地下水中三氯乙烯-苯酚的好氧共代谢的实验研究

以苯酚作为三氯乙烯（TCE）降解的共代谢基质,用瓦勃氏微量呼吸测压仪（简称瓦呼仪）作为测试手段,分析了经苯酚驯化后的混合微生物对苯酚、TCE的降解特性;并讨论了以苯酚作为共代谢基质时TCE降解的可能性。实验结果表明：未驯化的活性污泥不能降解TCE; 经苯酚驯化后的活性污泥,当TCE的质量浓度为50 μg/L时其降解效果较好,TCE的氧化率达3369%;TCE的质量浓度为100 μg/L时其降解效果较差,其氧化率仅为3.2%;苯酚和TCE共代谢降解时,苯酚的存在促进了TCE的降解,当苯酚质量浓度为40 mg/L、TCE质量浓度为50 μg/L时共代谢降解效果最好,TCE的氧化率为79.11%。     

电化学循环井耦合氧化 -还原降解地下水中三氯乙烯

三氯乙烯（TCE）是一种地下水中常见的有机污染物,传统的地下水循环井修复技术虽然有效但耗时长,且需配套地面处理。文章研发了一种电化学循环井耦合修复体系,以期通过顺序化学氧化 -还原作用高效快速降解地下水中TCE。以地下水循环井为基础,通过抽水井中的地下水电解,原位提供O2和H2,投加Fe（Ⅱ） -EDTA络合物活化O2产生羟基自由基氧化降解TCE,进而利用钯催化剂催化剩余的H2还原降解TCE。在二维砂槽模拟含水层中评价了该体系的运行效果,含水层中初始TCE浓度为7.50 mg/L,经过13天的连续通电处理后,TCE浓度降低到1.65 mg/L,降解率达到78%。处理后Cl-浓度相应增加118.20 μmol/L,接近于TCE降解量（44.50 μmol/L）的3倍,证明TCE近乎完全脱氯。运行过程中,TCE平均降解速率由0~5 d的0.90 mg/(L·d) 降低到9~13 d的0.10 mg/(L·d),氧化降解主要发生在前期阶段,钯催化还原效率较为稳定,后期两种过程降解效率都逐渐下降,主要原因是溶解态Fe（Ⅱ）浓度减少以及钯催化剂活性降低。该耦合修复体系是基于地下水循环井技术的改进,其氧化 -还原作用机理有望实现地下水中多种不同有机污染物的降解。     

四氯乙烯的生物吸附和厌氧生物降解研究

四氯乙烯(PCE)的广泛使用和不合理的处置已经使其成为地下水中普遍存在的有毒有害的有机污染物。PCE在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解,按照非水溶性生物降解模型,有机物先吸附到厌氧活性污泥中,解吸后再进行生物降解。利用间歇试验进行厌养污泥对PCE的吸附降解实验研究。试验结果表明：厌氧污泥对PCE的吸附在0.5 h达到吸附平衡,在1.0 h达到解吸平衡。对实验结果的回归分析表明：PCE的吸附和解吸均符合Freundlich等温吸附方程。厌氧污泥在微生物的作用下将PCE还原脱氯为TCE和DCEs。     

天然地下水环境四氯乙烯的强化生物降解

采用批实验方法, 以天然地下水为基础培养液, 利用在实验室条件下培养驯化的微生物, 以醋酸作为共代谢基质, 加入酵母粉提供氮源, 研究了四氯乙烯(PCE) 的降解效果.研究表明, 通过强化影响PCE降解的某些因素, 在20℃的地下水环境中, PCE可以很快转化为三氯乙烯(TCE), 并可以进一步转化为二氯乙烯(DCEs), 但没有检测到DCEs的脱氯产物.PCE的脱氯速率为0.1848d-1, 半衰期为3.75d.亦研究了低温环境下PCE的降解效果.结果表明, 在低温环境下, PCE也可以发生生物降解, 但是脱氯速率相对较慢, 为0.0761d-1, 半衰期为9.11d, 且终产物为TCE.      

不同共代谢基质下三氯乙烯的厌氧生物降解研究

使用已驯化的厌氧活性污泥,分别以纯牛奶、玉米汁和甲苯作为共代谢基质,对三氯乙烯（ TCE）的降解性能进行对比研究。结果表明：TCE是通过还原脱氯发生降解的;同质量浓度下,甲苯是最佳共代谢基质,纯牛奶和玉米汁相对较差;且在一定范围内,共代谢基质浓度越大,TCE降解效果越好;实验数据的回归结果表明,反应均符合一级动力学。     

北方某城市浅层地下水中有机污染物迁移转化的数值模拟研究

在3次野外取水样分析的基础上，分析了研究区域有机污染特征，并根据室内实验和国内外文献资料所获取的参数，利用地下水模拟系统软件（GMS）对研究区三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）在地下水中的运移转化进行数值模拟研究，模拟结果表明：研究区地下水中TCE和PCE存在生物降解作用，但是反应速率很小，这表明在相当长的时间内，其浓度仍可能保持在相当的水平上。     

生物降解作用下地下水中TCE、PCE迁移转化的数值模拟研究

根据室内三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)运移转化的土柱实验和研究区地下水化学特征,建立了研究区微生物作用下TCE、PCE迁移转化的数学模型,并进行了计算机数值模拟,模拟结果与实测值基本一致,表明本次研究建立的数学模型是正确的,研究区地下水中存在生物降解作用,为下一步有机污染的治理提供了科学依据。     

准噶尔盆地西北缘稠油生物降解特征

本文对准噶尔盆西北缘主要稠油区内的稠油进行了饱和烃和芳烃的ＧＣ／ＭＳ分析。结果表明，生物标志物的组成具有较完整的抗降解序列；结合稠油的常规物理性质，将稠油的生物降解作用划分轻微生物降解作用、轻度生物降解作用、中度生物降解作用，重度生物降解作和特重度生物降解作用。     

膨润土负载纳米铁镍同步修复地下水中三氯乙烯和六价铬复合污染

纳米零价铁原位注射修复地下水污染是近年发展的新技术,以往研究多侧重于单一目标污染物的去除效果及作用机理,但是地下水多种污染物共存问题不容忽视。本文针对典型污染物三氯乙烯TCE和六价铬Cr(Ⅵ),运用合成的活性高、稳定性强的膨润土负载纳米铁镍(B-Fe/Ni)开展修复实验,研究B-Fe/Ni对TCE和Cr(Ⅵ)共存复合污染的修复效果及其作用机制。通过一步法合成B-Fe/Ni,对TCE和不同浓度Cr(Ⅵ)混合污染的去除进行试验研究,对反应前后的样品B-Fe/Ni进行表征,并跟踪反应过程中TCE和Cr(Ⅵ)的浓度变化。结果表明:B-Fe/Ni同步去除水中TCE和Cr(Ⅵ)快速高效,50 mg/L Cr(Ⅵ)在2 h内能被B-Fe/Ni (1 g/L)完全去除而不受共存TCE(0. 1 mmol/L)的影响,然而TCE降解速率会随共存Cr(Ⅵ)的浓度(0、10、30、50 mg/L)增大而降低。经透射电镜-电子能谱及X射线光电子能谱表征验证,这是由于B-Fe/Ni与Cr(Ⅵ)快速反应,生成部分Fe-Cr共沉淀会覆盖B-Fe/Ni表面的活性位点,抑制了TCE的降解,但通过分析TCE降解产物可知,B-Fe/Ni同样能对TCE完全脱氯。因此,B-Fe/Ni适用于地下水复合污染修复,实际应用时需考虑多种污染物共存的相互影响,选择适宜试剂用量和注射方式,这对纳米零价铁修复技术的发展具有重要理论意义和应用参考价值。     

电化学循环井驱动模拟含水层化学氧化降解三氯乙烯

传统原位化学氧化地下水修复技术存在氧化剂迁移距离短和利用率低等问题。本研究在双井循环模式促进传质的基础上,通过注水井中的地下水电解原位提供O₂和H₂,配合乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)络合溶解出含水层Fe(Ⅱ),活化O₂产生羟基自由基(•OH),实现地下水三氯乙烯(TCE)的氧化降解。在填充了砂土和黏土互层的二维砂槽中,设置电流为0.2 A、流速为72 cm/d、初始TCE浓度为3 mg/L,经过9 d的连续通电处理后,TCE浓度降低到1 mg/L,降解率达到67%。通电前投加0.5 mmol/L EDTA,经过1 d水流循环后含水层中溶解态Fe(Ⅱ)浓度从02 mg/L增加到414 mg/L,黏土区域较高。通电过程中,循环井促进O₂、Fe(Ⅱ)-EDTA和TCE的有效接触与反应,使TCE氧化降解。通电初期,黏土区域Fe(Ⅱ)氧化速率、TCE降解速率较周围慢,后期差异逐渐减小。未通电时加入醋酸钠可促进Fe(Ⅲ)还原,使含水层中铁循环利用。该修复过程通过循环井提升了氧化剂迁移距离,使用源于含水层的Fe(Ⅱ)-EDTA和稳定性较好的O₂提高了氧化剂利用率,有望应用于有机污染地下水修复。     

四氯乙烯在不同地下水环境的生物共代谢降解

四氯乙烯是地下水中常见的污染物,采用生物方法进行处理的优点是可以实现无害化、无二次污染、处理成本低。四氯乙烯只能在厌氧条件下发生还原脱氯,目前对产甲烷环境下四氯乙烯的降解研究较多,而对较弱还原环境,如反硝化、铁锰还原和硫酸盐还原环境下四氯乙烯的脱氯行为研究甚少。本文采用批实验,研究了在不同地下水环境,包括反硝化、铁还原、硫酸盐还原、混合电子受体和天然地下水环境下四氯乙烯的脱氯性能。结果表明,铁还原环境的四氯乙烯脱氯效果最好,天然地下水环境次之,四氯乙烯的去除率分别达到91.34%和84.71%,四氯乙烯很快转化为三氯乙烯,并可以进一步转化为二氯乙烯,四氯乙烯的降解符合准一级反应动力学方程。在反硝化、硫酸盐还原、混合电子受体环境,四氯乙烯的去除以挥发为主,降解只占很小的比例,且最终的降解产物只有三氯乙烯。地下水中三价铁的存在,对于四氯乙烯脱氯起促进作用;而当地下水中硝酸盐和硫酸盐的浓度较高时,四氯乙烯脱氯受到抑制。     

生物降解原油地球化学研究新进展

生物降解作用是原油的一种重要的蚀变作用,对原油的物性和经济价值有着负面的影响。全球石油大多遭受过生物降解。生物降解作用对常见生物标志物的影响得以较好的描述,综述了近年来高分子量正构烷烃、三环萜烷、25 降藿烷生物降解的新进展。目前对生物降解作用的细节、发生机理尚不十分清楚,讨论了原油喜氧和厌氧降解机制,认为厌氧作用可能起主导作用,降解速率很慢。温度是控制生物降解作用的重要因素,储层温度大于80℃不会发生生物降解作用。生物降解原油多为混源油,介绍了研究生物降解原油的多期成藏方法。沥青质不易生物降解,其热解产物及钌离子催化氧化产物在生物降解原油对比、油源对比中具有重要的作用;最后指出了今后的发展方向。     

Anaerobic Biodegradation of Tetrachloroethylene with Acetic Acid as Cometabolism Substrate under Anaerobic Condition

A series of batch-type experiments with acetate acid as the primary substrate were performed using enrichment cultures developed from the anaerobic sludge to investigate the effect of acetate acid on tetrachloroethylene （PCE） biodegradation. Experimental results indicated that acetate acid was an efficient electron donor in affecting the biotransformability of PCE. Trichloroethylene （TCE） was the primary dehalogenation product, and small amounts of dichloroethylenes （DCEs） were also detected. No significant further DCEs degradation was detected. PCE degradation rate in the experiment was 36.6 times faster than background rate in natural groundwater.     

Degradation of Tetrachloroethene by Several Co-metabolism Substrates in Groundwater

Tetrachloroethene （PCE） is biodegraded by reductive dechlorination with co-metabolism substrates under anaerobic conditions. By inoculating sludge from an anaerobic pool, a biodegradation test of PCE is conducted in the anaerobic condition. In the test, several substrates including methanol, ethanol, formate, acetate, lactate and glucose, are conducive to the conversion from PCE to TCE and 1,1-DCE. The results show the microbe can be cultivated well under the anaerobic circumstances of mixture of sewage （sludge） and soil with the index of COD after eleven days. Degradation of PCE accords with one order reaction kinetics equation. The sequence of the reaction rate constant is Kacetate 〉Kglucose 〉 Klactate 〉 Kethanol 〉 Kformate 〉 Kmethanol, and acetate is an outstanding co-metabolism substratum whose reaction rate constant is 0.6632d^-1.     

吸附对土壤水环境中有机污染物生物降解过程的影响研究

在土壤水环境系统中,吸附作用是影响有机污染物生物降解过程的主要制约因素。污染物的吸附性越强,则其存在于土壤水溶液的重量百分比就越小,生物降解可能性也就越低。本文建立了定量描述吸附作用对有机污染物在土壤颗粒内部传输过程影响的数学模型。通过模型计算发现,有机污染物的土壤-水吸附分配系数Kd越大,则其从土壤颗粒内部传输到外部水溶液的速率就越小,总的降解速率也就越低。     

生物降解作用对储层抽提物中多甲基取代萘分布的影响

对辽河盆地冷东油田冷43块沙三段油藏3口取心井岩心抽提物进行了详细的地球化学分析, 族组成和饱和烃生物标志物分布显示油藏遭受了不同程度生物降解作用的影响, 降解程度由油柱顶部向底部增大, 呈良好梯度变化特征.对比不同降解程度原油样品中三甲基萘、四甲基萘和五甲基萘含量和分布可以发现生物降解的明显控制作用, 根据甲基取代萘异构体在生物降解过程中相对含量的变化初步确定了三甲基萘、四甲基萘和五甲基萘单个异构体的生物降解顺序, 结果表明那些热力学稳定性高的异构体容易遭受微生物的攻击, 而热力学稳定性低的异构体却在生物降解过程中相对富集, 表明生物降解作用完全不同于热力学作用过程, 当原油遭受中等程度生物降解作用影响后, 根据热力学稳定性提出的成熟度参数不再能提供有效的成熟度信息, 易降解和难降解异构体间的比值却是衡量原油遭受生物降解作用程度的地球化学新指标.      

城市固体废弃物本构模型的研究现状及展望

城市固体废弃物(MSW)是由多种无机和有机成分组成的复合材料,具有高压缩性和可降解性。随着时间的变化,基本的物理力学特性发生变化,与传统土体相比,性质差异较大。城市固体废弃物的本构模型对于垃圾填埋场中土工问题的研究极其重要,考虑不同因素的影响,系统总结了国内外一些学者对MSW本构模型的研究现状,指出已有的研究成果主要考虑了荷载引起的瞬时变形、机械蠕变、生物降解、纤维物质的加筋作用等,但这些都是考虑单个因素或者将几个因素简单叠加的本构模型,并未考虑不同因素的耦合作用。结合土体本构模型的发展特点,指出了今后城市固体废弃物本构模型的研究方向和发展趋势：应当综合考虑各种因素对MSW应力-应变关系的影响,从工程实践出发,通过岩土工程、环境工程、化学工程和生物工程等学科的交叉寻求突破,形成考虑生化反应-骨架变形-水气运移-溶质迁移耦合作用的理论框架。