生物通风修复柴油污染土壤实验及柴油降解菌的降解性能研究

论文摘要

柴油是目前运输工具中使用最多的燃料之一,在其加工过程、不合理地废物处置以及事故发生时会导致土壤污染,尤其是地下储油罐泄漏造成的土壤污染。生物通风是将土壤气相抽提（Soil Vapor Extraction,SVE）和生物降解结合起来的强迫氧化降解土壤中石油的原位修复技术,因其高效、处理费用和尾气处理成本较SVE有所降低,对地下储油罐泄漏引起的土壤污染治理具有广阔的应用前景。本文通过考虑五个因素（初始油浓度、通风方式、通风孔隙体积数、土壤含水率、C:N:P）的室内正交柱实验和砂箱实验相结合的方法,利用生物通风技术对柴油污染砂土进行修复实验研究,并对砂箱内的土著优势降解菌种进行富集、分离、筛选、分子生物学鉴定,进而评价了其降解性能,主要成果如下:（1）初始油浓度和土壤含水率是影响生物通风修复柴油污染土壤修复效果的最主要因素,C:N:P和通风孔隙体积数次之,通风方式对去除率的影响很小;最佳修复效果的组合为:柴油浓度为40mg油/g土、注气的通风方式、通风孔隙体积数为4 vk·d、C:N:P为100:20:1、土壤含水率为土壤最大持水量的20%;（2）挥发作用主要是由通风孔隙体积数及土壤含水率来影响,残余TPH平衡分布曲线呈类“”型,在总去除率中所占的比例较小,最大的占22.8%,最小的仅占3.8%;重力作用则主要是由初始油浓度、土壤含水率、C:N:P影响,残余TPH平衡分布曲线呈“单峰”型;除通风方式外,四个因素均影响生物降解作用,残余TPH平衡分布曲线呈“双峰”型,生物降解作用在总去除率中所占的比例最大可达68.4%,最小的也占29.4%;（3）在顶部抽提井真空抽提（负压）作用下,砂箱内原有的平衡状态和砂土对柴油的吸附状态被打破,土壤中的柴油污染物（主要是挥发组分）在横向和纵向上发生了迁移和扩散,其中纵向的迁移和扩散较为明显;（4）对砂箱内的土著柴油降解菌进行了富集、分离、筛选,得到4株以柴油为惟一碳源的优势菌株B-1、B-2、B-3、B-4,通过形态学观察和分子生物学鉴定,菌株分别属于微杆菌属（Microbacterium sp.）、短波单胞菌属（Brevundimonas sp.）、假单胞菌属（Pseudomonas sp.,经过系统发育分析,B-3与B-4的同源性有97%,也属于假单胞菌属）;（5）在菌株最佳培养条件（pH=7.5,35℃）下,对菌株B-3、菌株B-4的降解特性研究表明不同初始柴油比例下,菌株B-3的降解率明显较菌株B-4的高,在降解柴油方面更有优势,尤其在柴油比例为1.5%时达到了60.98%,比菌株B-4的降解率提高了23.8%。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 生物通风技术研究进展
• 1.2.1 生物通风修复技术实（试）验研究进展
• 1.2.2 影响生物通风的因素及强化措施
• 1.3 柴油污染土壤修复的研究进展
• 1.3.1 其它修复技术对柴油污染土壤修复的研究进展
• 1.3.2 生物通风技术对柴油污染土壤修复的研究进展
• 1.4 石油烃降解菌种的鉴定及降解性能研究进展
• 1.4.1 石油烃降解菌的鉴定方法
• 1.4.2 石油烃降解菌降解条件优化
• 1.4.3 柴油降解菌的类型及降解能力
• 1.5 研究目的和内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 2 柴油污染土壤柱实验研究
• 2.1 实验目的和内容
• 2.1.1 实验目的
• 2.1.2 实验内容
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 油污土配制及土柱装填
• 2.2.3 实验试剂及仪器
• 2.2.4 实验装置
• 2.2.5 实验设计及过程
• 2.2.6 测定方法
• 2.3 实验结果和讨论
• 2.3.1 实验材料的性质
• 2.3.2 土柱中TPH 的衰减规律
• 2.3.2.1 不同历时各柱土壤中残余TPH 沿深度的平衡分布曲线
• 2.3.2.2 不同历时各柱油污区平均TPH 含量的变化
• 2.3.2.3 柴油挥发组分的去除
• 2'>2.3.2.4 柴油完全生物降解及其产生的CO₂
• 2.3.2.5 TPH 总量平衡分析
• 2.3.3 土柱中柴油组分的变化
• 2.3.3.1 取样点D 处主要代表性正烷烃组分浓度的变化
• 2.3.3.2 取样点D 处主要代表性正烷烃组分去除速率的变化
• 2.3.4 土柱中微生物FDA 活性的变化
• 2.3.4.1 初始油浓度相同的土柱微生物FDA 活性的变化
• 2.3.4.2 初始土壤含水率相同的土柱微生物FDA 活性变化
• 2.3.4.3 初始C:N:P 比相同的土柱微生物FDA 活性变化
• 2.3.4.4 通风孔隙体积数相同的土柱微生物FDA 活性变化
• 2、O₂浓度变化'>2.3.5 土柱总气口TVOC、CO₂、O₂浓度变化
• 2.3.5.1 各柱TVOC 随修复过程的变化
• 2、O₂随修复过程变化的对照分析'>2.3.5.2 各柱总气口TVOC、CO₂、O₂随修复过程变化的对照分析
• 2.3.6 正交实验分析
• 2.3.6.1 不同取样点处各因素在实验不同阶段的重要性及最优水平分析
• 2.3.6.2 柱实验TPH 去除最优组合确定
• 2.4 小结
• 3 柴油污染土壤砂箱实验研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验试剂及仪器
• 3.2.2.1 实验试剂
• 3.2.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验设计及过程
• 3.2.3.1 实验设计
• 3.2.3.2 实验过程
• 3.2.4 测定方法
• 3.2.4.1 土壤中TPH 含量测定
• 3.2.4.2 土壤中柴油的主要正烷烃代表组分测定
• 3.2.4.3 通风前后土柱气体的监测
• 3.2.4.4 微生物FDA 活性
• 3.2.4.5 微生物菌悬液配制
• 3.2.4.6 微生物计数
• 3.3 实验结果和讨论
• 3.3.1 砂箱中TPH 的衰减规律
• 3.3.1.1 砂箱内的TPH 分布
• 3.3.1.2 通风过程中砂箱内的柴油组分变化
• 3.3.2 砂箱内微生物FDA 活性变化
• 2、O₂浓度变化'>3.3.3 砂箱总气口TVOC、CO₂、O₂浓度变化
• 3.3.3.1 砂箱总气口TVOC 浓度随通风过程的变化
• 2、O₂浓度随通风过程的变化'>3.3.3.2 砂箱总气口CO₂、O₂浓度随通风过程的变化
• 2、O₂浓度随通风过程变化的对照分析'>3.3.3.3 砂箱总气口TVOC、CO₂、O₂浓度随通风过程变化的对照分析
• 3.3.4 TPH、微生物FDA 活性、总气口气体浓度的近似对应关系
• 3.3.5 砂箱内微生物的初步研究
• 3.4 小结
• 4 砂箱内微生物菌种鉴定及降解性能
• 4.1 研究目的
• 4.2 实验材料和方法
• 4.2.1 实验仪器
• 4.2.2 培养基的配制
• 4.2.3 柴油降解菌株的富集、分离、筛选
• 4.2.4 柴油降解菌株的分子生物学鉴定
• 4.2.5 菌株生长曲线及生长量测定
• 4.2.6 降解样品前处理及柴油标准曲线绘制、组分的测定
• 4.3 实验结果和讨论
• 4.3.1 菌种的筛选、纯化
• 4.3.2 菌株的形态特征
• 4.3.3 菌株的分子生物学鉴定
• 4.3.4 菌株的系统发育分析
• 4.3.5 菌株的降解条件优化
• 4.3.5.1 温度对菌体生长的影响
• 4.3.5.2 pH 值对菌体生长的影响
• 4.3.6 细菌生长曲线
• 4.3.7 菌株对柴油的降解能力
• 4.3.7.1 柴油降解率
• 4.3.7.2 两株菌对柴油组分的降解
• 4.4 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历