包气带-地下水石油烃污染及其原位生物修复潜力表征

包气带-地下水石油烃污染是全球普遍存在的环境问题,原位生物修复可同时有效修复包气带和地下水,对有效控制石油烃污染有重要意义。介绍了石油烃的组成、危害与分布形态,分析了石油烃原位生物修复过程,指出了通用型生物传感器可用于检测石油烃生物可利用性、表征石油烃生物修复潜力,并在总结研究进展的基础上,展望了深入的探索方向。     

中原油田洒落原油对地下水污染的研究

洒落石油对地下水的污染主要分布在井下作业频繁的采油井井场内。在原油污染中心地带，表层土壤受污染最重，边缘地带稍轻；原油组分中非饱和烃运移能力最强；在天然条件下，原油污染物自然降解率较小；在污染区内，包气带中油污染向下运移并不与表层油污染浓度成正比。油污染在包气带中迁移受油污染浓度大小的控制，当石油污染物的浓度大于近似残余饱和度，污染物向下迁移，对地下水产生污染。     

某石油烃污染场地包气带介质及含水介质TPH污染特征

 为研究某石油烃污染场地包气带介质及含水介质总石油烃(TPH)的污染程度及分布特征,采集了119 个场地包气带及含水介质样品进行TPH 含量测试。针对测试结果应用累积频率法,通过求解样品TPH 含量累积概率散点线性回归直线的交叉点,识别了场地总石油烃背景阈值,解决了由于累积概率曲线绘制因人而异造成的背景阈值识别不够准确问题,再采用单因子指数法对场地包气带介质及含水介质石油烃污染现状进行评价分析。研究结果表明:场地包气带介质及含水介质的TPH 背景阈值为36.7 mg·kg^-1。场地南部(污染源处)包气带介质垂向上石油烃污染程度逐渐变轻,含水介质为先变重逐渐稳定后变轻,随后稳定在中等污染水平上;场地中部包气带介质污染特征与南部相似,含水介质则仅在浅部受到石油烃的污染;场地北部的包气带介质及含水介质均处于石油烃的未污染或污染水平较低状态。包气带介质的石油烃污染程度重于含水介质。     

含烃废水中硫化物生物氧化的影响因素

采用填充聚氨酯(FPUFS)载体的上流式生物氧化反应器处理含烃废水中的硫化物,考察了曝气量、水力停留时间(HRT)、进水硫化物浓度、pH值和进水石油烃浓度对硫化物生物氧化的影响。结果表明,在曝气量为300mL/min,HRT为90min,进水硫化物浓度<300mg/L,pH值为6.1～7.8的条件下,硫化物去除率在80%以上。在试验考察的石油烃浓度范围内,反应器对总有机碳(TOC)没有明显的去除效果,石油烃对硫化物去除率的影响不超过5%,但硫酸根转化率随石油烃浓度的增加显著下降。     

含烃废水中硫化物生物氧化的影响因素

采用填充聚氨酯(FPUFS)载体的上流式生物氧化反应器处理含烃废水中的硫化物,考察了曝气量、水力停留时间(HRT)、进水硫化物浓度、pH值和进水石油烃浓度对硫化物生物氧化的影响。结果表明,在曝气量为300mL/min,HRT为90min,进水硫化物浓度<300mg/L,pH值为6.1～7.8的条件下,硫化物去除率在80%以上。在试验考察的石油烃浓度范围内,反应器对总有机碳(TOC)没有明显的去除效果,石油烃对硫化物去除率的影响不超过5%,但硫酸根转化率随石油烃浓度的增加显著下降。     

放射性核素在包气带中的迁移模拟

为研究核素在包气带中的迁移特征及包气带厚度和泄漏持续时间对核素迁移的影响,通过原位土-水特征曲线测试等获取参数,选用Hydrus-1D模拟不吸附的H-3和吸附的Sr-90在包气带中的迁移。结果表明:包气带对核素迁移存在迟滞作用,Sr-90和H-3到达饱和带时间延长;Sr-90流入饱和带浓度峰值远小于泄漏浓度;小部分(3.8%)H-3和几乎所有Sr-90滞留在包气带;包气带厚度增大,核素到达潜水面时间非线性增大,Sr-90流入饱和带的总量呈数量级递减;泄漏时长增大,流入饱和带的H-3总量呈线性增大、Sr-90总量呈数量级递增。建议如下:不考虑包气带的环评过于保守,建议补充该项工作;应加强监测,一旦发生放射性液体泄漏,应立即采取措施切断补给源来缩短泄漏持续时间,并可采取降低地下水位增大包气带厚度的应急措施降低放射性核素对地下水的污染。     

大型海藻对石油烃的降解技术研究

研究了海带、裙带菜、带形蜈蚣藻和孔石莼等4种大型海藻对不同浓度(0.8、1.7、2.6、3.6、4.5 mg·L-1)石油烃的降解率及石油烃对大型海藻超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,海带和裙带菜在低浓度(≤1.7 mg·L-1)的石油烃中生长良好,并且对石油烃的降解率较高,海带、裙带菜对石油烃的降解率分别为76.3%～81.3%、82.2%～87.5%。同时在低浓度(≤1.7 mg·L-1)时石油烃虽然会导致海带和裙带菜的SOD活性升高,但最终会恢复到正常范围,是一种可逆的损伤,高浓度的石油烃会对海带和裙带菜造成不可逆的生物损伤。因此,海带和裙带菜可作为低浓度(≤1.7 mg·L-1)石油污染的降解生物,具有一定的应用价值。     

复合污染条件下石油烃在扇贝体内的积累状况

采用室内模拟天然海水养殖栉孔扇贝方法,通过石油烃单-污染实验与石油烃、Cd、Ph复合污染实验结果对比,探讨石油烃与重金属Cd、Pb复合污染下石油烃在栉孔扇贝体内的积累状况．结果表明：石油烃与不同种类及浓度的重金属复合污染条件下,石油烃在栉孔扇贝体内的积累状况有很大差异．与0．6mg／L的石油烃单-污染相比较,石油烃-Cd、石油烃-Pb、石油烃-Cd-Pb的3种不同复合污染实验条件下,石油烃在栉孔扇贝体内的积累量都增大,说明实验设置浓度的Cd、Pb及其组合都促进了石油烃在栉孔扇贝体内的积累,但0．05mg／L的Cd、0．50mg／L的Pb以及0．03mg／L的Cd＋0．15mg／L的Pb组合3种情形更有利于促进石油烃在栉孔扇贝体内的积累．     

接种AM真菌对利用冰草降解土壤石油污染的效果研究

为研究冰草作为修复陕北石油污染土壤生物材料的潜力,以及接种丛枝菌根(AM)真菌后冰草对石油烃降解力的增效效果,实验设定了不同浓度的石油烃污染土壤,测定接种丛枝菌根真菌60 d后的冰草株高差异及不同接种量时冰草对石油烃的降解力。结果表明,高浓度石油烃污染的土壤对冰草的株高有明显抑制作用,但接种丛枝菌根真菌可缓解抑制,最高能使冰草株高提高14.90%。接种AM真菌的冰草对石油烃的降解率明显提高,最佳的接种量为150个/盆。此外,接种AM真菌的冰草在高浓度石油烃污染土壤环境中仍有较高的降解力,在土壤中石油烃浓度为20000 mg/kg环境下,60 d降解石油烃15624 mg。     

粗砂-砾石海滩溢油污染的现场生物修复

在天津港六号码头的粗砂-砾石海滩进行了人工模拟溢油条件下的生物修复现场实验,考察了添加水溶性肥料、添加缓释肥料以及同时添加缓释肥料和石油烃降解菌等修复措施的有效性.结果表明,在120,d的修复时间内,同时添加缓释肥料和石油烃降解菌的体系石油烃生物降解常数（ks）最高,达0.007,2,d-1,为对照体系的2.4倍,该体系中氮、磷浓度和石油烃降解菌数量在较长时间内都维持较高水平,表明接种的石油烃降解菌能够直接利用缓释肥料所释放出来的营养元素而快速生长繁殖;添加水溶性肥料的体系短期内氮、磷含量显著提高,石油烃降解菌密度明显增大,石油烃降解速率加快,ks为对照试验池的1.8倍;而添加缓释肥料的体系氮、磷含量尽管明显高于对照体系,ks却略低于对照体系,这可能是由于土著微生物无法直接利用缓释肥料所释放的营养元素,甚至其释放的尿素在局部形成高氨氮环境而抑制微生物的生长.