而易见的优势,许多学者对土壤石油烃的微生物降解机理和限制因素进行了深入的研究。同时,通过研究低温条件下微生物土壤石油烃降解的影响因素可以明晰土壤生物修复的应用方向。微生物修复低温石油烃污染土壤的影响因素主要包括石油组分和性质、微生物菌群组成和性质以及其他相关的环境条件。在应用方向上,目前低温土壤石油烃生物修复应用技术主要包括生物刺激和生物强化等。     

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.     

菌糠强化微生物降解石油污染土壤修复研究

采用菌糠协同高效石油烃降解菌Microbacterium.sp.Q2进行石油污染土壤修复试验研究,分别设置菌糠固定化微生物组（SIM）、菌糠-游离菌组（SMSB）、菌糠单独组（SMS）和对照组（CK）4组修复实验.考察不同处理方式下对石油污染土壤微生物数量、酶活性和石油烃降解效果的差异性并确定石油污染土壤的最佳修复方案.结果表明：不同修复方式下,SIM组的土壤呼吸强度、微生物数量及酶活性较其他组有明显提高,其对石油烃去除率分别比其他3组提高11.84%、22.15%、54.09%.土壤中脱氢酶活性以及微生物活性与石油烃降解率的相关性显著,此外菌糠固定化微生物对石油污染土壤修复具有生物强化和生物刺激协同的作用机制.     

污灌土壤中多环芳烃自净的微生物效应

本文研究了不同污灌区各个季节表土和底土中多环芳烃(PAH)含量和微生物生态变化。研究结果表明,PAH总量是表土高于底土,灌水期(7月)高于翻耕前和停灌后。经鉴定的9种PAH以苯并(a)芘、苯并(e)芘和1,2一苯丙蒽含量最低,联苯、萤蒽、芘、苊、菲、蒽较高。其迁移规律是随石油废水中油的输入而吸附于电厂粉煤灰和土壤表层,大量累积于灌渠渠首和附近田块中。污灌区的微生物生态特征是以细菌为主,真菌和放线菌较少。细菌的活性(活细胞数)是表土高于底土,灌水期7月高于4月和9月。细菌的优势种群为芽胞杆菌和假单胞杆菌等。PAH因土壤中的理化和生物因子的作用而消减,并未随灌溉的时间而变化。为了防止PAH累积于农田,在渠首设立吸附过滤沉降池。     

武汉城区土壤剖面多环芳烃的分布特征及来源分析

研究分析了位于武汉市城区附近的南望山土壤剖面样品.表层土壤检测到了美国EPA优控的16种多环芳烃,含量为991 ng/g.之外还检测到了联苯、苯并[e]芘、苝、二苯并呋喃、二苯并噻吩、惹烯以及一些多环芳烃的烷基取代物.多环芳烃含量随着深度的增加急剧降低.表层土壤以萤蒽、苯并萤蒽、芘、苯并[a]芘等为主,菲次之.与高环相...     

典型表面活性剂对焦化污泥中富集多环芳烃的解吸

焦化废水中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)由于其亲脂性极易转移至污泥相中,此过程成为微生物降解污泥中PAHs的传质受限步骤.基于表面活性剂解吸焦化污泥中富集的PAHs以利于微生物降解的构想,采用两种典型的表面活性剂—Triton X~(-1)00和十二烷基硫酸钠(Sodium Dodecyl Sulfate,SDS)来考察其对菲、芘和苯并[a]芘的增溶作用,对比了不同浓度的菲、芘和苯并[a]芘在焦化污泥上的吸附特征,探讨了表面活性剂对焦化污泥中富集多环芳烃的解吸行为.结果发现,表面活性剂对菲、芘和苯并[a]芘的增溶能力与三者的亲脂性存在负相关的关系,它们在焦化污泥上的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型来描述,影响吸附容量的因素包括PAHs的亲脂性和焦化污泥的理化性质;SDS与Triton X~(-1)00共同作用时对芘和苯并[a]芘的增溶更明显;以两者混合质量计的1 g表面活性剂在16 d内可以解吸1.12mg的总PAHs.上述研究可以作为焦化污泥生物修复的增溶工艺中表面活性剂需求量计算的参考依据.     

Approaches to municipal wastewater irrigation and environmental protection

To reuse the water and nutrient resources from ecological point of view the goals, criteria and constraint conditions of the scientifically municipal wastewater irrigation are discussed as well as the practice in major municipal wastewater irrigation areas in China is introduced, of which particularly the effects of municipal water irrigation mixing with oil refinery wastewater on the agricultural ecosystem are studied and described. It has been revealed that benzo(a)pyrene in various parts of paddy crop is attributed to air pollution, water-soil pollution and biosynthesis of plant. Of exogenous contributions of benzo(a)pyrene in paddy shoot system under natural condition, the dominant factor is the air pollution, whereas the water-soil factor is considered to be secondary. Therefore, it is mostly urgent to control the air pollution source of benzo(a)pyrene, to which the edible parts of various green plants are exposed directly.     

典型石油化工污染场地多环芳烃土壤指导限值的获取与风险评价

尝试利用英国的污染土地暴露评价模型(CLEA模型)获取了典型石油化工污染场地中几种多环芳烃(PAHs)的土壤指导限值(SGVs),并用所得到的土壤指导限值对该场地的污染物风险进行了评价.结果表明,研究区域内萘、蒽、苯并［a］芘、苊、芴、芘的土壤指导限值分别为3.57×103,6.12×107,0.874,6.81×104,6.24×104和5.84×106　ng/g.特定场地表层土壤中萘、蒽、苊、芴、芘的实测浓度(MECs)大于其相应土壤指导限值的概率均趋于0,而苯并［a］芘的为0.225.这几种PAHs的风险从大到小依次为:苯并［a］芘萘>苊>芴>芘>蒽,说明该场地的优先控制污染物为苯并［a］芘.      

古水稻土中多环芳烃的分布特征及其来源判定

测定了马家浜文化(距今约6 000a)遗址2个剖面表层土壤、古代水稻土和古代旱地土壤、以及底层土壤中15种多环芳烃的含量,并对其可能来源进行了判定.结果表明,表层土壤中PAHs的含量分别为202.9μg·kg^-1和207.7μg·kg^-1,主要来源于大气沉降;古水稻土中PAHs含量明显降低,仅为56.0μg·kg^-1,但高于古旱地土壤及底层土壤。古旱地土壤及底层土壤PAHs含量在32.0～36.9μg·kg^-1.古水稻土中,2环和3环所占比例较大,达63%,萘和菲含量最高,而4环以上的多环芳烃含量较低.Phe/Ant和BaA/Chr比值和有机质¹³C-NMR图谱显示,古水稻土中的多环芳烃主要来源于水稻秸秆的焚烧,同时还原条件下的生物合成可能是其另一个重要来源.     

废旧汽车拆解区土壤中多环芳烃垂向分布特性

研究分析了废旧汽车拆解区土壤剖面的美国EPA优控的16种多环芳烃的纵向分布.结果表明,表层土壤中16种多环芳烃总含量达到了17 323 ng·g-1,其中芘(Pyr)、苯并[a]蒽(BaA)、芴(Flu)含量最高,分别达到11 820、1 234和1 083 ng·g-1.汽车拆解区表面和土壤深度为10 cm的土壤均达到了重度污染级别;深度在50~350 cm之间的土壤为轻度至中度污染,当土壤深度超过400 cm,土壤基本未受到污染.但是,7种致癌性PAHs(Chr、BaA、BbF、BkF、BaP、DahA、IcdP)总量在土壤深度达到850 cm时仍有34.15 ng·g-1.随着土壤深度的增大,多环芳烃含量急剧降低,当土壤深度超过300 cm,三环的菲(Phe)、荧蒽(Fl)和二氢苊(Ace)成为优势组分.土壤剖面菲(Phe)/蒽(Ant)比值和荧蒽(Fla)/芘(Pyr)、Fluo/Pyr、BaA/(BaA+Chr)等参数表明,土壤表面的多环芳烃主要来源于石油污染.     

上海工业区玻璃表面多环芳烃分布特征与溯源

利用GC-MS对上海工业区玻璃表面16种优控多环芳烃(PAHs)进行了定量分析.结果表明,宝山工业区、吴泾化工区和金山化工区玻璃表面PAHs平均含量分别为10.66,16.48,31.94mg/m2,工业区附近对照点PAHs平均含量分别为2.7,8.86,4.18mg/m2.各采样点玻璃表面不同环数PAHs分布特征相似,以3环和4环PAHs为主,平均含量分别占∑16PAHs的25%和47%;其次为5环和6环PAHs,分别占∑16PAHs的14%和9%,最低为2环PAHs,仅占5%.单体PAH以Phe、Fluo、Py和Chry为主.源解析表明,玻璃表面PAHs主要来源于煤和焦炭燃烧,部分来源于石油燃烧.质量标准化毒性当量浓度范围在0.07~3.23mg/g之间,对毒性当量贡献最大的单体PAH分别是BaP,BbF,BkF,DahA.     

某油泥堆放场地中多环芳烃的污染及其垂向分布特征

通过采集某油田油泥堆放场地及其周边24个表层土壤样品和2个剖面土壤样品,采用超声波萃取-气相色谱/氢火焰离子化检测分析方法,对美国环境保护局(USEPA)优控的16种多环芳烃(PAHs)进行定量分析.结果表明:该研究区域的PAHs污染已较为严重,污染场地内16种PAHs的检出率为100%,w(PAHs)平均值为7 770.7 ng/g;周边土壤的16种多环芳烃的检出率为58.3%～100%,二苯并［a,h］蒽及茚并［1,2,3-cd］芘的检出率相对较低,w(PAHs)平均值为2 038.8 ng/g.研究区域内主要污染物为萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、、芘、苯并［a］蒽和苯并［a］芘.从母体PAHs与污染物来源的关系和单组分比值可以看出,污染场地内及周边土壤的污染源是石油源和燃烧源的混合源.w(PAHs)在土壤剖面中的峰值出现在40～60及20～40 cm处,不同组分的PAHs在土壤剖面中的迁移能力表现为2～3环PAHs＞4环PAHs＞5～6环PAHs.      

微生物对芘和苯并[a]芘污染土壤的修复

将枯草芽孢杆菌、白腐真菌和分离筛选菌群分别用于芘和苯并[a]芘污染土壤的修复,比较其修复性能,并对表面活性物剂Tween80和葡萄糖对修复效果的影响规律做了初步探讨.结果表明,60 d时,枯草芽孢杆菌和分离筛选菌修复芘污染的土壤,芘的残留率分别为7.58%±0.59%和8.69%±61.35%,空白残留率为48.18%...