Duke-石油污染生物修复

1、在当今世界，石油已经成为人类最重要的能源之一。大量的石油及其加工产品进入环境，造成环境石油污染，给人类乃至整个生物圈带来危害，从而成为世界性的环境问题。在石油污染控制的研究中，生物修复作为一种潜在的高效、低成本的清洁技术越来越受到重视。近十年来，国际上对生物修复的研究越来越活跃。一些国家已经将该技术应用到污染土壤的实际修复中，并取得了显著的效果。在开采、运输、储存和使用过程中，原油和石油产品进入土壤环境，其数量和速度超过了土壤自净的速度，打破了其在土壤环境中的自然动态平衡，使其积累过程占主导地位，导致土壤环境正常功能失衡和土壤质量下降，最终通过食物链影响人类健康。1.1.1土壤油污染，土壤油污

2、染的来源，溢油和泄漏；污水灌溉；堆积油页岩渣；大气沉降；药物等的管理。1.2、石油污染土壤的影响和危害及其对土壤理化性质的影响；对土壤微生物的影响；对土壤酶的影响；对农作物的影响。2.近海石油污染1989年3月，美国埃克森油轮瓦尔德斯号在阿拉斯加的威廉王子湾搁浅，泄漏了5万吨原油。1300公里的沿海地区受到污染，当地的鲑鱼和鲱鱼几乎灭绝，数十家企业破产或濒临破产。1991年1月，在海湾战争期间，在伊拉克军队撤出科威特之前，科威特的油井被点燃，多达150万吨的石油泄漏，污染了沙特阿拉伯西北海岸500公里。2010年4月，位于美国南部墨西哥湾的深水地平线钻井平台发生爆炸，事故造成的漏油形成了长达1

3、00多公里的污染带，造成了严重的污染。从1974年到1984年11月底，青岛湾共发生溢油事故208起，溢油量5810吨。1983年11月25日，巴拿马“东方大使”号油轮在中沙群岛触礁，溢油3348.6吨，造成大面积污染，污染损害约10万亩滩涂。1984年9月28日，巴西油轮“加图”号也在中沙群岛触礁，泄漏757吨石油，污染海岸线103.3公里。2010年7月16日18时20分，当宇宙宝石号油轮的卸油作业暂停时，惠生达公司和襄城公司继续向输油管道注入含有强氧化剂的原油脱硫剂，导致输油管道发生化学爆炸，火灾立即爆发，迅速波及大连保税区油库，一个10万立方米的油罐发生爆炸起火。结果，1500吨原油泄

4、漏，一度波澜起伏的大连湾充满了石油污染。炼油厂含油废水通过河流直接注入海洋，局部天然石油泄漏到海底，大气中的低分子石油烃沉降到海水中，海底油田开采过程中的溢油和井喷，油轮的溢油、排放和事故，石油进入海洋的途径，海洋石油污染的影响和危害，根据实际测量，每一滴石油都能在水面上形成0.25m2的油膜，每吨石油可以覆盖5106m2的水面。据统计，1升油被完全氧化到无害的程度，这需要大约4万升的溶解氧。水中的0 . 10 . 01毫升/升油将对鱼类和水生生物产生有害影响。对环境的污染：形成覆盖海面的油膜阻碍了海水的蒸发，影响了大气与海洋之间的物质交换，影响了当地的水文气象条件，降低了海洋的自净能力，导致

5、海洋荒漠化；极地海冰上的油膜可以增加太阳能的吸收，加速冰层的融化，使海平面上升，影响全球气候；摧毁海滨风景区和海滨浴场。对生物体的危害，尤其是对幼鱼和鱼卵的危害。油膜和油块会粘附大量鱼卵和幼鱼，或使鱼卵死亡，甚至使幼鱼脱壳变形油膜削弱了穿透海水的太阳辐射，从而影响海洋植物的光合作用；海洋动物的皮毛和海鸟的羽毛受到污染，导致它们失去保暖、游泳或飞行的能力；干扰生物体的摄食、繁殖、生长、行为和趋化性；油附着在鱼、藻类和浮游生物上，导致大量海洋生物死亡，破坏生物多样性。对水产养殖的影响，石油污染会改变一些鱼类的迁徙路线；渔网、水产养殖设备和渔获物受到污染；使鱼虾产生油味，降低海鲜的食用价值。1.3石

6、油污染土壤生物修复的主要类型，即污染土壤的原位生物修复，是在没有运输或运输的原位污染土地上进行的，主要取决于污染土地上微生物的自然降解能力和人类创造的合适的降解条件。异位生物修复是一种生物修复过程，其中被污染的土壤被移动或运输到其他地方。这里的移动和运输是有限的，更多的重点放在人工控制和创造一个更优化的退化环境。1.5石油污染土壤的原位生物修复原位处理简单经济，但耗时长。在长期处理过程中，污染物可能会扩散到深层土壤和地下水中，因此该技术适用于长期受污染且基本稳定的土壤或广大地区。石油污染的微生物修复，(1)工艺路线和处理工艺相对简单，不需要复杂的设备；(2)处理成本低；(3)处理后的土壤无需运

7、输，对周围环境影响小，生态风险小。原位生物修复的特点，(1)存在具有代谢活性的微生物；(2)降解率高，可降低污染物浓度，达到环保标准；(3)生产过程中产生的中间产品必须无毒；(4)受污染场地不得含有能抑制降解菌株的物质，否则必须稀释或使抑制剂无害；(5)污染物必须能够被微生物利用；(6)受污染场地的条件必须有利于微生物的生长和活动，如适宜的温度和湿度；(7)技术成本必须尽可能低。原位生物修复、原位微生物修复和原位自然衰减是指直接向污染土壤中添加营养物质或氧气，以促进土壤中以石油为碳源的微生物的生长和繁殖，或接种驯化培养的高效微生物如特种工程菌，以提高其降解性，并利用其代谢作用达到消耗石油烃的目

8、的的处理过程。补菌法：将外源降解污染的细菌直接引入受石油污染的土壤中，同时提供这些微生物生长所需的营养物质，包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等。其中氮和磷是土壤微生物修复系统中最重要的营养元素，微生物生长所需的碳、氮和磷的质量比为120336010:1。生物培养：一种直接利用土壤中的土著微生物实现生物修复的处理技术。通过定期向污染土壤中加入营养物质和氧气或H2O2作为电子受体，可以满足环境中现有降解菌的生长和繁殖需要，进而提高土著微生物的活性，将污染物降解为二氧化碳和水。生物通风处理：在污染区域，氧气浓度降低，二氧化碳浓度增加，这抑制了污染物的进一步生物降解。为了提高污染物在土壤中的降解效果

9、，有必要排放二氧化碳并补充土壤中的氧气。生物通风系统旨在改变土壤中的气体成分。原位微生物修复、异位微生物修复和异位自然衰减，也称为地上处理技术，要求挖出受石油污染的土壤并浓缩以进行生物降解。土壤耕作法：挖出被污染的土壤，放在处理垫上，防止pol的转移土壤耕作法需要监测土壤湿度和补充无机养分(氮、磷和钾)。农业机械定期使废物与营养物质、细菌和空气接触，以保持上部处理区处于有氧状态。生物堆法：这是一种改良的土壤耕作方式。生物堆通常包括一个地下管道，管道上有收集渗滤液和从生物堆中回收空气的孔。真空泵与地下管道连接，给生物堆充气，促进微生物生长。生物泥浆法：以水为处理介质，将污染的土壤挖出并分散在水中

10、，送入接种有微生物的反应器进行处理。这个过程类似于污水处理方法。在达到处理目标后，土壤被排放、脱水，然后运输回原来的地方。处理后的出水可循环使用，也可根据水质直接排放或送至污水处理厂。影响微生物修复的因素很多，如石油本身的理化性质、微生物的种类、土壤性质和环境因素。石油的物理和化学性质：石油烃的生物降解程度取决于其化学组成、官能团的性质和数量、分子量和其他因素。一般来说，饱和烃最容易降解，其次是低分子量的芳烃，而高分子量的芳烃、树脂和沥青极难降解。不同烃类化合物的降解速率为正构烷烃、支链烷烃、低分子量芳烃和多环芳烃。官能团也影响有机化合物的生物利用度，分子量对生物降解也有很大影响，而高分子化合

11、物的生物降解性较低。自然界中有许多降解石油的微生物，但由于石油是由成千上万的碳氢化合物和非碳氢化合物组成的复合体，没有微生物能降解石油的所有成分，不同的微生物对同一成分的降解程度也不同。因此，在石油污染的修复中，可以降解石油不同组分的各种细菌通常被用来制备修复剂。在原始土壤生态系统中，虽然石油烃降解菌无处不在，但它们一般只占细菌总数的0.13%-0.5%，对污染物的降解率很低。影响微生物修复的因素、土壤理化性质：不同的土壤理化性质(有机质含量、物理结构、颗粒组成、酸碱度、盐度等)。)对于油具有不同的降解速率和程度。例如，有机物的组成决定了微生物的类型，从而决定了有机物的降解程度；不同的颗粒组成导致土壤中不同的氧含量，从而导致不同程度的微生物降解。当土壤渗透性好时，有利于气体交换和微生物降解。然而，如果土壤的孔隙度太大，水的渗透速度太快，油将渗透到下面的土壤和污染地下水。然而，在高粘性土壤中，没有足够的氧气用于微生物降解，而且土壤胶体也吸附污染物，这阻止了它们与微生物充分接触。影响微生物修复的因素环境因素：微生物需要在合适的环境条件下生存。这些条件包括氧气量、养分、湿度、温度等。首先，就氧量而言，大多数微生物通过有氧呼吸降解微生物，因此它们需要充足的氧