石油污染土壤植物根际微生态环境与降解效应

利用大庆油田石油开采区的污染土壤作为供试土壤,选择紫花苜蓿和披碱草为供试植物,通过监测根系微生物活性、石油烃降解效率等指标,建立植物根际微生态环境生物和非生物因子之间的量化关系,揭示污染土壤石油烃降解效应和影响要素.研究结果表明,植物根系可改善污染土壤持水能力和微生物活性,与无根系土壤相比,提高含水率达10%. 植物根际微生物的数量高出1～2个数量级, FDA(荧光素双醋酸酯)活性高出0.29～0.36. 经过150 d的降解,植物根际油污土中石油烃的降解率比无根系土壤高 9.1%～15.5%. 污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用,有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复.     

利用植物-根际菌协同作用修复石油污染土壤

通过盆栽试验,初步探究根际微生物和植物协同作用对石油污染土壤的生物修复效果的影响。选择根瘤菌、石油烃降解菌、根际促生菌并与豆科植物扁豆的不同组合为调控因子,通过盆栽试验,进行了土壤石油污染物生物降解的初步研究。结果表明:在修复过程中扁豆与根际微生物均能提高土壤石油降解率并存在一定的协同作用。处理前,石油土壤的污染水平为8.75%,经过56 d的修复试验,对照组的土壤石油污染降解率为27.08%;种植扁豆裸土组的土壤石油污染降解率为44.81%,比对照组提升了17.73%;添加微生物裸土组的土壤石油污染降解率最大为70.57%;种植扁豆并添加微生物组的土壤石油污染降解率为83.05%。种植植物对土壤石油污染修复有较好的作用,同时合理添加各种微生物,利用协同作用能明显提高修复的效果。     

植物-微生物联合修复石油污染土壤的实验室模拟

对冰草、紫花苜蓿、冬小麦进行了为期63 d的实验室模拟,通过测定土壤脱氢酶活性、微生物数量以及土壤残油率的变化,分析了植物-微生物联合作用对不同质量分数土壤石油烃污染的修复效果,以期为后期的现场修复提供理论依据.结果表明:在石油烃质量分数为3%时,植物-微生物联合可使石油烃降解率达到84%~87%;3种植物的降油效果依次为紫花苜蓿冰草冬小麦,紫花苜蓿组最高石油降解率可达86.47%.在石油烃质量分数达到10%时,微生物的生长受到明显阻碍,土壤脱氢酶活性也大大降低,从而导致植物-微生物联合修复受阻,植物表现为生长缓慢,植物茎叶变小、微黄.因此,植物-微生物联合体系中,石油烃质量分数为3%时能促进微生物的繁殖,提高土壤中脱氢酶活性,促进植物和微生物对石油烃污染物的降解,加速油污土壤的修复作用.     

突变菌PS 2对石油烃污染土壤的修复研究

在实验室条件下模拟了石油烃污染土壤的生物修复试验,发现突变菌PS 2对土壤中的石油烃污染物降解速度明显高于其野生菌株SY-02.对土壤中的土著微生物、含水量、接种量、分散剂等影响微生物降解速度的因素进行研究,结果表明:土壤中的土著微生物对石油烃的降解有明显的促进作用;当土壤含水量在20%~25%之间时,石油烃的降解效果最好,其最高降解率达到93%;当接种量在150~250mL之间时,突变菌PS 2对石油烃的降解效果最好,其中接种量为200mL时,其降解率最高为93.4%.土壤分散剂可以明显地提高石油烃的生物降解速度,其中稻壳作为分散剂降解效果最好,其最终降解效率达到93.1%.该研究结果可以为石油烃污染环境的高效生物修复提供参考依据和理论基础.     

微生物菌剂与冰草联合修复含油污染土壤

从陕西姬源油田污染严重的土壤中富集培养、筛选分离得到8株降解石油菌,向土壤中添加上述8株菌组成的混合菌剂,通过63 d盆栽试验,利用微生物菌剂与冰草联合作用修复石油污染土壤,测定土壤中降油率、微生物数量和脱氢酶活性;并采用气相-质谱联用仪(GC-MS)分析石油中正构烷烃组分的降解情况研究植物-微生物联合修复油污土壤。试验结果表明:植物与微生物菌剂联合作用修复能力大于单一植物修复能力,并且含油质量分数直接影响修复性能;经63 d植物与菌剂联合修复质量分数为3%含油土壤,降油率达81.48%,比单一植物降油高43.04%;土壤微生物数量、脱氢酶活性的增加有利于原油降油;微生物-植物联合作用对高碳数烷烃的降解作用大于低碳数烷烃的降解作用,15 d的降解率平均可达60%以上,加菌后正二十三烷和正三十三烷的降解率分别较对照组提高了34.7%和25.3%。     

采用优势菌降解BTEX和石油烃的性能

针对石油开采对土壤的污染问题,采用从辽河油田石油污染土壤中筛选出的石油烃优势降解菌(B3、B6、F3)降解土壤中苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)。考察降解时间、通氧量、N/P比、pH、接种量和含油量等对菌株降解石油烃效果的影响。在BETX初始质量浓度分别为1.90、3.64、3.46、6.78(g·m-3)时,菌株对BTEX降解率分别为1.6%～16.8%、12.6%～18.7%、10.0%～13.3%、10.2%～21.1%。真菌曲霉属(Trichoderma sp.)F3菌株对BTEX降解效果最好。含油量对菌株降解石油烃效果影响最大。实验结果为微生物修复石油污染土壤提供一定理论依据。     

含盐量对石油污染土壤生物修复的影响

模拟野外漫灌洗盐并控制洗盐次数得到不同含盐量的土壤,比较单纯生物刺激、生物刺激加生物强化处理对不同含盐量的石油污染土壤的修复效果。结果表明:无论是单纯的生物刺激,还是生物刺激加生物强化处理下,土壤含盐量均有一定程度的降低,可有效提高石油烃的降解率。当土壤含盐量为0.22%(质量分数)时,添加4%菌剂修复第3天时,石油烃降解率可达24.98%;当土壤含盐量为0.01%时,生物刺激加生物强化处理28 d后石油烃的降解率是单纯生物强化的1.1倍;低含盐量添加4%菌剂处理下土壤石油烃降解率是高含盐量加4%菌剂处理的1.22倍。各处理下土壤脱氢酶活性随着培养时间逐渐增强,pH则随着培养时间有所下降,土壤盐碱性得到改良;土壤环境得到改善,微生物的种类及数量增加。     

河岸带植物根际苄嘧磺隆降解与微生物学特征

对芦苇、茭白、菖蒲3种河岸带植物根际苄嘧磺隆降解过程及微生物生态学特征进行研究.结果表明,不同河岸带植物对苄嘧磺隆的根际降解的增强效应存在显著差异,其降解速率大小依次为:菖蒲>芦苇>茭白.培养结束时,菖蒲根际土壤苄嘧磺隆的残留量较芦苇和茭白分别降低了23.1%和32.2%.在苄嘧磺隆作用下,供试3种河岸带植物根际脱氢酶活性表现出先激活后抑制,再恢复的变化趋势,而对脲酶和磷酸酶的影响均表现出抑制效应.苄嘧磺隆施加明显降低了河岸带植物根际土壤微生物的数量,特别是对细菌和真菌的数量的影响更为明显.与芦苇和茭白相比,菖蒲根际土壤具有更高的酶活性和微生物数量,说明该植物根际土壤中微生物对苄嘧磺隆污染具有较好的缓冲作用,从而大大增强了苄嘧磺隆生物降解效应.     

新型生物反应墙原位修复石油烃污染地下水

以功能微生物、泥炭和粗砂为填充介质设计新型生物反应墙,研究了反应墙对地下水中石油烃污染物的修复效果与机理。结果表明:运行期内生物反应墙修复效果良好,苯系物、萘系物及菲去除率为83.6%～99.85%,其中71.23%～99.71%在墙体前半部分被去除。泥炭介质和功能微生物能够稳定发挥对污染物的吸附与降解功能,32.63%～77.98%的BTEX和97.14%～99.81%的目标PAHs被泥炭吸附去除;18.96%～50.98%的BTEX和已吸附于泥炭上的大部分石油烃污染物均显示被生物降解。微生物对污染物的降解可有效延长泥炭的吸附寿命,泥炭对功能微生物的营养供给可使反应墙内长期保持较高的功能微生物数量,每克干介质约含有3.46×106～6.16×109个。因此新型生物反应墙原位修复石油烃污染地下水是可行的。     

以菌糠为调理剂的柴油污染土壤堆肥技术

以老化的柴油污染土壤为供试土壤,以菌糠为调理剂,在模拟实验条件下,进行了为期90d的柴油污染土壤的堆肥研究,分别于堆肥进行的第30、60和90d采集土壤样品,分析土壤的总石油烃残留量和细菌与真菌的数量,探讨不同的菌糠投加比例、外源降解菌接种等因素对柴油污染土壤中石油烃污染物去除效率的影响,并对堆肥过程中堆体微生物数量的动态进行监测分析．研究结果表明,菌糠的添加显著促进了柴油污染土壤中石油烃的生物修复效率,经过90d的堆肥处理,总石油烃的去除率最高达73％．菌糠投加比例也对总石油烃去除率有明显的影响,随着菌糠与土壤体积比的提高,柴油污染土壤中总石油烃的去除率随之增加．外源高效降解菌的添加能显著提高柴油污染土壤中总石油烃污染物的去除率（p〈0．05）．     

湿地状态对石油污染和植物长势影响的模拟研究

模拟实验中建立了一系列不同状态的“湿地桶”,桶中装有从黄河三角洲采集的被石油污染的土壤和当地的湿地植物。通过监测湿地植物（芦苇、香蒲等）的长势和化验土壤中总石油烃（TPH）及油和脂（O/G）随时间的变化,以探讨湿地状态对石油污染和植物长势的影响。结果显示：湿地环境对土壤中的石油污染有明显的降解作用,芦苇等挺水植物的生长量与积水深度呈正相关,土壤中少量含油并不构成对湿地植物生长的威胁。此实验可为建立油田的湿地缓冲带提供科学依据。     

某炼油厂地下水系统石油烃污染机制

以某炼油厂地下水石油类污染系统为研究对象,分别采集土壤及地下水样品进行土柱淋滤实验,通过对其分析,得出该地下水系统的污染途径主要有沟渠及污水坑渗漏、跑冒滴漏事故造成渗漏、污染土层及垃圾坑面状淋滤;地下水系统石油烃污染物的存在形式有溶解油、乳化油和吸附油;三种污染机制分别是通过石灰岩直接入渗、双层介质入渗和地下水二次污染.     

巢湖芦苇湿地去除硝酸盐污染的调查与分析

以巢湖野生芦苇湿地为研究对象,调查了芦苇湿地去除浅层地下水中硝酸盐氮的效果。在芦苇生长旺盛阶段(3—5月),在芦苇湿地钻孔,聚水,取样分析了水中三氮含量及水孔不同深度土壤中反硝化细菌的数量。结果表明:芦苇区浅层地下水中硝酸盐氮仅为0.2~0.8 mg/L,远低于湿地周围井水中硝酸盐氮质量浓度(大于20 mg/L),芦苇湿地能够去除浅层地下水中硝酸盐污染;反硝化细菌在土壤中的分布呈现明显的根际效应;野生芦苇湿地较强的生物脱氮作用与反硝化细菌分布有关,地下水中硝酸盐氮含量与反硝化细菌分布呈负相关。     

油田居住区土壤中多环芳烃污染特征与风险评价：以胜利油田为例

油田城市作为一类与采油厂共同发展起来的特殊城市,长期的原油开采和城市活动导致了其居住区土壤多环芳烃污染特征的特殊性和复杂性。本文以胜利油田内的居民区土壤为研究对象,调查了城镇、郊区和农村3种不同土地利用类型的45个土壤样品,从污染水平、空间分布和潜在来源等方面阐明了研究区土壤中16种多环芳烃的污染特征,并且根据毒性当量计算了16种多环芳烃的终生癌症风险增量。结果表明：16种多环芳烃总量的浓度范围为16.24～685.2 ng/g,平均为（126.0±158.3）ng/g。在三种土壤类型中,城镇和郊区土壤普遍受到多环芳烃的污染,且主要成分为菲、?、芘和荧蒽。在土壤剖面中,表层多环芳烃的浓度水平通常高于底层,该趋势在郊区和城市地区的剖面中尤为明显。通过分析土壤中多环芳烃的特征比值结果以及多环芳烃与与总石油烃含量的相关性,揭示了油田居民区土壤中多环芳烃主要来源于石油污染。致癌风险评估结果指出了油田区农村、城郊的表层土壤以及城区的所有土层土壤中的多环芳烃均存在致癌风险,需要研究人员和政府人员对这类地区中的多环芳烃污染开展进一步的监测、分析和管理工作。     

岩溶水系统石油烃污染治理技术

综述岩溶水系统石油烃污染治理技术,分析曝气、化学氧化、微生物修复、水力截获等技术的特点,提出多种治理技术综合运用能降低成本,提高治理效率;地下水污染治理应在水文地质调查的基础上,与土壤的修复及地表水的截流同时进行.     

Anaerobic hydrocarbon biodegradation in deep subsurface oil reservoirs

Biodegradation of crude oil in subsurface petroleum reservoirs is an important alteration process with major economic consequences. Aerobic degradation of petroleum hydrocarbons at the surface is well documented and it has long been thought that the flow of oxygen- and nutrient-bearing meteoric waters into reservoirs was necessary for in-reservoir petroleum biodegradation. The occurrence of biodegraded oils in reservoirs where aerobic conditions are unlikely, together with the identification of several anaerobic microorganisms in oil fields and the discovery of anaerobic hydrocarbon biodegradation mechanisms, suggests that anaerobic degradation processes could also be responsible. The extent of anaerobic hydrocarbon degradation processes in the world's deep petroleum reservoirs, however, remains strongly contested. Moreover, no organism has yet been isolated that has been shown to degrade hydrocarbons under the conditions found in deep petroleum reservoirs. Here we report the isolation of metabolites indicative of anaerobic hydrocarbon degradation from a large fraction of 77 degraded oil samples from both marine and lacustrine sources from around the world, including the volumetrically important Canadian tar sands. Our results therefore suggest that anaerobic hydrocarbon degradation is a common process in biodegraded subsurface oil reservoirs.     

Crude-oil biodegradation via methanogenesis in subsurface petroleum reservoirs

Biodegradation of crude oil in subsurface petroleum reservoirs has adversely affected the majority of the world's oil, making recovery and refining of that oil more costly. The prevalent occurrence of biodegradation in shallow subsurface petroleum reservoirs has been attributed to aerobic bacterial hydrocarbon degradation stimulated by surface recharge of oxygen-bearing meteoric waters. This hypothesis is empirically supported by the likelihood of encountering biodegraded oils at higher levels of degradation in reservoirs near the surface. More recent findings, however, suggest that anaerobic degradation processes dominate subsurface sedimentary environments, despite slow reaction kinetics and uncertainty as to the actual degradation pathways occurring in oil reservoirs. Here we use laboratory experiments in microcosms monitoring the hydrocarbon composition of degraded oils and generated gases, together with the carbon isotopic compositions of gas and oil samples taken at wellheads and a Rayleigh isotope fractionation box model, to elucidate the probable mechanisms of hydrocarbon degradation in reservoirs. We find that crude-oil hydrocarbon degradation under methanogenic conditions in the laboratory mimics the characteristic sequential removal of compound classes seen in reservoir-degraded petroleum. The initial preferential removal of n-alkanes generates close to stoichiometric amounts of methane, principally by hydrogenotrophic methanogenesis. Our data imply a common methanogenic biodegradation mechanism in subsurface degraded oil reservoirs, resulting in consistent patterns of hydrocarbon alteration, and the common association of dry gas with severely degraded oils observed worldwide. Energy recovery from oilfields in the form of methane, based on accelerating natural methanogenic biodegradation, may offer a route to economic production of difficult-to-recover energy from oilfields.     

响应曲面法优化混合菌KW8-2修复石油污染土壤

采用响应曲面法优化混合菌KW8-2修复石油污染土壤的条件。以初始原油质量分数、接种量、氮磷比和表面活性剂用量为自变量,修复60 d的原油降解率为因变量,采用Box-Behnken(BB)设计,研究各自变量及其交互作用对污染土壤生物修复的影响,得到二次多项式回归方程预测模型。结果表明:原油质量分数分别为10×10-3、30×10-3和50×10-3的污染土壤,最佳修复条件下的原油降解率分别为67.12%、63.39%和56.57%,远高于单因素试验的最高值(63.78%、60.36%和55.44%);试验数据可为混合菌KW8-2修复原油污染实际土壤提供技术支持。     

响应面法优化微波修复萘污染土壤工艺参数的研究

为了探究石油污染土壤微波修复最适宜的工艺参数，选取石油污染土壤中典型的半挥发性有机物萘（naphthalene，NAP）为目标污染物，以模拟萘污染的土壤为供试土壤，采用微波（f=2.45 GHz）对其进行修复。在单因素试验基础上，采用响应面法Box-Behnken实验设计，以NAP去除率为响应值，建立了以微波功率、辐照时间、土层厚度和土壤含水率为影响因子的二次多元回归模型。结果表明：模型经方差分析（ANOVA）结果达到极显著水平，其中微波功率的影响最为显著；得到最佳的工艺参数为微波功率768 W、辐照时间19 min、土层厚度3.2 cm、含水率16%，此条件下NAP去除率为97.3%；验证实验结果NAP去除率为97.0%，与模型预测结果仅偏差0.31%。利用响应面法优化的微波修复NAP污染土壤的工艺参数合理可行，研究结果可为微波土壤修复技术的工业化应用提供数据支持。