Duke石油污染生物修復(fù)

Duke石油污染生物修復(fù)第1頁(yè)/共30頁(yè)第2頁(yè)/共30頁(yè)

是指原油和石油產(chǎn)品在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及使用過(guò)程中，進(jìn)入到土壤環(huán)境，其數(shù)量和速度超過(guò)土壤的自凈作用的速度，打破了它在土壤環(huán)境中的自然動(dòng)態(tài)平衡，使其累積過(guò)程占據(jù)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致土壤環(huán)境正常功能的失調(diào)和土壤質(zhì)量的下降，并通過(guò)食物鏈，最終影響到人類健康的現(xiàn)象。1、土壤的石油污染第3頁(yè)/共30頁(yè)1.1土壤石油污染來(lái)源

溢油和泄漏；污水灌溉；油頁(yè)巖礦渣堆放；大氣沉降；藥劑等的施用。第4頁(yè)/共30頁(yè)1.2石油污染土壤的影響危害

對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響；對(duì)土壤微生物的影響；對(duì)土壤酶的影響；對(duì)農(nóng)作物的影響。第5頁(yè)/共30頁(yè)2、海洋石油污染1989年3月，美國(guó)?？松尽巴郀柕滤埂碧?hào)油輪在阿拉斯加州威廉王子灣擱淺，泄漏5萬(wàn)噸原油。沿海1300公里區(qū)域受到污染，當(dāng)?shù)仵q魚和鯡魚近于滅絕，數(shù)十家企業(yè)破產(chǎn)或?yàn)l臨倒閉。1991年1月，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，伊拉克軍隊(duì)撤出科威特前點(diǎn)燃科威特境內(nèi)油井，多達(dá)150萬(wàn)噸石油泄漏，污染沙特阿拉伯西北部沿海500公里區(qū)域。

2010年4月，位于美國(guó)南部墨西哥灣的“深水地平線”鉆井平臺(tái)發(fā)生爆炸，事故造成的原油泄漏形成了一條長(zhǎng)達(dá)100多公里的污染帶，造成嚴(yán)重污染。

第6頁(yè)/共30頁(yè)第7頁(yè)/共30頁(yè)我國(guó)的海洋石油污染事件青島灣從1974年到1984年11月底，共發(fā)生跑油事故208起，跑油5810噸。1983年11月25日巴拿馬“東方大使”號(hào)油輪，在中沙群島觸礁，溢油3348.6噸，造成大面積污染，約使十萬(wàn)畝灘涂遭受污染損害。1984年9月28日巴西籍“加翠”號(hào)油輪也在中沙群島觸礁，溢油757噸，污染海岸線103.3公里。2010年7月16日18時(shí)20分，在“宇宙寶石”油輪已暫停卸油作業(yè)的情況下，輝盛達(dá)公司和祥誠(chéng)公司繼續(xù)向輸油管道中注入含有強(qiáng)氧化劑的原油脫硫劑，造成輸油管道內(nèi)發(fā)生化學(xué)爆炸，大火頃刻而發(fā)，迅速殃及大連保稅區(qū)油庫(kù)，一個(gè)10萬(wàn)立方米油罐爆裂起火。導(dǎo)致1500噸原油泄露，曾經(jīng)碧波蕩漾的大連灣油污遍布。第8頁(yè)/共30頁(yè)第9頁(yè)/共30頁(yè)煉油廠含油廢水經(jīng)河流或直接注入海洋

海洋底層局部自然溢油

大氣中的低分子石油烴沉降到海洋水域

海底油田在開采過(guò)程中的溢漏及井噴油船漏油、排放和發(fā)生事故石油入海途徑：第10頁(yè)/共30頁(yè)石油海洋污染的影響與危害據(jù)實(shí)測(cè)，每滴石油在水面上能夠形成0.25m2的油膜，每噸石油可能覆蓋5×106m2的水面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1升石油完全氧化達(dá)到無(wú)害程度，大約需要4萬(wàn)升的溶解氧。水中含油0.1～0.01ml/L時(shí)就會(huì)對(duì)魚類及水生生物產(chǎn)生有害影響。第11頁(yè)/共30頁(yè)對(duì)環(huán)境的污染：

形成油膜覆蓋海面阻礙海水的蒸發(fā)，影響大氣和海洋的物質(zhì)交換，影響局部地區(qū)的水文氣象條件和降低海洋的自凈能力，產(chǎn)生海洋荒漠化現(xiàn)象；兩極地區(qū)海域冰面上的油膜，能增加對(duì)太陽(yáng)能的吸收而加速冰層的融化，使海平面上升，并影響全球氣候；破壞海濱風(fēng)景區(qū)和海濱浴場(chǎng)。第12頁(yè)/共30頁(yè)對(duì)生物的危害

對(duì)幼魚和魚卵的危害最大，油膜和油塊能粘住大量魚卵和幼魚，或使魚卵死亡，更使破殼出來(lái)的幼魚畸形，并使其喪失生活能力。油膜使透入海水的太陽(yáng)輻射減弱，從而影響海洋植物的光合作用；污染海獸的皮毛和海鳥的羽毛，使它們喪失保溫、游泳或飛行的能力；干擾生物的攝食、繁殖、生長(zhǎng)、行為和趨化性等能力；油類粘附在魚類、藻類和浮游生物上，致使大量海洋生物死亡，破壞生物多樣性。第13頁(yè)/共30頁(yè)對(duì)水產(chǎn)業(yè)的影響

油污會(huì)改變某些魚類的洄游路線；沾污魚網(wǎng)、養(yǎng)殖器材和漁獲物；使魚蝦類產(chǎn)生石油臭味，降低海產(chǎn)品的食用價(jià)值。第14頁(yè)/共30頁(yè)1.3土壤石油污染生物修復(fù)的主要類型原位生物修復(fù)

受污染的土壤不做搬運(yùn)或輸送而在原位污染地進(jìn)行的生物修復(fù)處理，其恢復(fù)過(guò)程主要依賴于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件。異位生物修復(fù)

將受污染的土壤，搬動(dòng)或輸送到它處進(jìn)行的生物修復(fù)處理，這里的搬動(dòng)和輸送是有一定限度的，而且更強(qiáng)調(diào)人為控制和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。第15頁(yè)/共30頁(yè)1.5石油污染土壤的原位生物修復(fù)原位處理簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，但處理時(shí)間長(zhǎng)。在長(zhǎng)期的處理過(guò)程中，污染物可能會(huì)擴(kuò)散到深層土壤和地下水中，因而該技術(shù)適用的對(duì)象為被污染時(shí)間較長(zhǎng)且情況已經(jīng)基本穩(wěn)定的土壤或面積廣闊的區(qū)域。第16頁(yè)/共30頁(yè)石油污染微生物修復(fù)微生物修復(fù)原位微生物修復(fù)異位微生物修復(fù)投菌法生物培養(yǎng)法生物通風(fēng)處理法

土耕法生物堆制法第17頁(yè)/共30頁(yè)(1)工藝路線和處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備；(2)處理費(fèi)用較低；(3)被處理土壤不需要搬運(yùn)，對(duì)周圍環(huán)境影響小，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小。原位生物修復(fù)的特點(diǎn)第18頁(yè)/共30頁(yè)（1）存在具有代謝活性的微生物；（2）有較大的降解速率，并能將污染物濃度降低到符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；（3）過(guò)程中生成的中間產(chǎn)物必須沒有毒性；（4）

污染場(chǎng)地必須不含對(duì)降解菌種有抑制作用的物質(zhì)，否則需要先行稀釋或?qū)⒃撘种苿o(wú)害化；（5）

污染物必須能夠被微生物利用；（6）

污染場(chǎng)地的條件必須有利于微生物生長(zhǎng)并保持活性，例如，適宜的溫度、濕度等；（7）技術(shù)費(fèi)用必須盡可能低。原位生物修復(fù)的前提條件第19頁(yè)/共30頁(yè)原位微生物修復(fù)原位微生物修復(fù)技術(shù)是指污染土壤不經(jīng)攪動(dòng)，而直接向污染區(qū)投放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或供氧，促進(jìn)土壤中靠石油作為碳源的微生物生長(zhǎng)繁殖，或接種經(jīng)馴化培養(yǎng)的高效微生物如特異工程菌等措施提高其降解力，利用其代謝作用達(dá)到消耗石油烴的目的而進(jìn)行的處理過(guò)程。投菌法：采用直接向被石油污染的土壤中接入外源的污染降解菌，同時(shí)提供這些微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵、錳等，其中氮和磷是土壤微生物修復(fù)治理系統(tǒng)中最主要的營(yíng)養(yǎng)元素，微生物生長(zhǎng)所需要的碳、氮、磷質(zhì)量比大約為120:10:1。第20頁(yè)/共30頁(yè)生物培養(yǎng)法：一種直接利用土壤中的土著微生物實(shí)現(xiàn)生物修復(fù)的處理技術(shù)，通過(guò)定期向污染土壤中投放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧或H2O2作為電子受體，以滿足環(huán)境中已經(jīng)存在的降解菌生長(zhǎng)繁殖需要，進(jìn)而提高土著微生物的活性，將污染物降解成二氧化碳和水。生物通風(fēng)處理法：在受污染地區(qū)，氧氣濃度降低，二氧化碳濃度升高，抑制了污染物的進(jìn)一步生物降解。為了提高土壤中污染物的降解效果，需要排出土壤中的二氧化碳，并補(bǔ)充氧氣，生物通風(fēng)系統(tǒng)就是為了改變土壤中的氣體成分而設(shè)計(jì)的。原位微生物修復(fù)第21頁(yè)/共30頁(yè)異位微生物修復(fù)異位微生物修復(fù)技術(shù)又稱為地上處理技術(shù)，要求把石油污染的土壤挖出，集中起來(lái)進(jìn)行生物降解。土耕法：將被污染的土壤挖出來(lái)放置于處理墊上，以防止污染物轉(zhuǎn)移，并進(jìn)行定期耕作，以保持良好的通風(fēng)條件。土耕法需要監(jiān)測(cè)土壤水分和補(bǔ)充無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物（氮、磷、鉀），耕作機(jī)械定期使廢物與營(yíng)養(yǎng)物、細(xì)菌和空氣充分接觸，使上部處理帶保持好氧狀態(tài)。第22頁(yè)/共30頁(yè)生物堆制法：它是土耕法的一種改進(jìn)形式。生物堆制通常包括一個(gè)打了孔的暗渠，以用來(lái)收集瀝出物和回收生物堆中的空氣。一個(gè)真空泵和暗渠連接在一起，給生物堆充氣，以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)。生物泥漿法：以水為處理介質(zhì)，將受污染的土壤挖出后分散于水中，送入接種微生物的反應(yīng)器內(nèi)處理，其工藝類似于污水的處理方法，達(dá)到處理目標(biāo)后，將土壤排出，經(jīng)脫水再運(yùn)回原地，處理的出水可循環(huán)使用，也可視水質(zhì)情況直接排放或送污水處理廠。異位微生物修復(fù)第23頁(yè)/共30頁(yè)影響微生物修復(fù)的因素影響石油污染土壤微生物修復(fù)的因素有很多，主要有石油本身的理化性質(zhì)、微生物的種類、土壤性質(zhì)及環(huán)境因素。石油的理化性質(zhì)：石油烴生物降解的程度取決于它的化學(xué)組成、官能團(tuán)的性質(zhì)及數(shù)量、分子量大小等因素。通常來(lái)說(shuō)，飽和烴最容易被降解，其次是低分子量的芳香族烴類化合物，高分子量的芳香族烴類化合物、樹脂和瀝青等則極難被降解。不同烴類化合物的降解率高低順序是正烷烴、分枝烷烴、低分子量芳香烴、多環(huán)芳烴。官能團(tuán)也影響有機(jī)物的生物可利用性，分子量大小對(duì)生物降解的影響也很大，高分子化合物的生物可降解性是較低的。第24頁(yè)/共30頁(yè)影響微生物修復(fù)的因素微生物種類：自然界中存在眾多的石油降解微生物，但是由于石油是由成千上萬(wàn)種烴類及非烴類組成的復(fù)合體，沒有任何一種微生物能夠降解石油的所有組分，而且不同微生物對(duì)同一種組分的降解程度也不同。所以在石油污染的修復(fù)上通常利用具有能夠降解石油不同組分的多種細(xì)菌組合制成修復(fù)劑。而在原土壤生態(tài)系統(tǒng)中，石油烴降解菌雖然普遍存在，但一般只占細(xì)菌總數(shù)的0.13%-0.5%，而且對(duì)污染物的降解速率很低。第25頁(yè)/共30頁(yè)影響微生物修復(fù)的因素土壤理化性質(zhì)：不同土壤的理化性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)含量、物理結(jié)構(gòu)、顆粒組成、pH值、鹽度等），對(duì)于油的降解速率以及程度不同。例如有機(jī)質(zhì)的組成就決定了微生物的種類，從而決定了有機(jī)物的降解程度；顆粒組成不同，導(dǎo)致土壤中的含氧量不同，從而使微生物的降解程度不同。當(dāng)土壤透氣性好時(shí)，有利于氣體的交換，有利于微生物降解，但若土壤的孔隙率過(guò)大，水分在當(dāng)中的下滲速度太快，油類就會(huì)隨之深入下層土壤，污染地下水。而在粘性很強(qiáng)的土壤中，不但沒有足夠的氧氣供微生物降解，還會(huì)因?yàn)橥寥滥z體對(duì)污染物的吸附，使其無(wú)法與微生物充分接觸而阻礙了降解。第26頁(yè)/共30頁(yè)影響微生物修復(fù)的因素環(huán)境因素：微生物需要在一個(gè)適宜的環(huán)境條件下生存。這些條件包括氧氣量、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水分、溫度等。首先，在氧氣量方面，大多數(shù)微生物降解微生物是利用有氧呼吸作用，所以需要充足的氧氣，可以通過(guò)翻土提供氧氣；其次，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的比例對(duì)于降解有非常重要的意義，營(yíng)養(yǎng)鹽