生物通風(fēng) 法處理土壤石油污染

1、石石油油烴烴污污染染的的生生物物通通風(fēng)風(fēng)修修復(fù)復(fù)組長：吳帝卿組長：吳帝卿組員：李嫚嫚組員：李嫚嫚 賀方路賀方路 熊申祎熊申祎 修復(fù)前沿技術(shù)修復(fù)前沿技術(shù) 4修復(fù)技術(shù)特征修復(fù)技術(shù)特征 2修復(fù)案例修復(fù)案例 3修復(fù)機(jī)理修復(fù)機(jī)理1石油污染是指石油開采、輸、裝卸、加工和使用過程 中，由于泄漏和排放石油引起的污染。 輸油管線腐蝕滲漏污染土壤和地下水源，不僅造成土壤鹽堿化、毒化，導(dǎo)致土壤破壞和廢毀，而且其有毒物能通過農(nóng)作物尤其是地下水進(jìn)入食物鏈系統(tǒng)，最終直接危害人類。 生物通風(fēng)技術(shù)簡介生物通風(fēng)技術(shù)簡介v 生物通風(fēng)生物通風(fēng)（bioventing） 又稱土壤曝氣，是基于改變生物降解的環(huán)境條件而設(shè)計(jì)的。它是原位生物

2、修復(fù)的一種方式。如圖：v 生物通風(fēng)法處理對象的范圍較傳統(tǒng)的SVE法，不僅適用于處理小分子石油組分，而且適用于修復(fù)原油中重組分對土壤的污染，該技術(shù)還可以大大降低抽提過程中尾氣的處理成本。 生物通風(fēng)技術(shù)簡介生物通風(fēng)技術(shù)簡介v 生物通風(fēng)是利用土壤中的微生物對不飽和區(qū)中的有機(jī)物進(jìn)行生物降解，而在毛細(xì)管區(qū)和保護(hù)區(qū)的土壤不受影響?？刹捎孟虿伙柡蛥^(qū)注入空氣（或氧氣）、添加營養(yǎng)物（氮和磷酸鹽）和接種特異工程菌等措施來提高生物通風(fēng)過程中微生物的降解能力，空氣的注入可以采用注射井或抽提井，采用抽提井的生物通風(fēng)技術(shù)如下圖所示：微生物個(gè)體微小，比表面積大，代謝速率快。微生物種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣。微生物繁殖

3、快，易變異，適應(yīng)性強(qiáng)。能合成降解酶，體內(nèi)具有調(diào)控系統(tǒng) 質(zhì)粒，還具有共代謝作用。降解有機(jī)物的微生物特性降解有機(jī)物的微生物特性 一、修復(fù)機(jī)理一、修復(fù)機(jī)理 石油烴石油烴引起引起微生物細(xì)胞膜通透性的增加使之使之細(xì)胞膜的基本功能喪失蛋白質(zhì)的組成進(jìn)而改變膜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致導(dǎo)致膜的屏障和能量轉(zhuǎn)換功能被破壞同時(shí)同時(shí)還影響與膜結(jié)合或附著在膜上各種酶的活性另外另外增加了膜的流動性增加了膜的流動性改變改變石油污染生物降解芳香烴的生物降解石油污染生物降解環(huán)烷烴的生物降解石油污染生物降解直鏈烷烴的生物降解二、生物通風(fēng)技術(shù)的特征二、生物通風(fēng)技術(shù)的特征缺點(diǎn)缺點(diǎn)污染物的初始濃度很高污染物的初始濃度很高會對微生物有害作用。會對微生物

4、有害作用。操作時(shí)間長，受到土柱操作時(shí)間長，受到土柱微生物微生物類型的限制。類型的限制。 不適用于處理低滲透率、不適用于處理低滲透率、高含水率、高粘度的土壤。高含水率、高粘度的土壤。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)治理成本低治理成本低 處理效果好處理效果好沒有或很少有二次污染沒有或很少有二次污染操作靈活，簡便操作靈活，簡便1、生物通風(fēng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、生物通風(fēng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)2、生物通風(fēng)技術(shù)修復(fù)效果的影響因素、生物通風(fēng)技術(shù)修復(fù)效果的影響因素污染物濃度污染物濃度可生物降解性可生物降解性污染物因素污染物因素 影響生物通風(fēng)技術(shù)的因素很多，除污染物本身的性影響生物通風(fēng)技術(shù)的因素很多，除污染物本身的性質(zhì)外，還包括土壤的結(jié)構(gòu)、環(huán)境因子以及

5、微生物的性質(zhì)質(zhì)外，還包括土壤的結(jié)構(gòu)、環(huán)境因子以及微生物的性質(zhì)等。等。 土壤因素土壤因素包括土壤的氣體滲透率、土壤含水率、包括土壤的氣體滲透率、土壤含水率、土壤的氧氣含量、土壤溫度、土壤土壤的氧氣含量、土壤溫度、土壤pH、土壤中營養(yǎng)物的含量和電子受體類型。土壤中營養(yǎng)物的含量和電子受體類型。土壤中石油污染物的生物降解與土壤中土壤中石油污染物的生物降解與土壤中可降解菌的含量有密切關(guān)系，土壤中加可降解菌的含量有密切關(guān)系，土壤中加入石油降解優(yōu)勢菌能大大提高生物降解入石油降解優(yōu)勢菌能大大提高生物降解速度。速度。微生物因素微生物因素土壤中石油污染物的生物降解與土壤中土壤中石油污染物的生物降解與土壤中可降解菌

6、的含量有密切關(guān)系，土壤中加可降解菌的含量有密切關(guān)系，土壤中加入石油降解優(yōu)勢菌能大大提高生物降解入石油降解優(yōu)勢菌能大大提高生物降解速度。速度。微生物因素微生物因素三、修復(fù)案例三、修復(fù)案例生物通風(fēng)技術(shù)在美國猶他州的空軍基地的應(yīng)用生物通風(fēng)技術(shù)在美國猶他州的空軍基地的應(yīng)用三、修復(fù)案例三、修復(fù)案例 1998年年底，美國猶他州某空軍基地因航空發(fā)動機(jī)燃料年年底，美國猶他州某空軍基地因航空發(fā)動機(jī)燃料泄露，使泄露，使0.4ha、深度達(dá)到、深度達(dá)到15m的土壤受到污染，土中油的的土壤受到污染，土中油的濃度最高達(dá)到濃度最高達(dá)到5000mg/kg。 為了處理約為了處理約90t航空燃料油的泄漏造成的地下及地表土航空燃料

7、油的泄漏造成的地下及地表土壤的污染，應(yīng)用了生物通風(fēng)技術(shù)，在污染區(qū)塊的土壤中打了壤的污染，應(yīng)用了生物通風(fēng)技術(shù)，在污染區(qū)塊的土壤中打了多口井，對應(yīng)地安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣（空氣中加多口井，對應(yīng)地安裝鼓風(fēng)機(jī)和抽真空機(jī)，將空氣（空氣中加入氮、磷等營養(yǎng)元素，為土壤降解菌提供營養(yǎng)物質(zhì)）強(qiáng)行注入氮、磷等營養(yǎng)元素，為土壤降解菌提供營養(yǎng)物質(zhì)）強(qiáng)行注入土壤中，然后抽出，大部分低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的有機(jī)物直接入土壤中，然后抽出，大部分低沸點(diǎn)、易揮發(fā)的有機(jī)物直接隨空氣一起抽出去除。而高沸點(diǎn)重組分的有機(jī)物主要是在微隨空氣一起抽出去除。而高沸點(diǎn)重組分的有機(jī)物主要是在微生物的作用下，被徹底礦化為二氧化碳和水。生物的作用下，

8、被徹底礦化為二氧化碳和水。 經(jīng)過經(jīng)過9個(gè)月的生物修復(fù)處理，共去除了個(gè)月的生物修復(fù)處理，共去除了62.6t的污染物，的污染物，經(jīng)監(jiān)測和研究發(fā)現(xiàn)，在去除的污染物中部分是由于微生物的經(jīng)監(jiān)測和研究發(fā)現(xiàn)，在去除的污染物中部分是由于微生物的降解完成的，大約占去除污染物的降解完成的，大約占去除污染物的15%20%。這也說明。這也說明，土壤中的微生物對燃料油也具有很大的降解活性。，土壤中的微生物對燃料油也具有很大的降解活性。四、修復(fù)前沿技術(shù)四、修復(fù)前沿技術(shù)1、生物通風(fēng)的發(fā)展歷史、生物通風(fēng)的發(fā)展歷史1980年，美國Texas研究所最先認(rèn)識到了用土壤通風(fēng)來促進(jìn)石油有機(jī)物原位生物降解的價(jià)值。1989年美國Hill空

9、軍基地用SVE對其由于航空燃料油泄漏引起的土壤污染進(jìn)行修復(fù)。1995年以后，BV現(xiàn)場應(yīng)用更加廣泛，已成為原位土壤修復(fù)技術(shù)中最為有效和流行的一種方法。在1992-1995年期間，美國空軍已經(jīng)在142個(gè)地點(diǎn)應(yīng)用了生物通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了土壤修復(fù)實(shí)驗(yàn)。發(fā) 展 史2、生物通風(fēng)影響因素和強(qiáng)化技術(shù)的研究、生物通風(fēng)影響因素和強(qiáng)化技術(shù)的研究添加營養(yǎng)物添加營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場應(yīng)用都表明，應(yīng)用都表明，適當(dāng)添加營適當(dāng)添加營養(yǎng)物可以促養(yǎng)物可以促進(jìn)生物降解進(jìn)生物降解在寒冷地區(qū)，在寒冷地區(qū)，土壤溫度成土壤溫度成為限制因素，為限制因素，增加土壤溫增加土壤溫度后可提高度后可提高生物降解性。生物降解性。溫度溫度氮源氮源除了

10、營養(yǎng)物除了營養(yǎng)物質(zhì)外，其他質(zhì)外，其他的環(huán)境因素的環(huán)境因素也經(jīng)常成為也經(jīng)常成為生物通風(fēng)的生物通風(fēng)的限制因素。限制因素。土壤濕度土壤濕度實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)室中的研究表明，研究表明，土壤溫度大，土壤溫度大，則生物轉(zhuǎn)化則生物轉(zhuǎn)化率高。率高。加入優(yōu)勢菌加入優(yōu)勢菌土壤中加入土壤中加入石油降解優(yōu)石油降解優(yōu)勢菌能大大勢菌能大大提高生物降提高生物降解速度。解速度。From:石油污染生物降解芳香烴的生物降解 芳香烴是重要的石油組分，是修復(fù)土壤污染應(yīng)優(yōu)先控制的污染物。其代謝機(jī)理為芳香烴由加氧酶氧化為兒茶酚，二羥基化的芳香環(huán)再氧化，鄰位或間位開環(huán)。鄰位開環(huán)生成已二烯二酸，再氧化為-酮已二酸，后者再氧化為三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物琥珀酸和乙酰輔酶A。間位開環(huán)生成2-羥已二烯半醛酸，進(jìn)一步代謝生成甲酸、乙