生物修复技术
• 生物通气法( Bioventing) 是一种强迫氧化的微 生物降解方法。在污染的土壤上打至少两口井, 安装鼓风机和抽真空机, 将空气强排入土壤中, 然后抽出, 土壤中挥发性的有毒有机物也随之去 除。在通入空气时, 加入适量的氨气, 可以为土 壤中的降解菌提供氮素营养, 促进微生物降解活 力的提高。生物通气法生物修复系统的主要制约 因素是土壤结构, 不合适的土壤结构会使氧气和 营养元素在到达污染区域之前就被消耗, 具有多 孔结构的土壤污染可以采用生物通气法来处理。
• 石油污染泛指原油和石油初加工产品( 包括汽油、 煤油、柴油、重油、润滑油等) 及各类油的分解产 物所引起的污染。石油对土壤的污染主要是在勘 探、开采、运输以及储存过程中引起的, 油田周围 大面积的土壤一般都受到严重的污染, 石油对土壤 的污染多集中在20cm左右的表层。石油类物质进 入土壤, 可引起土壤理化性质的变化, 如堵塞了土 壤孔隙, 改变土壤有机质的组成和结构, 引起土壤 有机质的碳氮比( C/ N) 和碳磷比( C/ P) 的变化; 引起土壤微生物群落、微生物区系的变化。
土壤的石油污染
• 石油污染对作物生长发育的不利影响主要表现为: 发芽出苗率降低, 生育期限推迟, 贪青晚熟, 结 实率下降, 抗倒伏、抗病虫害的能力降低等。土 壤的石油污染直接导致粮食的减产, 而且通过食 用生长于农业土地上的植物及其产品影响人类的 健康。石油类在作物体及果实部分主要残留毒害 成分是多环芳烃类。石油中的芳香烃类物质对人 及动物的毒性极大, 尤其是双环和三环为代表的 多环芳烃毒性更大。多环芳烃类物质可通过呼吸、 皮肤接触、饮食摄入等方式进入人和动物体内, 影响其肝、肾等器官的正常功能, 甚至引起癌变。 石油类物质还通过地下水的污染以及污染的转移 构成对人类生存环境多个层面上的不良胁迫。
生物修复技术
原位生物修复即污染土壤不经搅动, 在原位和易残留部位进行处理。 最常用的原位处理方式是进入土壤饱和带的污染物生物降解。采取添 加营养、供氧( 加H2O2) 和接种特异工程菌等措施提高其降解力, 并 通过一系列贯穿于污染区的井, 直接注入配好的溶液来完成。亦可采 用把地下水抽至地表, 进行生物处理后, 再注入土壤中进行再循环的方 式改良土壤。由于氧交换的需要, 该法适于渗透性好的不饱和土壤的 治理。原位生物修复包括投菌法、生物培养法、生物通气法等。 • （1）投菌法( Bioangmentation) 直接向遭受污染的土壤接入外源的污 染降解菌, 同时提供这些微生物生长所需要的营养, 包括常量的营养元 素和微量的营养元素。常量营养元素包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、 铁、锰等, 其中氮和磷是土壤微生物治理系统中最主要的营养元素, 微 生物生长所需的碳、氮、磷质量比大约为120 ： 10：1。 • （2）������ 生物培养法( Bioculture) 定期向污染土壤中加入营养和氧 或H2O2 作为微生物氧化的电子受体, 以满足污染环境中已经存在的 降解菌的需要, 提高土著微生物的代谢活性, 将污染物彻底地矿化为 CO2 和H2O。研究认为, 通过提高受污染土壤中土著微生物的活力比 采用外源微生物的方法更可取, 因为土著微生物已经适应了污染物的 存在, 外源微生物不能有效地与土著微生物竞争, 只有在现存微生物不 能降解污染物时, 才考虑引入外源微生物。
石油污染的治理措施
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近年来, 世界各国开始重视污染土壤的治理技术的研究, 欧美国家先后投入大量的人力物力进行被污染土壤的修复 和治理, 污染土壤的修复技术研究成为当前环境保护工程 科学和技术研究的一个新热点。现有的石油污染土壤处理 方式包括物理处理、化学处理和生物处理( 生物修复) 等。 1. 物理处理：焚烧法，隔离法，换土法， 2.化学方法：萃取法，土壤洗涤法，化学氧化法 3.微生物修复技术： 原位生物修复（投菌法，生物培养法，生物通气法） 异位生物修复（土壤耕作法，土壤堆腐法，预制床法， 生物反应器） 4.植物修复技术（植物提取， 植物降解，植物稳定化）
石油污染的治理方法
石油的介绍
• 石油是一种含有多种烃类( 正烷烃、支链烷烃、芳 烃、脂环烃) 及少量其他有机物( 硫化物、氮化物、 环烷酸类等) 的复杂混合物。有的石油样品可含 200~ 300 种烃类, 分子量从16 至1000 左右, 其物 理状态包括气体、挥发性液体、高沸点液体以及 固体。
土壤的石油污染
生物修复技术
• 异位生物修复是将污染土壤挖出, 在场外或运至场外的专门场地进 行处理的方法。主要方法有:土壤耕作法、土壤堆腐法、预制床法、生 物反应器法等。土壤耕作法、土壤堆腐法是就地处理废物最早使用的 方法之一, 并且广泛应用于炼油厂废油污泥的处理。 • （1）土壤耕作法( Land farming) 是一种广泛采用的处理土壤污染的 方法, 需要监测土壤水分和补充无机营养物( N、P、K) , 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。这是一项节约成本的方法, 适于处理石油工业废物和污泥, 可在几 个月时间内使石油浓度从70000mg ������ kg - 1降低到100~ 200mg ������ kg - 1。修复到100mg ������ kg - 1 则需要更长的处理时间以及增 加微生物、表面活性剂和频繁的土壤旋耕和翻耕。这种方法存在的问 题是, 挥发性有机物会造成空气污染, 难降解物质的缓慢积累会增加土 壤的毒性。 • （2）土壤堆腐法( Composting piles) 是一种和土壤耕作法相似的生 物修复过程, 但是它加入了土壤调理剂以提供微生物生长和石油生物 降解的能量。这个过程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可以是干草、刈割草、树叶、木屑、麦秆、 锯屑或肥料, 加入土壤调理剂是为了提高土壤的渗透性, 增加氧的传输, 改善土壤质地, 以及为快速建立一个大的微生物种群提供能源。
微生物降解石油污染
• 微生物修复因其成本低、无二次污染、处理效果好等 特点，已成为修复石油污染土壤的关键术，具有显著的社 会效益和环境效益。我做的实验通过驯化分离出2 株高效 的石油降解真菌，并对其在土壤中的降解效果予以检测， 为该地区石油污染盐碱土壤的治理提供理论依据，并且对 于基金利用真菌和真菌-植物联合修复石油污染盐碱土壤 的研究具有重要意义。 • 目前，国内外学者者倾向于采用细菌对石油污染土壤进 行生物修复。一般认为，细菌分解原油比真菌容易，但真 菌的降解效果好于细菌。天然土壤中含有丰富的微生物， 其中可降解石油的真菌在长期的污油中不断驯化，而具有 较强的降解石油污染物的能力。采用投加从石油污染土壤 中筛选出的微生物进行生物强化，能克服其他外源菌所面 临的存活力较弱、与土著微生物之间可能存在竞争关系等 一系列问题，且这种生物强化技术操作简便、实用性强， 因而在生物修复方面具有较广阔的应用前景。
生物修复技术
• 微生物既消耗土壤调理剂又消耗石油产品。和土壤耕作法相比土壤堆 腐法可以降低承载石油土壤的生物修复处理时间。处理时间是1~ 4 个 月。 • (3)预制床法( Prepared bed) 在不泄漏的平台上, 铺上石子和沙子, 将 受到污染的土壤以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, 定期翻动土壤补充氧气, 以满足土壤中微 生物生长的需要。处理过程中流出的渗滤液, 回灌于该土层上, 以便彻 底清除污染物。这一技术将污染土壤集中在生物修复预制床上, 可保 证理想的工艺条件与处理效果, 还可防止处理过程中污染物向环境转 移, 被视为一项具有广阔应用前景的处理技术。 • (4)生物反应器( Bioreactor) 是用于处理污染土壤的特殊反应器, 可建 在污染现场或异地处理场地。泥浆生物反应器是最灵活的方法, 污染 土壤用水调成泥浆, 装入生物反应器内, 控制一些重要的生物降解条件, 提高处理效果。还可用上批处理过的泥浆接种下一批新泥浆。泥浆生 物反应器工作的典型流程是: 土壤挖出后进行预筛, 筛去大块部分, 然 后将土壤分散于水中( 一般20% ~ 50% 重量浓度) 送入生物反应器, 生 物反应器可在好氧或厌氧条件下运转。
土壤的石油污染
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我国自1978 年原油年产量突破1 亿吨大关而成为世 界十大产油国之一以来, 目前勘探开发的油气田和油气藏 已有400 多个。有关主要污染物的调查统计报告显示, 1998 年各石油、炼化企业工业固体废物产生量为428. 98 万吨, 利用率低于50%, 工业固体废物排放量为15. 61 万 吨; 工业固体废弃物历年累计堆存量1884. 5万吨, 占地 面积181. 7 万m2, 年产石油污染土壤近10 万吨, 累计堆 放量近50 万吨。以上数据只是对国有石油企业的污染物 排放调查统计, 若考虑油田地区的相关地方企业排污量以 及突发事故造成的污染和泄漏,情况将更加严重。 • 因此, 随着石油开采和使用量的增加, 大量的石油及其 加工品进入环境, 不可避免地对环境造成了污染, 给生物和 人类带来危害。目前, 石油污染问题已成为世界各国普遍 关注的问题。
植物修复技术即植物对环境的修复简称, 是利用植物对环境污
植物修复技术
• 植物是一个有效的土壤污染处理系统。植物修复技术与其 他修复技术相比, 具有成本低、对环境影响小, 能使地表长 期稳定, 可在清除土壤污染的同时, 清除污染土壤周围的大 气和水体中的污染物, 有利于改善生态环境等优点。由于 这一环境处理技术作为一个单独技术进行研究的时间短 ( 至今只有10 年左右的时间) , 且研究效果的体现时间较长, 至今所积累的知识和经验仍然较少, 但其发展和应用前景 却已被世人所瞩目.
植物修复技术
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染物质进行处理的技术。它是利用植物及其微生物与环境之间的相互 作用, 对环境污染物质进行清除、分解、吸收或吸附, 使土壤环境重新 得到恢复。植物的生活周期会对其周围环境发生物理化学和生物的影 响, 在枝条和根的生长、水和矿物质的吸收、植株的衰老及其腐解等 过程中, 植物都能极大的改变周围的土壤环境。植物修复的方式有: • (1) 植物提取( phytoextraction) , 植物吸收积累污染物, 待收获后进行 处理。收获后可以进行热处理、微生物处理和化学处理; • (2) 植物降解( phytodegradation) , 植物及其相关微生物区系将污染物 转化为无毒物质; • (3)植物稳定化( phytostabilization) , 植物在同土壤的共同作用下, 将 污染物固定, 以减少其对生物与环境的危害。植物主要通过这植物直 接吸收有机污染物、植物释放分泌物和酶、刺激根区微生物的活性并 强化生物转化作用这三种机制去除环境中的有机污染物。