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电动-生物膜联用技术修复石油污染沉积物的研究

齐鹏  
【摘要】:石油作为海洋的主要有机污染物,因其易吸附的性质,使其成为当前海洋沉积物的主要污染问题。本文结合电动修复与微生物修复两种修复技术的优势,开展了电动-生物膜联用技术修复石油污染沉积物的研究。本文以0#柴油为目标污染物,模拟配置出石油污染沉积物。从秦皇岛港港口沉积物中驯化、筛选出三种高效石油降解菌,以活性炭为载体,制备生物膜并构建了电动-生物膜复合修复系统,优化了电动-生物修复条件,并研究了外加营养物质和表面活性剂等强化修复措施对沉积物中石油去除率的影响。研究结果如下:(1)通过生理生化鉴定和16Sr DNA分子生物学鉴定,确定三种高效石油降解菌分别为不动杆菌(Acinetobacter sp)、寡氧单胞菌(Stenotrophomonas sp)和微小杆菌(Exiguobacterium sp)。温度、pH等环境条件及初始石油浓度均会影响高效石油降解菌的降解性能。初始石油浓度在375-6000mg/L范围内时,该因素对高效石油降解菌的降解性能影响较小。pH为7-8时,石油降解菌的降解性能较好,石油的去除率较高,最适pH值为8,适量的营养物质有助于提高石油降解菌的降解性能,最佳N:P比为5:1。温度范围为25-35℃之间,石油降解菌的降解性能较好,最适温度为30℃。(2)交换电极法有助于稳定沉积物环境中的pH、氧化还原电位及温度,从而有利于沉积物中高效石油降解菌的生长和对石油的降解。电动-生物膜复合修复系统的最佳修复条件确定为:电压梯度0.5v/cm,电极切换周期3h,生物膜放置于S3单元。在此条件下,修复7天后,沉积物中石油的去除率可达44.2%。添加适量的营养物质和表面活性剂可显著提高沉积物中石油的降解率。当N:P比为5:1时,沉积物中石油的去除率达57.2%,比对照组提高了13%。添加鼠李糖脂,沉积物中石油的去除率高达68.6%,强化修复效果更好。这是因为添加表面活性剂不仅可以强化生物降解机制,还可以强化电渗析去除机制。(3)与石油纯生物降解产物相比,电动-生物联合降解产物中高碳数脂肪烃、长链脂肪烃、多环芳香烃的含量大幅度下降,说明电动-生物膜联合修复可以提高石油中难降解组分的去除率。


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