$ A% a# n8 K, o* S2 I二、微生物对石油烃的降解机理2 i0 b6 i; L7 B2 e
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石油污染物进入降解微生物的细胞膜后,通过三种同化作用被降解:好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵作用。一般情况下,生物降解石油污染物主要是通过好氧生物的降解作用,利用石油污染土壤环境中的土著菌种或者向受污染的土壤中施加经过驯化的微生物,在C/N适当的情况下,微生物将石油类物质中的烃类代谢为不饱和脂肪酸同时产生某些双键的位移或产生甲基化,形成脂肪酸,加速新陈代谢,在氧气充足的条件下,发生氧化作用,脱氢生成水和CO2。石油污染物的降解并不能简单看作某一同化作用,而是一个非常复杂的过程。简单来说,这一过程可用下面的式子表示: 5 \: V; X) ?0 {2 t& O8 g % p; l; E1 h. [8 O8 `! i石油污染物+生物+O2+N源→CO2+H2O+副产物+细胞体3 V4 r& k* \4 ^& O* @6 ]% h. I
! K+ |0 U. u4 H1 }- o, {0 ~; H三、常用微生物修复技术方法介绍 ) \. N4 U t6 w% e$ ~; V6 f/ K1 k1 |5 i2 E7 g
投菌法(Bioangmentation):直接向遭受污染的土壤接入外源的高效降解菌,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。 8 {; K. y* K- B; _$ h. r7 o$ ^7 h* o" U; @( R$ I
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。: n5 f; q( `" K. X8 Z9 ]: }& g
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生物通气法(Bioveniing):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。' W2 n/ w4 s- S0 i
. Z$ x4 k& M$ ?% i; k/ c9 Q+ e, z土壤耕作法(Landfarming):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)。利用耕作机械,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,降低到100~200mg/kg。修复到100mg/kg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。+ g5 O1 P2 r4 a2 M( d" V w5 H. A
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土壤堆腐法(CompostingPiles):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、刘割草、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石油污染土壤的生物修复处理时间,处理时间是1~4个月。# l# `# S: p; y6 K7 \. f1 P
% C9 L4 @8 J$ k g" L预制床法(PreParedbed):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。; {/ N. d( f( x) w
7 Y8 v( m% i( C; T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。当需氧时,经喷嘴导入氧气或压缩空气,或通过加H2O2产生,达到处理目标后,将土壤排出脱水。 4 ~1 v; x2 [) m1 [; @ 7 ~9 d' z8 }2 L9 d# z) L四、微生物修复技术的局限性* |1 f1 |* k4 L