西北黃土地區(qū)水源水庫(kù)水—沉積物中石油污染特征及土壤生物修復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、石油污染的普遍性、復(fù)雜性、難降解性,使其受到眾多學(xué)者的關(guān)注。西北黃土地區(qū)由于其獨(dú)特的氣候和土壤特征,石油物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染方式及其治理手段也具有特殊性。本課題以西北黃土地區(qū)石油污染為研究背景,從模擬沉積物中石油污染物靜態(tài)釋放出發(fā),研究不同季節(jié)條件下,石油物質(zhì)在水體和沉積物中的遷移規(guī)律,得到相應(yīng)的靜態(tài)釋放動(dòng)力學(xué)模型;然后以延安地區(qū)主要供水水源地—王瑤水庫(kù)為研究對(duì)象,系統(tǒng)地研究石油污染物在沉積物中的分布特征,分析水庫(kù)各支流流域和主體河道的歷年

2、污染狀況,在此基礎(chǔ)上對(duì)土壤的生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究成果如下:
　　(1)（1）采用滯膜模型描述沉積物中石油污染物對(duì)上覆水體的靜態(tài)釋放過(guò)程，其釋放動(dòng)力學(xué)方程為：K_r和C_W*分別代表石油物質(zhì)的釋放速率常數(shù)和達(dá)到釋放平衡時(shí)水相中石油物質(zhì)的濃度，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溫度對(duì)沉積物中石油物質(zhì)向水體中釋放速率有重要影響。當(dāng)沉積物石油污染強(qiáng)度在320mg/kg-4792mg/kg之間時(shí)，夏季的動(dòng)力學(xué)參數(shù)表達(dá)式為：

3、K_r=5.51ln(C_(S0))-0.25C_W*=0.0003C_(S0)+6.86冬季的動(dòng)力學(xué)參數(shù)表達(dá)式為：K_r=3.28ln(C_(S0))+12.20C_W*=0.0005C_(S0)+4.68據(jù)此可以得到夏季和冬季的靜態(tài)釋放動(dòng)力學(xué)方程，然后通過(guò)驗(yàn)證，模型可行。
　　(2)夏季(溫度在30℃左右)的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)沉積物的石油污染強(qiáng)度CS0分別為320 mg/kg和810 mg/kg時(shí),三次釋放平衡后沉積物分層分

4、析顯示,對(duì)上覆水體的污染起主要作用的有效深度為沉積物上層10 cm左右;當(dāng)沉積物石油污染強(qiáng)度在1000 mg/kg以下時(shí),污染物對(duì)上覆水體的污染可持續(xù)時(shí)間約為60天。
　　(3)沉積物中石油組分分析結(jié)果顯示,在檢測(cè)出的23種石油物質(zhì)中,除二十八烷、膽固醇以及異三十烷基本不能進(jìn)入上覆水體外,其余20種物質(zhì)均可以不同程度的進(jìn)入水體。碳原子數(shù)小于12的烷烴屬于易進(jìn)入水體物質(zhì),大于17的烷烴,屬于難進(jìn)入水體物質(zhì),在C12和C17之間的烷烴

5、是水相石油污染物的主要組成部分。7種多環(huán)芳烴中,除二苯并[a, h]蒽較難進(jìn)入上覆水體外,其余6種物質(zhì)均屬于可進(jìn)入水體物質(zhì),它們對(duì)環(huán)境和人體健康有重大危害。
　　(4)以陜北延安供水水源地—王瑤水庫(kù)為研究區(qū)域,通過(guò)對(duì)10個(gè)斷面40個(gè)取樣位置共400個(gè)樣品的石油污染含量分析得出,王瑤水庫(kù)壩前沉積物表層的石油含量在203 mg/kg左右,對(duì)上覆水體水質(zhì)影響較大;研究區(qū)域內(nèi)的5條支流中,支流二水質(zhì)最好,且流量較大,對(duì)減輕主河道污染起積極

6、作用;其余4條支流流域污染均較為嚴(yán)重,其中,支流三和支流四流域內(nèi)石油污染狀況最為嚴(yán)重,對(duì)水庫(kù)污染的貢獻(xiàn)最大,支流一和支流五由于水量小對(duì)主體河段影響較小,但其污染狀況有日益加深的趨勢(shì);污染較嚴(yán)重的支流三和支流四入口位置表層沉積物中檢測(cè)出3種烷烴,9種多環(huán)芳烴,因此,王瑤水庫(kù)存在潛在的多環(huán)芳烴污染。
　　(5)在實(shí)驗(yàn)室好氧條件下,通過(guò)馴化篩選,從安塞油田廢棄井場(chǎng)石油污染土樣中富集分離出5株高效石油降解菌,經(jīng)形態(tài)觀察和生理生化試驗(yàn)初步鑒

7、定,它們分別屬于假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)、鄰單胞菌屬(Plesionmonas sp.)、黃單胞菌屬(Xanthomonas sp.)和動(dòng)膠菌屬(Zoogloea sp.);5株高效菌當(dāng)pH值在7左右,N/P比在4左右,石油污染強(qiáng)度在1000-1500 mg/L之間時(shí),均可獲得較高的石油去除率,它們最佳的氮源為NH4NO3,但5株高效菌各自適宜的初始pH值、N/P比和石油污染強(qiáng)度范圍有所不同。
　　(6)在西北

8、黃土地區(qū)歷時(shí)80天現(xiàn)場(chǎng)土壤修復(fù)試驗(yàn)結(jié)果顯示,污染物強(qiáng)度對(duì)微生物的活性有重要影響。在低污染強(qiáng)度下土壤中的石油去除率較高,但會(huì)導(dǎo)致微生物由于碳源不足而生長(zhǎng)受到限制;高污染物強(qiáng)度下,土壤內(nèi) pH值下降程度大,對(duì)微生物產(chǎn)生毒害,并抑制其生長(zhǎng)。
　　(7)在石油土壤的生物修復(fù)試驗(yàn)中,添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以顯著提高微生物生長(zhǎng)速率和石油降解率;短期內(nèi)通過(guò)加菌操作可以獲得較好的石油去除效果;單一的翻耕操作導(dǎo)致土壤中含水率降低,抑制微生物生長(zhǎng),石油降解率