河北省石家庄市南部污灌区厚层包气带污染物自然衰减的微生物作用潜力评价

本次研究的目的是利用传统的培养技术和现代的磷脂脂肪酸PLFA(Phosphor Lipid Fatty Acid)技术、Biolog技术、16 S rRNA基因变性梯度凝胶电泳DGGE(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)及测序技术,调查石家庄市南部污灌区厚近30 m包气带微生物含量、分布、活性和多样性,评价污灌区厚层包气带污染物自然衰减的微生物作用潜力。包气带沉积物样品通过岩芯钻探获得,用于物理、化学和微生物分析。结果显示,土壤层(5~20 cm)微生物含量高,活性高,代谢类型多,可培养的异养菌与自养菌、好氧异养菌、兼性厌氧异氧菌和专性厌氧异养菌共存;土壤层下伏包气带微生物含量较低,活性降低,代谢类型减少,可培养的细菌主要是好氧性异养菌、兼性厌氧异养菌和好氧自养菌,而且随岩性而变化,在砂层和重粘土层含量低,活性低,而在亚粘土层含量和活性大。研究结果指示土壤层具有很高的污染物生物自然衰减潜力,而且下伏包气带仍有这种潜力,特别是下部溶解有机碳DOC(Dissolved Organic Carbon)含量高的层位潜力更大。     

柴油污染含水层的自然衰减作用

柴油污染对人类健康和生态环境具有很大危害。自然衰减以其经济、易操作、对人危害小和降解污染物彻底等优点,成为国内外比较常用的水土污染修复方式之一。采用室内实验的方式,以柴油作为修复对象,模拟了含水层系统中柴油污染物随地下水迁移转化的过程,以自然衰减作为修复方式,研究其修复机理。通过分析计算总石油烃(TPH)污染晕的变化规律,计算修复时间和截留率等方法,研究了柴油污染含水层中的自然衰减强度及修复效能。结果显示,柴油进入含水层后,逐渐形成了稳定的污染晕,并在地下水流场中沿各个方向不断迁移并衰减,其迁移速率由快变慢,并趋于稳定,且沿流向上的迁移作用最强,垂向上次之;"断源"后,含水层中的TPH浓度随时间呈明显的下降趋势,自然衰减作用变得明显;结合一阶反应动力学方程,计算出下部含水层的修复时间为1.0~1.5a,表层注油点位置地下水的修复时间约为2.6a;含水层对柴油具有截留作用,截留作用初期较为稳定,近饱和后作用渐弱,停止注油后,截留作用重新渐变明显;自然衰减可作为修复地下水柴油污染的有效方式。     

海岸带石油污染物自然衰减研究综述

石油在海岸带泄漏后会形成长期危害生态环境的污染源区。在水动力、微生物和地球化学等的作用下,石油污染物的质量、浓度、体积、毒性和流动性降低的过程称为自然衰减。本文系统综述了海岸带石油污染物的自然衰减特征及其研究手段,阐明了石油性质、沉积物类型、水动力因素、光氧化反应和微生物等因素对海岸带石油污染源区自然衰减的影响,归纳总结了表征石油污染源区自然衰减过程的地球化学、地球生物和地球物理指标。同时,通过总结自然衰减过程的预测方法,指出了研究方向多学科交叉、多数据驱动的重点及难点,最后对海岸带石油污染源区自然衰减研究提出了展望。     

铁氧化物-二价铁体系在潜流带低渗透区的氧化还原特性研究进展

潜流带是河流与地下水交互的关键带,具有非均质性,其中低渗透区富含的铁氧化物,在污染物的非生物自然衰减过程中发挥着重要作用。本文从铁氧化物和溶解性二价铁Fe(Ⅱ)_aq的共存体系出发,评述了该体系的氧化还原能力及影响因素,并以地下水中常见的污染物氯代烃为例阐述了铁氧化物-Fe(Ⅱ)_aq体系在氯代烃非生物自然衰减中的作用。指出铁氧化物-Fe(Ⅱ)_aq体系的还原能力可用氧化还原电位(Eh)表示,Eh的大小受pH值、温度、溶解氧(DO)、溶解性二价铁浓度、无机和有机配体等因素的影响,可用来定量描述氯代烃等污染物被还原的速率常数。目前铁氧化物-Fe(Ⅱ)_aq体系Eh的快速测定、含水层中铁氧化物种类和含量、不同铁氧化物共存和复杂水化学条件下Eh与氯代烃等污染物还原速率常数之间的关系,是准确评估污染物非生物自然衰减能力和程度的重要内容。     

应用质量通量评估地下水中BTEX和乙醇的自然衰减

近年来,应用于修复石油烃污染地下水的监测自然衰减技术得到了广泛深入研究,同时质量通量方法已逐渐成为评 估地下水燃油污染场地自然衰减监测修复效能的重要手段。通过在室内砂槽中添加乙醇汽油组分,监测其自然衰减,利用 质量通量方法,得出了BTEX和乙醇的质量减少率、自然衰减速率常数K;结合非反应示踪剂溴离子,评价了BTEX和乙醇 自然衰减因素中吸附和微生物的联合降解效应。结果表明,自然衰减是地下水中燃油组分修复的重要机制,质量通量方法 是评估自然衰减的有效方法之一。BTEX和乙醇在自然衰减过程中被去除的比例分别为78.88%和98.71%,其中约98%的 BTEX 因吸附和生物降解联合作用被去除,接近100%的乙醇因内在生物降解作用被去除;BTEX 的自然衰减速率为 0.077d-1~0.167d-1,乙醇为0.353d-1,自然条件下乙醇比BTEX更容易衰减。     

石油类污染场地的自然衰减作用

在野外石油类污染场地地质、水文地质调查的基础上,对场地地下水中总石油烃的吸附、生物降解等自然衰减作用进行研究。开展了砂质粉土、粉砂、细砂等场地包气带、含水层介质对总石油烃的吸附动力学实验、等温吸附实验、不同矿化度吸附实验、生物降解实验和挥发实验等。实验结果显示,砂质粉土、粉砂、细砂的吸附平衡时间分别为4、7和10 h;通过计算确定了每种介质对总石油烃的等温吸附模型。矿化度对介质吸附总石油烃能力的影响表现为,矿化度越高吸附量越高。生物降解实验结果表明,在场地水土条件下,降解能力最强,且降解符合一级衰减动力学方程。研究表明,地下水受到污染后,吸附、降解、挥发等自然衰减作用对地下水石油类污染物的去除具有非常重要的作用。     

岩溶裂隙含水层中石油类有机物的自然衰减机制

石油类有机物污染是地下水环境领域亟须解决的关键课题.本次研究耦合数值模拟和水文地球化学技术模拟岩溶裂隙含水层中石油类有机物的自然衰减过程并定量计算其自然衰减机制.基于BIOSCREEN模型的模拟计算可知,近30年对流、弥散、稀释等物理过程和生物降解过程对石油类有机物衰减贡献率的平均值分别为31.53%和68.47%,生物降解作用是岩溶裂隙含水层自然修复能力的主要机制.利用质量守恒定律分析水化学（HCO₃-、NO₃-）和同位素（δ15N_NO3、δ18O_NO3和δ13C_DIC）之间的相关关系可知石油类有机物生物降解贡献地下水HCO₃-的平均值为33.93%;石油类有机物生物降解消耗主要电子受体NO₃-贡献地下水δ13C_DIC的百分率为30.77%且其占总生物降解的90.69%.      

典型石油烃组分在地下水中的自然衰减规律

为了解石油烃类污染物在地下水中的自然衰减规律,以苯、萘、菲作为目标污染物,采用实验场地4种天然砂土作为含水层介质进行了室内模拟实验。结果表明：在单组分和混合组分溶液中,苯、萘和菲在地下含水层介质中的自然衰减均符合一级动力学方程;在不同含水层介质中,苯和萘的衰减速率大小顺序为粉砂>中砂≈粗砂>砾砂,而菲的自然衰减速率大小顺序为粉砂≈中砂≈粗砂>砾砂;微生物降解在苯和萘的自然衰减中起重要作用,而固相吸附在菲的自然衰减中起重要作用。3种物质共存时,苯和萘的自然衰减加快,菲的自然衰减减慢。     

基于多相流数值模拟的某石油污染场地地下水中VOCs自然衰减过程识别及能力评估

监测自然衰减(monitoring natural attenuation,MNA)技术是目前普遍认可的去除地下水中挥发性有机污染物(volatile organic compounds,VOCs)的技术。但受其修复周期长、监测费用昂贵等因素的影响,实地开展MNA技术修复污染场地具有一定的局限性。基于此,本研究运用多相流数值模拟手段识别了某石油污染场地内典型VOCs污染物(苯、甲苯、萘)在地下水中的自然衰减过程并评估了其自然衰减能力。结果表明:采用TMVOC所建立的多相流数值模拟模型能较好地预测和识别VOCs在地下水中的衰减规律;在研究区中,苯、甲苯和萘由于理化性质差异,在地下水中的污染羽分布特征不同,其自然衰减过程受挥发、吸附和生物降解作用的影响程度也不同;挥发和生物降解作用对VOCs自然衰减的影响程度均为苯>甲苯>萘,而吸附作用对VOCs自然衰减的影响程度为萘>甲苯>苯;在污染源被阻断的前提下,苯、甲苯和萘分别在泄漏发生7.0、6.5和6.0年后通过自然衰减达到理想去除效果。本文研究成果可以为水文地质条件类似的VOCs污染场地MNA修复方案的制定和修复效果评估提供理论支撑。