柴油污染土壤呼吸测定ppt课件

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,專題報告,柴油污染土壤代謝之研究,指導老師：曹俊文,學生：倪佩君 4960N021,專題報告柴油污染土壤代謝之研究,1,前言,自石化工業發展以來，石油製品及其他有機化物，於不當使用過程中，造成嚴重的的土壤汙染問題，本研究是選以柴油為目標汙染物，採用生物復育技術，因符合成本效益，易於維護且對環境影響甚小等之優點。,前言自石化工業發展以來，石油製品及其他有機化物，於不當使用過,2,研究中模擬配置不同柴油汙染濃度(1%、5%、10%、20%、50%(w/w)之土壤，研究目的重點是在探討使用土壤原生微生物進行分解(礦化作用(mineralization)或共代謝(cometabolic)柴油之情況，以分解過程中所產出之代謝物CO,2,，計算其CO,2,(mmole)累積量，於特定之時間內，觀察對柴油分解效率。,例：C,16,H,34,+24 O,2,16 CO,2,+17 H,2,O,研究中模擬配置不同柴油汙染濃度(1%、5%、10%、20%,3,文獻回顧,石油為組成複雜之碳氫化合物,文獻回顧石油為組成複雜之碳氫化合物,4,以原油煉製石油產品,以原油煉製石油產品,5,柴油特性,柴油特性,6,油品污染土壤之影響,油品將因土壤吸附及重力作用，垂直滲入地面，一旦超過負荷就會移動導致汙染地下水，大部分油滲入土壤後，而會阻礙揮發性碳氫化合物的蒸發散失而造成微生物的毒害，妨礙作物、植物生長及產，導致當地環境生物態改變。,油品污染土壤之影響油品將因土壤吸附及重力作用，垂直滲入地面，,7,清除方式,土壤淋洗、電動力分離法、加熱處理理法、固化/安定法等。,根據美國超級基金(Superfund)所列管場址中，使用之整治技術包括物理、化學和生物方法，其中生物復育技術具有將汙染物去除之能力、易於維護、適用範圍大、符合成本效益等優點。,清除方式土壤淋洗、電動力分離法、加熱處理理法、固化/安定法,8,生物復育,現地及非現地,土耕法、堆肥法、生物反應器法、生物通風、生物濾膜法、生物強化、生物刺激、自然生物處理法或自然衰減、抽取處理法,生物強化/添加(bioaugmentation),生物通氣法/氣提法(bioventing),生物刺激(Biostimulation),生物復育現地及非現地,9,影響微生物分解因子,生物因子：細菌及真菌,酸鹼值：中性，稍為改變 pH值都可導致酵素變性進而隨後失去催化活性。,溫度：大部份土壤微生物嗜溫菌，即分解油品最大生長速率和活性在2035 C,含水率：5080%之間，於復育過程土壤有過多或過少的水量會不利於好氧生物，過少會降低污染物揮發。,影響微生物分解因子生物因子：細菌及真菌,10,實驗方法,土壤取自未有污染紀錄之土壤,檢測土壤背景值,前處理：土壤採樣後先除去雜物、石塊等，於晴天狀態下將土壤拿出去風乾約一星期，再拿取2mm篩網過濾未過濾之土塊多次磨碎，重複動作數次已確保取得粒徑均勻之土壤，保存於密封塑膠盒中並每34天曝氣攪動土壤一次,實驗方法土壤取自未有污染紀錄之土壤,11,柴油汙染土壤呼吸測定,礦化作用其最終產物為CO,2,，原理為降解基質(substrate)和所產生CO,2,量成正比，CO,2,成了最好提供微生物是否降解碳氫化物之潛能資訊，若使用氣相層析(GC)並不一定能測準最終產物(Junior et al.,2009)。因此使用生物分解瓶(Biometer flask)(250ml)藉以來測量微生物於代謝過程中所生產CO,2,之情況(Pramer&Bartha,1965)。,柴油汙染土壤呼吸測定 礦化作用其最終產物為CO2，原理為降解,12,生物分解瓶,污土,鹼液,曝氣,生物分解瓶污土鹼液曝氣,13,實驗方法,先配置柴油汙染土壤濃度為1%、5%、10%、20%、50%和控制組(w/w)，每一個濃度各做3瓶,調整pH值至7.5、添加(NH4)2HPO4(Dale et al.,?)1%於土壤中。,添加適量蒸餾水於土壤中至土壤含水率為60%。,添加柴油。,實驗方法先配置柴油汙染土壤濃度為1%、5%、10%、20%、,14,呼吸測定(Soil respirometric tests),受檢體加入瓶內後，將生物分解瓶裝置完成，使用幫浦做曝氣，於過程中氣體通入ascarite過濾，使用注射器(syringe)注入鹼液於側支瓶(side-arm)內，再定期回收將已吸收CO,2,之鹼液做酸鹼滴定實驗，經計算後得知CO,2,釋放含量。,呼吸測定(Soil respirometric tests),15,植物毒性測試(Plant toxicity test),配置柴油汙染土壤濃度為1%、5%、10%、20%、50%和空白組(w/w)，空白組不添加柴油，各個污染不同汙染濃度土壤各種植5株紅豆及綠豆做毒性試驗，為期7天收成觀察生長情況。,植物毒性測試(Plant toxicity test)配置柴,16,實驗結果與討論,實驗結果與討論,17,土壤質地試驗法比較,推測此2種試驗法比較，經實驗數據比對比重計法較土壤結構沉澱試驗其比例砂粒部分少了20.97%、坋粒多了20.15%、黏粒多了0.83%，原因為比重計法分散土壤團粒較為徹底，因土壤團粒為砂粒、坋粒及黏粒所集結而成，檢測時必須將促使團粒的膠結類物質去除打散，以精確檢測土壤質地。,土壤質地試驗法比較推測此2種試驗法比較，經實驗數據比對比重計,18,比重計法優點,(1)添加過氧化氫消除有機質,(2)添加了鹽酸去除是土壤團粒黏著劑的可溶性鹽類,(3)並直接添加六偏磷酸鈉將土壤溶液裡的Ca2+複合物及土壤顆粒的中Ca2+由Na+取代，鈉離子會使土壤團聚體分解至土壤顆粒分散(Kettler et al.,2001)。,(4)使用電動攪拌器使土粒更均勻分散以及使用比重計更能精準量測。,比重計法優點(1)添加過氧化氫消除有機質,19,而土壤結構沉澱試驗此法僅是去除鈣離子或其去除溶液可能添加不夠多以及是使用人工方式攪拌土壤造成土壤粒子未均勻分散，因此本實驗用土壤為砂質壤土。,土壤質地影響生物復育,有機質或粘粒含量較高的土壤相對於比低有機質含量或粗質地對油品有較大之吸附量及分解效果較差,而土壤結構沉澱試驗此法僅是去除鈣離子或其去除溶液可能添加不夠,20,砂質壤土影響分解效果,蔡國聖 等(2009)、蔡威呈(2003)研究指出 砂質壤土復育情況也較壤質壤土效果佳。,砂質土壤質地的孔隙率較壤質土壤的孔隙率高，所以其氧氣傳輸的效率較佳,，故在氧氣較充足的條件下有利好氧菌種的生長而提高原油的降解效率。,砂質壤土影響分解效果蔡國聖 等(2009)、蔡威呈(20,21,柴油於土壤中呼吸速率,柴油於土壤中呼吸速率,22,由圖所示，空白組與1%及5%比較，1%及5%於第1530天漸開始其CO2釋出速率近似於空白組，判斷因柴油汙染濃度低所致，而1%於45天後釋出量漸過低，第74天停止實驗。,由圖所示，空白組與1%及5%比較，1%及5%於第1530天,23,以5%、10%及20%比較，依其CO2釋出量判斷可能依其汙染濃度增加而成倍率成長，而50%於處理時間內理應成倍率成長，但是因為汙染濃度過高，對生物毒性高，且土壤吸附柴油已經飽和，導致油浮於土層表面影響氧氣滲入量，導致好氧微生物無法吸收氧氣影響代謝效果。,以5%、10%及20%比較，依其CO2釋出量判斷可能依其汙染,24,而10%於CO2釋出速率也有漸緩之趨勢，20%其CO2量仍持續累加代表仍持續分解中。,實驗過程中，各個有受柴油汙染之土壤均長菌絲體，也應證了分解碳氫化合物大多由真菌及細菌所為。,而10%於CO2釋出速率也有漸緩之趨勢，20%其CO2量仍,25,植物毒性測試(Plant toxicity test),植物毒性測試(Plant toxicity test),26,種植紅豆及綠豆各依其實硯配置汙染濃度不同種植。,研究發現空白組及1%均有發芽生長，其餘均發黑壞死,實驗證明愈高濃度，對生物會造成毒害,種植紅豆及綠豆各依其實硯配置汙染濃度不同種植。,27,結論,有機污染物於微生物合適環境下應有自然分解之能力，只是過高污染濃度及複雜之有機化合物對生物具有毒性及抑制性，分解所需之時間較長，因此以工程化生物復育之方式進行整治加速處理仍為妥當。,結論有機污染物於微生物合適環境下應有自然分解之能力，只是過高,28,參考文獻,方俊傑(2007)。無機營養鹽促進柴油之生物分解之研究，碩士論文。台南市：國立成功大學地球科學研究所。,林文元(1999)。油品在幾種台灣土壤中之吸附、脫附與移動性探討，摘要，碩士論文。屏東縣：國立屏東科技大學環境工程與科學系。,吳柏穎(2010)。土壤有機質對生物降解石油碳氫化合物之影響，摘要，碩士論文。台南市：國立成功大學環境工程學系。,Jos Soares Junior,Adriano Pinto Mariano and Dejanira de Franceschi de Angelis.(2009).Biodegradation of biodiesel/diesel blends by Candida viswanathii.,African Journal of Biotechnology,8,(12),2774-2778.,參考文獻方俊傑(2007)。無機營養鹽促進柴油之生物分解,29,T.A.Kettler,J.W.Doran,and T.L.Gilbert.(2001).Simplified Method for Soil Particle-Size Determination to Accompany Soil-Quality Analyses.,SOIL SCI.SOC.AM.J.,65,849-852.,US EPA.(1998).OPPTS 835.3300 Soil Biodegradation.(Publication No.EPA 712-C-98088).,Fate,transport and transformation test guidelines,.,Ibrahim A.Mirsal.(2008).,Soil pollution:origin,monitoring&remediation,(2th ed.).Springer.ISBN:978-3-540-70775-2.,T.A.Kettler,J.W.Doran,an,30,謝謝指教！,謝謝指教！,31,