地下水石油烴污染物的微生物降解過程及其原位強化修復(fù)研究

陳再誦（江蘇測潤環(huán)境工程有限公司，江蘇　南京　210000）

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地下水石油烴污染物的微生物降解過程及其原位強化修復(fù)研究

陳再誦（江蘇測潤環(huán)境工程有限公司，江蘇南京210000）

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的同時，石油資源的需求量不斷增大，石油淋落和泄露等問題經(jīng)常出現(xiàn)在石油開發(fā)和加工過程，進(jìn)而嚴(yán)重影響到地下水土質(zhì)量，間接影響到人體健康，對地下水石油烴污染物的修復(fù)和治理成為近年來研究的重點。本文主要對微生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了分析，論述了石油烴污染物微生物的降解機(jī)制，探討了原位強化修復(fù)方法。

石油烴污染；微生物降解；強化修復(fù)

近年來，隨著石油烴污染問題的突出，污染物的修復(fù)工作也成為業(yè)界研究的重點，也形成了較多的修復(fù)方法［1］。在眾多的修復(fù)手段中，微生物修復(fù)方法具有較大的優(yōu)勢，可以借助天然衰減能力，應(yīng)用過程中也不會產(chǎn)生二次污染，同時對原有生態(tài)環(huán)境的干擾程度較低，修復(fù)成本低廉。應(yīng)用該修復(fù)技術(shù)的過程中，需要及時對受污染環(huán)境中的微生物降解機(jī)制、降解效率和降解的可持續(xù)性等進(jìn)行評價，如果原有微生物的自然降解能力不能滿足除污效率要求時，需要及時對微生物降解過程進(jìn)行強化，以實現(xiàn)快速有效的修復(fù)目的，降低地下水土中石油烴污染。

1　地下水石油烴污染物微生物降解機(jī)制

1.1石油烴污染物生物降解作用識別

結(jié)合熱力學(xué)原理可知，如果地下水中出現(xiàn)石油烴微生物的降解作用，微生物可以及時應(yīng)用O2、、Mn4+、Fe3+和SO4等離子手提，在呼吸作用、反硝化作用、氧化還原作用和產(chǎn)甲烷反應(yīng)過程中逐漸將石油烴物質(zhì)降解［2］。

在反應(yīng)的過程中，地下水土中的離子受體含量將會不斷減少，而二氧化碳和甲烷的含量上升，因此為微生物降解作用的辨別提供了可靠的依據(jù)。如果應(yīng)用水化學(xué)數(shù)據(jù)對微生物降解作用進(jìn)行分析，必須先掌握地下水水化學(xué)的相關(guān)條件，在此基礎(chǔ)上對水化學(xué)組分含量的變化特點進(jìn)行研究。另外，在石油烴微生物降解的過程中，最主要的產(chǎn)物為CO2，溶于水后會增加水中的含量。地下水中的含量受到石油烴微生物降解的影響較小，地下水中是石油烴微生物降解反應(yīng)的重要受體，但是該受體的利用率較低。由于地域環(huán)境的差異，在某些位置內(nèi)的地下水中受到微生物降解作用影響的石油烴較少，水中的污染物并沒有完全衰減。

1.2場地石油烴污染物降解機(jī)制

與多種碳源相比，石油烴中的碳源更加貧化，在不發(fā)生產(chǎn)甲烷反應(yīng)時，只會產(chǎn)生較小相應(yīng)的分餾作用，產(chǎn)生的無機(jī)碳也較為貧化，如果石油中出現(xiàn)產(chǎn)甲烷反應(yīng)，將會發(fā)生較強的分餾效應(yīng)，產(chǎn)生一部分甲烷和比較富集的二氧化碳，可以應(yīng)用碳含量的多少識別產(chǎn)甲烷和不產(chǎn)甲烷的相關(guān)反應(yīng)。

雖然含水層介質(zhì)中包含較多的硫酸鹽還原菌，但是沒有出現(xiàn)將降解石油烴的硫酸鹽還原菌種，也只說明硫酸鹽還原均可以在被石油烴污染的環(huán)境下存活和繁殖。

為了探究硫酸鹽還原菌是否在石油烴微生物降解過程中發(fā)生反應(yīng)，需要及時對場地樣品內(nèi)的微生物進(jìn)行培養(yǎng)，并正確計算細(xì)菌的數(shù)量，污染場地內(nèi)硫酸鹽還原菌的數(shù)量遠(yuǎn)高于鐵環(huán)與提額還原菌和硝酸鹽還原菌的數(shù)量［3］。在水流方向上，硫酸鹽還原菌數(shù)量與石油碳?xì)浠衔锏臐舛扔忻芮械年P(guān)系，在碳?xì)浠衔餄舛冉档蜁r，還原菌數(shù)量減少，場地分子生物學(xué)方法檢測出的硫酸鹽還原菌在反應(yīng)過程中參與石油烴，因此進(jìn)一步驗證了硫酸鹽還原反應(yīng)在石油烴微生物降解中發(fā)揮了作用。

2　地下水石油烴污染的原位強化修復(fù)

2.1選擇修復(fù)試驗井

修復(fù)試驗井選擇的過程中需要遵循以下三條原則：①盡可能應(yīng)用現(xiàn)有場地內(nèi)的監(jiān)測井進(jìn)行試驗，避免受到周邊工程的影響，同時做好場地協(xié)調(diào)工作；②由于監(jiān)測井內(nèi)石油碳?xì)浠衔锏臐舛容^大，需要及時進(jìn)行強化修復(fù)，同時監(jiān)測微生物降解效果，試驗過程中保證監(jiān)測井地下水石油碳?xì)浠衔锏臐舛仍?.15mg/L以上；③充分考慮投放物質(zhì)對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展造成的影響，一般不選用農(nóng)戶上游污染嚴(yán)重的監(jiān)測井。

2.2確定營養(yǎng)物質(zhì)和投加量

在明確場地內(nèi)污染地下水中石油烴微生物降解作用之后，需要重點探究硫酸鹽還原反應(yīng)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)，在反應(yīng)開始的一段時間，以硫酸鹽還原反應(yīng)為主，之后逐漸向產(chǎn)甲烷反應(yīng)過度，但是在反應(yīng)的過程中，地下水中硫酸鹽電子受體含量也會不斷降低，之后在上游補給的作用線逐漸提升，但是提升的水平十分有限，經(jīng)過預(yù)測判斷，地下水中的含量在5年后可以上升至35mg/L的水平。應(yīng)用可靠的分析方法，含水層中存在一些硫酸鹽還原菌種，這些菌種的存在石油烴降解有著很大的關(guān)聯(lián)，表明地下水中微生物仍然可以將硫酸鹽作為電子受體，對石油烴污染物進(jìn)行降解［4］。在分析還原降解作用影響因素的過程中發(fā)現(xiàn)，硫酸鹽電子受體含量不足將會直接影響到石油碳?xì)浠衔锝到夥磻?yīng)的持續(xù)性，也就是說，在硫酸鹽電子受體含量不足的情況下，可以向地下水中投加一定量的硫酸鹽，提高硫酸鹽電子受體的含量，不但刺激降解反應(yīng)的進(jìn)行，保證石油碳?xì)浠衔锍掷m(xù)降解。

研究過程中將KCl作為K2SO4投加的示蹤物質(zhì)，避免為生物降解之外的反應(yīng)對硫酸鹽含量造成影響，KCl投加量的確定也參照上述方法。

2.3試驗監(jiān)測

3　結(jié)束語

微生物修復(fù)方法具有較大的優(yōu)勢，可以借助天然衰減能力，應(yīng)用過程中也不會產(chǎn)生二次污染，同時對原有生態(tài)環(huán)境的干擾程度較低，修復(fù)成本低廉。在方法應(yīng)用的過程中，需要保證投加硫酸鹽修復(fù)地下水的位置盡可能靠近污染源，進(jìn)而可以從源頭上對污染物進(jìn)行控制，可以避免上游污染對修復(fù)后地下水的污染，可以保證修復(fù)效果。在硫酸鹽含量不斷投放的過程中，需要重點考慮一定的固化方式，避免物質(zhì)沒有發(fā)揮降解效果就被沖移至下游。

［1］吳偉林.石油烴厭氧降解菌的篩選及其降解特性研究［J］.中國石油大學(xué)（華東）學(xué)報，2010，14（2）：102.

［2］韓慧龍，湯 晶，江 皓，等.真菌-細(xì)菌修復(fù)石油污染土壤的協(xié)同作用機(jī)制研究［J］.環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2011，29（1）：18.

［3］張清軍，張 敏，王京秀，等.稠油污水原位升級達(dá)標(biāo)現(xiàn)場試驗研究［J］.化學(xué)與生物工程導(dǎo)報，2013，30（8）：63.

［4］樊鵬軍，徐建蓉，陳竹云，等.石油污染土壤原位生物修復(fù)的強化實驗研究［J］.中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2010，20（3）：20.

2016-6-20

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2095-2066（2016）19-0009-02