【摘要】： 落地油是石油污染土壤的重要來源之一,落地油產生后,若不及時處理,就會成為老化石油。由于老化石油不僅具有復雜的石油烴組分,還容易與土壤顆粒緊密結合,造成土壤的低滲透性,導致修復難度增大,因此針對老化石油污染土壤的有效修復研究具有重要意義,基于此,本研究以長期暴露于環(huán)境中的老化石油污染土壤為修復對象,將電滲析修復技術與微生物修復技術組合來處理土壤中的老化石油,并對修復效能及影響因素進行了探索研究。 本研究首先通過常規(guī)的土壤分析技術,比較研究了不同污染程度的老化石油污染土壤的主要理化性質及微生物學性質,結果表明,與未污染土壤相比,老化石油污染土壤的pH及含水率變化與土壤中的總石油烴(TPH)含量直接相關,均表現(xiàn)為下降趨勢,而呼吸強度和典型酶(脫氫酶及過氧化氫酶)含量略有升高,變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術對微生物群落的分析結果表明這是石油作為有機底物刺激了土壤中部分細菌的生長繁殖所導致的。 本研究首次提出采用β-環(huán)糊精作為增溶劑來促進老化石油從土壤顆粒表面的解吸,并通過靜態(tài)試驗證實了針對高污染強度(78.6mg/g soil)的老化石油污染土壤,β-環(huán)糊精促進TPH的解吸效率達到79.4%,雖然略低于于表面活性劑SDS(86.5%),但β-環(huán)糊精更具有環(huán)境安全性,可以作為老化石油增溶劑的理想選擇,其增溶機理主要是依靠β-環(huán)糊精與石油烴發(fā)生的n:1(n1)包合反應,根據(jù)本試驗中老化石油的污染強度(78.6mg/g soil),β-環(huán)糊精的最佳使用濃度為1674mg/L,此時,TPH的解吸過程符合假二階動力學模型,初始的pH及Ca2+濃度對解吸過程的影響較小,但β-環(huán)糊精在促進土壤中TPH解吸的過程中存在少量的吸附損失,約為18.7mg/g soil,吸附損失符合Freundlich等溫吸附模型,求得吸附損失的方程表達式為:lnqea=ln0.0018+lnCs/0.664。然后將β-環(huán)糊精促進石油烴解吸的條件應用于電滲析修復過程強化土壤中石油烴類污染物的去除,結果表明,石墨電極的修復效果優(yōu)于金屬電極,選擇石墨電極采用單陽極單陰極工藝進行修復過程中,在電場強度為2V/cm時,可以將土壤中石油烴含量從78.6mg/g soil降至50.2mg/g soil,獲得36.1%的去除率,呼吸強度及典型酶含量均出現(xiàn)不同程度的降低,陽極土壤的pH降低幅度較小,從8.38降至7.22,DGGE圖譜顯示陽極土壤中微生物群落結構受到的影響較小,從細菌種屬的多樣性來看,通電修復技術后,陽極土壤中仍然包含了原始土樣中可檢測的11個細菌種屬中的8個。采用多陽極單陰極電動工藝在2V/cm的電場強度下雖然可以獲得38.3%的去除率,但是電能效率只有2.65g/kWh,遠低于單陽極單陰極工藝(7.799g/kWh)。 通過傳統(tǒng)的平板分離法,從老化石油污染的土壤中篩選獲得了三株具有高效降解石油烴能力的菌株,分別命名為S1、S11、D7,16SrRNA序列分析比對結果顯示,其與Bacillus flexus、Pseudomonas seudoalcaligenes、Pseudomonas aurantiaca,相似性分別為100%、99%、97%,在石油培養(yǎng)基中對TPH均具有40%的去除率,其中S1和S11是通過自身產生脂肽類生物表面活性劑促進石油烴增溶來進行降解。試驗中針對實際老化石油污染土壤,采用了生物泥漿法考察了復配菌液對TPH的去除效果,結果表明,當S1:S11:D7按體積比為0.5:2:2復配時可以獲得的去除率最高,達到40.8%,調整初始pH為7.0時,可以將去除率進一步提高到43.7%。 最后,本研究通過小試試驗證實了電動修復與微生物修復技術聯(lián)合進行土壤中老化石油去除的有效性,并考察了氮源、磷源、鐵鎂離子、β-環(huán)糊精、硝酸鹽氮及生物載體投加等環(huán)境因素對修復過程的影響,結果表明,氨氮和硝酸鹽氮是影響其原位微生物修復的關鍵因素,試驗的初始條件為:在每300g陽極土壤中加入復配菌液180mL,完全混合后裝入圓筒形工藝,形成的土柱高度約為15cm,試驗過程中每2d翻土一次,每10d加入約60mL水,并翻土混勻,當投加2g氨氮時,土壤中石油烴的去除率可達61.3%,而投加2g硝酸鹽氮時,石油烴的去除率可達74.9%,同時對土壤中的微生物群落結構進行DGGE分析,結果表明,氨氮及硝酸鹽氮的投加均豐富了土壤中細菌種群的多樣性,投加硝酸鹽氮后還促進了Pseudomonas sp.、Rhodococcus sp.、Rhodobacter sp.、Mycobacterium monacense等具有反硝化能力菌株的出現(xiàn)并大量增殖,分析認為強化反硝化作用能夠有效提高土壤中TPH的去除效率。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X53
【圖文】：

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【引證文獻】

相關碩士學位論文 前2條

1 王昭陽;微生物—電場耦合深度處理大慶油田含油污泥工藝的研究[D];東北林業(yè)大學;2011年

2 張景煒;含油污泥生物/電化學耦合工藝除油中試研究[D];東北林業(yè)大學;2013年

本文編號：2801457