生物通风法处理土壤石油污染

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,石油烃污染的生物通风修复,组长：吴帝卿,组员：李嫚嫚,贺方路,熊申祎,修复前沿技术,4,修复技术特征,2,修复案例,3,修复机理,1,石油污染是指石油开采、输、装卸、加工和使用过程 中，由于泄漏和排放石油引起的污染。,输油管线腐蚀渗漏污染土壤和地下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类,。,生物通风技术简介,生物通风,（,bioventing,） 又称土壤曝气，是基于改变生物降解的环境条件而设计的。它是原位生物修复的一种方式。如图：,生物通风法处理对象的范围较传统的,SVE,法，不仅适用于处理小分子石油组分，而且适用于修复原油中重组分对土壤的污染，该技术还可以大大降低抽提过程中尾气的处理成本。,生物通风技术简介,生物通风是利用土壤中的微生物对不饱和区中的有机物进行生物降解，而在毛细管区和保护区的土壤不受影响。可采用向不饱和区注入空气（或氧气）、添加营养物（氮和磷酸盐）和接种特异工程菌等措施来提高生物通风过程中微生物的降解能力，空气的注入可以采用注射井或抽提井，采用抽提井的生物通风技术如下图所示：,微生物个体微小，比表面积大，代谢速率快。,微生物种类繁多，分布广泛，代谢类型多样。,微生物繁殖快，易变异，适应性强。,能合成降解酶，体内具有调控系统,质粒，还具有共代谢作用。,降解有机物的微生物特性,一、修复机理,石油烃,引起,微生物细胞膜通透性的增加,使之,细胞膜的基本功能丧失,蛋白质的组成进而改变膜的结构,导致,膜的屏障和能量转换功能被破坏,同时,还影响与膜结合或附着在膜上各种酶的活性,另外,增加了膜的流动性,改变,石油污染生物降解,芳香烃的生物降解,石油污染生物降解,环烷烃的生物降解,石油污染生物降解,直链烷烃的生物降解,二、生物通风技术的特征,缺点,污染物的初始浓度很高,会对微生物有害作用。,操作时间长，受到土柱微生物,类型的限制。,不适用于处理低渗透率、高含水率、高粘度的土壤。,优点,治理成本低,处理效果好,没有或很少有二次污染,操作灵活，简便,1,、生物通风技术的优缺点,2,、生物通风技术修复效果的影响因素,污染物浓度,可生物降解性,污染物因素,影响生物通风技术的因素很多，除污染物本身的性质外，还包括土壤的结构、环境因子以及微生物的性质等。,土壤因素,包括土壤的气体渗透率、土壤含水率、土壤的氧气含量、土壤温度、土壤,pH,、土壤中营养物的含量和电子受体类型。,土壤中石油污染物的生物降解与土壤中可降解菌的含量有密切关系，土壤中加入石油降解优势菌能大大提高生物降解速度。,微生物因素,土壤中石油污染物的生物降解与土壤中可降解菌的含量有密切关系，土壤中加入石油降解优势菌能大大提高生物降解速度。,微生物因素,三、修复案例,生物通风技术在美国犹他州的空军基地的应用,三、修复案例,1998,年年底，美国犹他州某空军基地因航空发动机燃料泄露，使,0.4ha,、深度达到,15m,的土壤受到污染，土中油的浓度最高达到,5000mg/kg,。,为了处理约,90t,航空燃料油的泄漏造成的地下及地表土壤的污染，应用了生物通风技术，在污染区块的土壤中打了多口井，对应地安装鼓风机和抽真空机，将空气（空气中加入氮、磷等营养元素，为土壤降解菌提供营养物质）强行注入土壤中，然后抽出，大部分低沸点、易挥发的有机物直接随空气一起抽出去除。而高沸点重组分的有机物主要是在微生物的作用下，被彻底矿化为二氧化碳和水。,经过,9,个月的生物修复处理，共去除了,62.6t,的污染物，经监测和研究发现，在去除的污染物中部分是由于微生物的降解完成的，大约占去除污染物的,15%,20%,。这也说明，土壤中的微生物对燃料油也具有很大的降解活性。,四、修复前沿技术,1,、生物通风的发展历史,1980,年，美国,Texas,研究所最先认识到了用土壤通风来促进石油有机物原位生物降解的价值。,1989,年美国,Hill,空军基地用,SVE,对其由于航空燃料油泄漏引起的土壤污染进行修复。,1995,年以后，,BV,现场应用更加广泛，已成为原位土壤修复技术中最为有效和流行的一种方法。,在,1992-1995,年期间，美国空军已经在,142,个地点应用了生物通风技术进行了土壤修复实验。,发 展 史,2,、生物通风影响因素和强化技术的研究,添加营养物质,实验和现场应用都表明，适当添加营养物可以促进生物降解,在寒冷地区，土壤温度成为限制因素，增加土壤温度后可提高生物降解性。,温度,氮源,除了营养物质外，其他的环境因素也经常成为生物通风的限制因素。,土壤湿度,实验室中的研究表明，土壤温度大，则生物转化率高。,加入优势菌,土壤中加入石油降解优势菌能大大提高生物降解速度。,From:,石油污染生物降解,芳香烃的生物降解,芳香烃是重要的石油组分，是修复土壤污染应优先控制的污染物。其代谢机理为芳香烃由加氧酶氧化为儿茶酚，二羟基化的芳香环再氧化，邻位或间位开环。邻位开环生成已二烯二酸，再氧化为,-,酮已二酸，后者再氧化为三羧酸循环的中间产物琥珀酸和乙酰辅酶,A,。间位开环生成,2-,羟已二烯半醛酸，进一步代谢生成甲酸、乙醛和丙酮酸。以上反应见下式：,石油污染生物降解,环烷烃的生物降解,环烷烃在石油馏分中占有较大比例，在环烷烃中又以环己烷和环戊烷为主，没有末端烷基环烷烃，它的生物降解原理和链烷烃的次末端氧化相似。首先混合功能氧化酶（羟化酶）氧化产生环烷醇，然后脱氢得酮，进一步氧化得内酯，或直接开环，生成脂肪酸。以环已烷为例，其反应式如下：,