覆膜态Fe（OH）3在厌氧条件下生物降解苯和甲苯的初探

天然条件下氯代烃的污染经常会与石油烃的污染共存,对于这种混合污染羽的治理,第一步采用粒状铁还原氯代烃,后续利用微生物和第一步产生的副产物生物降解石油烃。苯系物是石油烃中毒性较大、存留时间较长的污染物,本文利用批实验的方法研究了厌氧条件下用Fe(OH)3覆膜于石英砂表面的Fe(Ⅲ)作为电子受体降解苯和甲苯。结果表明,Fe(Ⅲ)作为电子受体时苯和甲苯能够发生厌氧生物降解,经过驯化后苯和甲苯的降解速度明显加快。降解实验表明甲苯的降解速度比苯的降解速度快,苯降解的半衰期是4.02d,甲苯降解的半衰期是3.81d。     

加强反硝化条件下地下水中常见有机污染物苯和甲苯微生物降解研究

利用实验室含水层物质微环境实验,对地下水中常见有机污染物苯和甲苯在厌氧反硝化条件下的微生物降解进行了研究。通过１０种方案实验结果的分析对比,所得重要结论如下：在加强了的反硝化条件下,微生物利用ＮＯ－３作为电子受体降解苯和甲苯;降解苯和甲苯的反硝化细菌来自于含水层物质;微生物所需的宏量营养由苯、甲苯和硝酸盐提供,痕量元素来自于含水层物质;环境的酸碱条件对微生物降解具有重要影响,ｐＨ值过高或过低均抑制微生物降解作用的产生。     

铁还原地下水环境中微生物降解苯和甲苯的碳源 专一性分析

文中研究在粒状铁化学还原三氯乙烯渗透反应格栅和生物降解苯和甲苯渗透反应格栅的联合格栅技术中,下游生物降解格栅中铁还原环境下微生物对苯和甲苯的生物降解。通过模拟粒状铁渗透反应格栅下游铁还原环境,主要研究微生物以苯、甲苯作为碳源时,对碳源的专一性。通过批实验发现,对于分别用苯和甲苯培养驯化的微生物,互换碳源后,微生物对2 000.00μg/L苯和甲苯的生物降解半衰期分别由之前的1.0和1.5 d减少到0.7和1.0 d,互换碳源后苯和甲苯的去除率分别增加38%和32%。在粒状铁渗透反应格栅下游生物降解渗透反应格栅中,微生物在铁还原环境下以苯、甲苯作为碳源时对碳源没有专一性,苯和甲苯可以同时被生物降解去除。     

去除地下水芳香烃污染物:实验室含水层土柱研究

芳香烃污染地下水以其污染普遍、危害巨大、去除困难及治理费用昂贵而倍受各国环境学者及水文地质学者的关注。以苯及甲苯作为标示污染物,利用室内饱水含水层土柱,通过对污染带的模拟实验发现,苯和甲苯在反硝化条件下产生生物降解,二者的去除率分别大于７７％和８８％;反硝化条件下,苯和甲苯显示出降解性差异,甲苯更易于降解;硫酸还原作用可能是苯和甲苯被去除的另一机理,但实验结果显示,ＮＯ－３高时,对硫酸还原菌的生长具有抑制作用。     

含水层内在生物净化作用的地球化学标志

在北卡罗来纳州Ｒｏｃｋｙ Ｐｏｉｎｔ镇附近为了研究含水层内在生物净化作用的标志，识别对生物净化作用的速率和强度有重要影响的一些因素，我们对受汽油污染的含水层进行了详细的调查。结果发现，溶解在地下水中的甲苯、甲苯、苯乙烯和二甲苯（ＢＴＥＸ）自然降解，其中甲苯、邻－二甲苯降解速率很快，然后是间－二甲苯、对－二甲苯和苯，而在污染水流中心厌氧条件下，苯乙烯降解速率则很慢。生物降解的速度和强度强烈地受含水层     

生物降解原油中吡咯氮化合物组成的变化

渤海海域地区近50个原油样品中性氮组分的GC／MS定量分析资料表明,油藏中的生物降解作用对原油的吡咯氮化合物含量和分布有明显影响。经与同源未降解原油比较,各种烷基咔唑和苯并咔唑在3。4级中轻度降解油中就出现明显降解迹象,随生物降解程度增高其含量逐渐减少,在6—8级严重降解油中它们的总含量降低到原有的五分之一左右。在3—4级中轻度降解油中,裸露型甲基咔唑异构体更容易被微生物侵袭而代谢,抗生物降解能力按1-甲基咔唑〉4-甲基咔唑〉2-、3-甲基咔唑顺序递减;当降解程度更高时,这些化合物降解速率相当,1-／4-MCA等比值相对稳定。低-中等降解阶段,不同类型二甲基咔唑异构体的抗生物降解能力也存在明显差异性,呈屏蔽型〉半屏蔽型〉裸露型降低;在生物降解水平进一步增高时,这些异构体之间的相对含量变化不大。生物降解作用对苯并咔唑系列化合物分布的影响具有不确定性,且随降解程度的增加变得更为显著,降解油中【a】／[c】苯并咔唑比值或增高或降低。生物降解原油中吡咯氮化合物的组成变化,使降解油的二次运移示踪面临新的问题。     

非饱和土壤中甲苯与三氯乙烯迁移过程和生物降解作用的耦合模拟

三氯乙烯是常见的地下水污染物,通常对需氧生物降解具有抵制作用,在另一种化合物的存在下,可能与之发生共同新陈代谢。利用实验室土柱对ＴＣＥ和甲苯的耦合迁移和生物降解作用进行研究和建模。根据Ｍｏｎｏｄ动力学原理,建立甲苯的生物降解与微生物生长的关系;根据Ｍｉｃｈａｅｌｉｓ－Ｍｅｎｔｅｎ动力学原理,描述ＴＣＥ的生物降解,并予以修正,以解释酶水平的变化。ＴＣＥ的生物降解模拟为甲苯降解速率的质量分数。生长和衰     

塔河油田稠油中25-降苯并藿烷的检出及其意义

与苯并藿烷相比,25-降苯并藿烷的研究较少,目前这类化合物仅检出于加拿大和我国川西北的降解沥青中。本研究在塔河油田井下奥陶系储层稠油中检测到了完整系列的25-降苯并藿烷（C31-C34）,发现25-降苯并藿烷与苯并藿烷的比值与现有的生物降解评价参数有较好的可比性,且该参数在不同降解程度原油中的差别比其他参数更大,故今后有必要对其开展更深入的研究,以便更精细地评价原油的生物降解程度。     

汽油污染含水层中芳香烃的自然去除与生物降解特征

石油烃污染地下水是一个普遍而严重的环境问题.用砂卵石、中粗砂、细砂、粉砂和粘土等在实验室内按照自然界沉积物层序制作了一个含水层物理模型,具有给水、排水、监测、抽提、淋滤与注入等功能.利用该模型开展石油烃污染地下水的特征研究结果表明,苯、甲苯、乙苯和二甲苯(benzene,toluene,ethylbenzene,xylene;BTEX)各溶解组分能够被自然去除,其中甲苯自然衰减的速率系数为0.057 5～0.150 4 d-1,二甲苯为0.068 3～0.104 6 d,乙苯大约为0.047 8 d,苯为O.017 8～0.040 6 d.甲苯与二甲苯容易被去除,然而苯的去除则需要较长的时间.作为BTEX去除反应的电子受体,溶解氧、硝酸盐在需氧或厌氧条件下具有优先利用的机会,而硫酸盐则缺乏优先利用的机会.BTEX溶解组分浓度的降低,加上电子受体浓度的降低,可以表明含水层存在需氧条件与硝酸盐还原条件下的内在生物降解作用.其意义在于通过增加含水层中电子受体的浓度,将有助于内在生物降解能力的增强,从而能够提高含水层中污染物去除的效果.     

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。     

Biodegradation of Benzene and Toluene under Enhanced Denitrifying Conditions

The biodcgradation of benzene and toluene was studied by aquifer material microcosm experiment in laboratory under enhanced denitrifying conditions. Based on analyses and contrast of the experiment results, the following important conclusions were obtained. Microorganisms can utilize nitrate as the electron acceptor to degrade benzene and toluene under enhanced denitrifying conditions. The denitrifiers come from the aquifer material. The macro-nutrient that microorganisms need is provided by benzene, toluene and nitrate, and the trace elements come from the aquifer material. Environmental conditions have great effects on the biodegradation of benzene and toluene, and the pH values strongly inhibit the biodegradation when they are too high or too low.     

苯、甲苯对粒状铁去除四氯乙烯影响的柱实验研究

挥发性氯代烃和石油烃类污染是地下水中最常见的混合污染类型,而且这两类污染物毒性极强,对人类危害非常严重。文中选取具有代表性的四氯乙烯、苯和甲苯为研究对象,采用柱实验的方法研究苯和甲苯在粒状铁反应系统中吸附平衡后,对粒状铁去除四氯乙烯的机理及反应动力学的影响。在实验装置运行的过程中,苯、甲苯和四氯乙烯的浓度始终控制在2mg/L左右的水平。实验结果表明:苯或甲苯的存在对被还原的产物组成没有影响,主要氯代中间产物均为TCE、1,1-DCE、cis-1,2-DCE和VC,但组成比例略有不同。苯和甲苯的存在对去除速率有影响,即苯对四氯乙烯的去除有促进作用,去除速率平均提高13.5%;而甲苯则抑制四氯乙烯的去除,去除速率平均降低13.8%。对比控制柱,苯和甲苯存在时对出水水化学变化的影响没有明显差异。     

地下水苯系物微生物降解及其碳同位素标记

微生物降解是地下水中有机物自然衰减评估的关键,单体稳定同位素是一种有效的评估方法。在对某油罐泄露场地地下水流场识别的基础上,刻画不同地下水中污染物、微生物及电子受体特征,发现随着与污染源水力联系的减弱,污染物浓度明显减小,微生物群落结构和电子受体氧化还原作用类型与源相似的程度也逐渐减弱,呈现出“污染源-下游源区-下游污染羽-上游源区-侧翼污染羽”的空间变化规律。甲苯、间/对二甲苯碳的同位素标记结果发现,降解程度“侧翼污染羽﹥下游污染羽﹥下游源区”,与电子受体表征降解量的排序相反;该场地微生物降解符合一般化学反应“勒沙特列原理”:污染物浓度越高,降解量越大,但降解程度相对减小。     

反硝化增强去除乙醇对多孔介质渗透性的影响

随着乙醇混合汽油的不断推广应用,乙醇将成为地下水中与苯、甲苯、乙苯及二甲苯的同分异构体（BTEX）共存的一种新型污染物。通过4 个含水砂柱实验,研究了乙醇存在及其强化去除对含水介质渗透性能的影响。结果表明：在有限溶解氧与反硝化增强修复条件下,乙醇去除率达92% 以上;生物过程对介质渗透能力影响程度随乙醇初始浓度、消耗速率与补充频率而变化：乙醇初始浓度接近1 000 mg/L 和3 000 mg/L 时,乙醇消耗快,补充频率高,渗透系数下降总体上有连续性,最大下降幅度达一个数量级（×10-1 cm/s）;乙醇初始浓度达到5 000 mg/L 时,渗透性下降显著,可下降两个数量级,但乙酸的积累可影响生物活性,并使得渗透性变化出现反复;当不含乙醇时,汽油溶解组分对介质渗透性能的影响相对不明显。     

Contribution of anaerobic microbial activity to natural attenuation of benzene in groundwater

Anaerobic biodegradation of hydrocarbons, using a variety of terminal electron acceptors (TEAs), is increasingly being reported both in laboratory studies and in the field. Of all the petroleum hydrocarbons, benzene is considered the most problematical due to its high toxicity and relatively high aqueous solubility. These, combined with its peculiarly stable structure, mean that it has long been considered recalcitrant in all but aerobic conditions. There is now a small, but growing, literature to suggest that this may not in fact be the case. We present an assessment of the field, encompassing reviews up to 1997 and original papers published since then. It appears that benzene is indeed degraded anaerobically, but that organisms capable of doing so are not ubiquitous. In addition, benzene degradation may be competitively inhibited by the presence of more readily degraded compounds such as toluene. Certainly, the occurrence and rate of benzene attenuation under anaerobic conditions is far more site-specific than for other benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes (BTEX) compounds. We discuss a mathematical method for modelling redox-dependent, differential degradation rates.     

Natural Attenuation of Fuel Hydrocarbon Contaminants:Correlation of Biodegradation with Hydraulic Conductivity in a Field Case Study

Two biodegradation models are developed torepresent natural attenuation of fuel－hydrocarbon contaminants as observed in a comprehensive natural-gradient tracer test in a heterogeneous aquifer on the Columbus Air Force Basein Mississippi,USA．The first, a first-order mass loss model,describes the irreversible losses of BTEX and its individual components, i．e．,benzene（B）,toluene（T）,ethyl benzene（E）,and xylene（X）．The second, a reactive pathway model,describe ssequential degradation pathways for BTEX utilizing multiple electron acceptors,including oxygen,nitrate,iron and sulfate,and via methanogenesis．The heterogeneous aquifer is represented by multiple hydraulic conductivity（ K） zones delineated on the basis of numerous flowmeter K measurements．A direct propagation artificial neural network（DPN）is used as an inverse modeling tool to estimate the biodegradation rate constants associated with each of the K zones．In both the mass loss model and the reactive pathway model,the biodegradation rate constants show an increasing trend with the hydraulic conductivity．The finding of correlation between biodegradation kinetics and hydraulic conductivity distributions is of general interest and relevance to characterization and modeling of natural attenuation of hydrocarbons in other petroleum-product contaminated sites．