石油污染土壤的微生物修复.ppt

土壤石油污染的微生物修复研究 汇报人： 2014050998 主要内容 影响微生物修复的因素 土壤石油污染的危害 2 4 石油污染物的来源 1 石油污染微生物修复 3 石油污染来源及危害 80原油由陆地生产 石油 影响土壤 的通透性 通过食物 链危害人类 污染地下水 影响植物生长 大气污染 含油固废的 堆放 含油废水的 污染 药剂施用 污灌 石油污染物的来源 落地原油污染 ：在石油开采过程中，由于泵、输油管线、储油罐、原 油净化处理等会引起原油泄漏，造成严重的石油污染。 含油固体废弃物的污染 ：油在开采、冶炼时产生大量的含油废弃物。 这些含油废弃物往往堆积在厂矿周围，在堆放的过程中 ,经过雨水的冲 刷、淋洗便向周围土壤中浸入相当数量的油，致使土壤中石油烃类含 量比非堆放区高出数倍。 药剂污染 ：诸多杀虫剂、除草剂和防腐剂中常含有石油经类化合物， 使用此类农药的同时，石油污染物也就进入了土壤环境，造成土壤石 油污染。 废气排放 ：石油化工行业生产过程中，产生一些挥发性石油组分， 与大气中颗粒物结合通过沉降进入土壤中。另外，机动车辆排放尾 气中含有许多未燃尽的石油烃组分，同样会迁移进入土壤环境，造 成土壤石油污染。 污灌 ：使用含油污水灌溉农田是土壤受石油污染的主要原因之一。 许多工业废水和生活污水都含有石油烃类物质，另外石油开采、冶 炼、加工和以石油为原料的化工部门排放的废水也都含有大量的石 油烃类物质。 石油污染土壤危害 石油进入土壤后造成严重的环境污染和生态破坏： 影响 土壤的通透性 ，降低土壤质量； 阻碍植物根系的呼吸与吸收，引起根系腐烂，影响农作物的 根系生长 ； 使土壤 有效氮、磷的含量减少 ，影响作物的营养吸收； 石油中的多环芳烃有 致癌、致畸、致突 变等作用，能通过食 物链在动、植物体内逐级富集，危及人类健康； 石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下井，进而 污染地 下水。 石油污染微生物修复 微生物修复 原位微生物修复 异位微生物修复 复 投 菌 法 生 物 培 养 法 生 物 通 风 处 理 法 土 耕 法 生 物 堆 制 法 土 壤 堆 肥 法 生 物 泥 浆 法 预 制 床 法 原位 微生物修复 原位微生物修复技术是指污染土壤不经搅动，而直接向污 染区投放营养物质或供氧，促进土壤中靠石油作为碳源的微生 物生长繁殖，或接种经驯化培养的高效微生物如特异工程菌等 措施提高其降解力，利用其代谢作用达到消耗石油烃的目的而 进行的处理过程。 投菌法： 采用直接向被石油污染的土壤中接入外源的污染 降解菌，同时提供这些微生物生长所需要的营养物质，包括氮 、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等，其中氮和磷是土壤微生物 修复治理系统中最主要的营养元素，微生物生长所需要的碳、 氮、磷质量比大约为 120:10:1。 原位 微生物修复 生物培养法： 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投放营养物质和 氧或 H2O2作为电子受体，以满足环境中已经存在的降解菌 生长繁殖需要，进而提高土著微生物的活性，将污染物降 解成二氧化碳和水。 生物通风处理法： 在受污染地区，氧气浓度降低，二氧化 碳浓度升高，抑制了污染物的进一步生物降解。为了提高 土壤中污染物的降解效果，需要排出土壤中的二氧化碳， 并补充氧气，生物通风系统就是为了改变土壤中的气体成 分而设计的。 异位微生物修复 异位微生物修复技术 又称为地上处理技术，要求把石油 污染的土壤挖出，集中起来进行生物降解。 土耕法： 将被污染的土壤挖出来放置于处理垫上，以防止 污染物转移，并进行定期耕作，以保持良好的通风条件。土 耕法需要监测土壤水分和补充无机营养物（氮、磷、钾）， 耕作机械定期使废物与营养物、细菌和空气充分接触，使上 部处理带保持好氧状态。 异位微生物修复 土壤堆肥法 ：是一种和土耕法相似的生物修复方法，但是它 加入了土壤调理剂，以提供微生物进行生长和进行石油生物 降解的能量。这个方法对去除含高浓度不稳定固体的有机复 合物是最有效的。加入的物质或调理剂通常是粪肥、营养物 质、微生物和稻草等，目的是为了提高土壤的渗透性、增加 氧的传输、改善土壤质量以及为快速建立一个大的微生物种 群提供能源。 异位微生物修复 生物堆制法： 它是土耕法的一种改进形式。生物堆制通常包 括一个打了孔的暗渠，以用来收集沥出物和回收生物堆中的 空气。一个真空泵和暗渠连接在一起，给生物堆充气，以促 进微生物的生长。 生物泥浆法： 以水为处理介质，将受污染的土壤挖出后分散 于水中，送入接种微生物的反应器内处理，其工艺类似于污 水的处理方法，达到处理目标后，将土壤排出，经脱水再运 回原地，处理的出水可循环使用，也可视水质情况直接排放 或送污水处理厂。 异位微生物修复 预制床法： 在不泄漏的平台上，铺上石子和沙子，将受污 染的土壤以 15 30cm的厚度平铺其上，加入营养物和水， 必要时也可以加一些表面活性剂，定期翻动土壤以补充氧 气，满足土壤中微生物生长的需要，处理过程中流出的渗 滤液，回灌于该层土壤上，以便彻底清除污染物。但该方 法存在着污染土壤集中运输、操作复杂且成本较高等问题 ，不适于污染土壤面积较大的工矿环境下的去污处理。 影响微生物修复的因素 影响石油污染土壤微生物修复的因素有很多，主要有石 油本身的理化性质、微生物的种类、土壤性质及环境因素。 石油的理化性质： 石油烃生物降解的程度取决于它的化 学组成、官能团的性质及数量、分子量大小等因素。通常来 说，饱和烃最容易被降解，其次是低分子量的芳香族烃类化 合物， 高分子量的芳香族烃类化合物、树脂和沥青等则极难 被降解。不同烃类化合物的降解率高低顺序是正烷烃、分枝 烷烃、低分子量芳香烃、多环芳烃。官能团也影响有机物的 生物可利用性，分子量大小对生物降解的影响也很大，高分 子化合物的生物可降解性是较低的。 影响微生物修复的因素 微生物种类： 自然界中存在众多的石油降解微生物，但是 由于石油是由成千上万种烃类及非烃类组成的复合体，没 有任何一种微生物能够降解石油的所有组分，而且不同微 生物对同一种组分的降解程度也不同。所以在石油污染的 修复上通常利用具有能够降解石油不同组分的多种细菌组 合制成修复剂。而在原土壤生态系统中，石油烃降解菌虽 然普遍存在，但一般只占细菌总数的 0.13%-0.5%，而且对 污染物的降解速率很低。 影响微生物修复的因素 土壤理化性质： 不同土壤的理化性质（有机质含量、物理结 构、颗粒组成、 pH 值、盐度等），对于油的降解速率以及 程度不同。例如有机质的组成就决定了微生物的种类，从而 决定了有机物的降解程度；颗粒组成不同，导致土壤中的含 氧量不同，从而使微生物的降解程度不同。当土壤透气性好 时，有利于气体的交换，有利于微生物降解，但若土壤的孔 隙率过大，水分在当中的下渗速度太快，油类就会随之深入 下层土壤，污染地下水。而在粘性很强的土壤中，不但没有 足够的氧气供微生物降解，还会因为土壤胶体对污染物的吸 附，使其无法与微生物充分接触而阻碍了降解。 影响微生物修复的因素 环境因素： 微生物需要在一个适宜的环境条件下生存。这些 条件包括氧气量、营养物质、水分、温度等。 首先，在氧气 量方面，大多数微生物降解微生物是利用有氧呼吸作用，所 以需要充足的氧气，可以通过翻土提供氧气；其次，营养物 质的比例对于降解有非常重要的意义，营养盐比例的多样性 导致了降解率的差异；然后，水分能影响到污染物、溶解氧 和代谢产物的传质速度、土壤的曝气状态、营养物质的量和 性质，并且能够影响微生物的活性；最后，温度的变化对石 油烃的微生物降解影响很大，其影响酶反应动力学、微生物 生长速度以及化合物的溶解度等，对控制污染物的降解或转 化起关键作用。 影响微生物修复的因素 参 考 文 献 1 HWANG H M.Interactions between subsurface microbial assemblages and mixed organic and inorganic contaminant systemJ.Bull Environ Contam Toxicol,1994,53 (5):771-778. 2 MILLS S A.Evaluation of phosphorus source bioremediation of diesel fuel in soil J.Bull Environ Contam Toxicol,1994,53(9):280-284. 3 郭江峰 ,孙锦荷 .污染土壤生物治理研究方法 J.环境科学进展 ,1995,3(5):62-68. 4 李宝明 .石油污染土壤微生物修复的研究 D.北京 :中国农业科学院 ,2007. 5 孙铁珩 ,周启星 ,李培军 .污染生态学 J.北京 :科学出版社 ,2001,309-368. 6 刘五星 ,骆永明 ,滕应 ,等 .石油污染土壤的生物修复研究进展 J.土壤 ,2006,38 (5):634- 639. 7 李培军 ,郭书海 ,孙铁布 ,等 .不同类型原油污染土壤生物修复技术研究 J.应用生态学报 ,2002,13(5):1455-1458. 8 张宝良 .油田土壤石油污染与原位生物修复技术研究 D. 黑龙江大庆 :大庆石油学院 ,2007.