不同类型溢油污染潮间带生物修复可行性现场中试研究

发布时间：2020-05-22 17:02

【摘要】：随着海洋石油工业和海上石油运输业的迅速发展,溢油污染已成为海洋生态环境潜在的重大危害。经过三十多年的发展,生物修复技术得到很大发展并已在现场获得使用,已成为一种经济、环境效益俱佳的消除潮间带溢油污染的有效手段。然而,溢油污染潮间带生物修复是一项涉及污染场地特性、溢油油品、微生物生态结构及各种环境条件的复杂工程,因此在生物修复项目实施以前,必须经过小试和现场中试对工程的可行性进行研究。本论文主要通过现场中试试验,考察水溶性肥料、缓释肥料和石油烃降解菌剂等措施对不同油品不同类型潮间带溢油污染的生物修复效果的影响。以现场监测得到各理化因子(温度、盐度、pH、DO、间隙水总溶解氮、磷)以及各生物因子(石油烃降解菌密度、烷烃降解菌、芳烃降解菌、微生物群落结构和多样性等)动态变化数据为基础,通过对影响石油烃生物降解主要因子的主成分分析,确定生物修复技术在不同类型溢油污染潮间带生物修复过程中适用性以及控制油污染物生物降解的关键因子。论文主要研究结果如下： (1) BXPT中质原油污染的不同岸线土著微生物群落结构有较大差异,石油烃自然降解率也明显不同。其中,粉砂-淤泥基质中烷烃平均降解率较高,达17.6%,而粗砂-砾石基质和细砂-中砂基质烷烃平均降解率接近,分别为8.5%和7.0%,而各基质中芳烃的平均降解率比较相近。这表明不同岸线具有不同的生态环境特征,对生物修复措施的敏感性也不同。 (2)对于BXPT中质原油污染的不同岸线,氮、磷含量低是限制石油烃生物降解的主要因素,添加营养盐即生物刺激可以有效提高油污染物的生物降解率,但添加缓释肥料和水溶性肥料的在不同基质中的作用效果不同。在60天生物修复时间内,粗砂-砾石岸线和细-中砂岸线中添加缓释肥料的体系优于添加水溶性肥料的体系,烷烃平均降解率分别是对照体系的1.3倍和2.2倍,分别是各自添加水溶性肥料体系的1.3倍和1.3倍；而粉砂-淤泥岸线中添加水溶性肥料的体系优于添加缓释的体系,烷烃平均降解率是对照体系的2.1倍,是添加水溶性肥料体系的1.4倍。而不同岸线添加营养后芳烃平均降解率与对照无显著差异甚至降低。上述结果表明,添加营养盐可以促进烷烃的降解,而芳烃的降解则受到抑制。 (3)同时添加营养盐和接种石油烃降解菌剂Ⅰ在BXPT中质原油污染不同类型岸线中的作用效果不同。对于粗砂-砾石岸线和细-中砂岸线,同时添加营养盐和接种菌剂的体系,不仅可以显著提高两种基质间隙水中氮、磷养分的含量,有效促进接种石油烃降解菌和土著菌的快速生长繁殖,而且改善了基质中的微生物群落结构,提高群落多样性,从而有效提高生物修复的效率。其中,烷烃平均降解率分别为各自对照的4.8倍和5.1倍,芳烃平均降解率则与对照相当。而对于粉砂-淤泥基质,同时添加营养盐和接种菌剂的体系中尽管营养盐促进了土著石油烃降解菌的生长,但外加菌剂则与土著菌之间产生竞争作用,导致石油烃生物降解率低于只添加营养盐的体系。 (4)对于SZ36-1重质原油污染的粉砂-淤泥岸线,考察了两种溢油浓度下石油烃降解菌剂Ⅰ和菌剂Ⅱ与缓释肥料同时对石油烃生物降解的影响,其中,菌剂Ⅱ是在菌剂Ⅰ中复配2株能以石油烃为碳源而产生物标表面活性剂的菌。在高浓度油污染条件下,同时添加缓释肥料和菌剂Ⅰ体系中烷烃和芳烃的平均降解率分别为对照组的2.9和1.3倍。在低浓度油污染条件下,同时添加缓释肥料和接种菌剂Ⅰ的处理和同时添加缓释肥料和接种菌剂Ⅱ的处理都大大提高了修复效率,在60天的修复时间内,烷烃的降解率分别为对照的2.8和2.9倍,芳烃的降解率分别为对照的1.3和1.3倍。进一步比较生物修复过程中微生物群落多样性的PCR-DGGE结果,可以看出在生物修复开始阶段,同时添加缓释肥和菌剂体系中微生物群落多样性要高于对照体系,随着修复时间的增长,添加菌剂Ⅰ与菌剂Ⅱ的体系中微生物群落结构逐渐趋同,相似性系数达到了70%以上,在修复后期,各处理体系中微生物群落结构与对照组趋同,表明土著微生物在体系中开始表现出很大的竞争优势。 (5)在试验周期内,各溢油污染岸线现场生物修复试验中,各环境参数的变化(DO、pH、盐度、温度)均在石油烃降解菌生长的范围之内,各试验池之间均没有显著性差异(P0.05),表明这些环境因子不是限制生物修复效果的主要因素。
【图文】：

原油污染,中质,温度变化

3.1.1.1BXPT原油生物修复过程中各试验池的温度的变化温度是影响微生物降解活性的重要因素，对于好养菌来说，一般认为15℃一30℃为其最适温度(任磊，2001)。现场测定的结果表明(图3一1)，各试验池的温度在18一30℃之间，并且各试验池的温度随时间的变化一致，，比较适合微生物的生长，且各试验池之间不存在显著性差异(P>0.05)。因此，温度可能不是BXPT原油污染潮间带生物修复期间的限制性因子。粗砂一鹅卵石基质一.一1#一奋一鲜一查一群一，卜~4#加28邓24左加18户\侧明细砂一中砂基质一.一解一.一解一去尸滩一甲-麟加28邓24差加18\g侧明粉砂-淤泥基质一.一解一舟一1哪一▲一11#一，一1群令一1群」-14#声1豁功 282624左加18异\侧咙修复时间/d图3一 1BXPT中质原油污染潮间带生物修复中各试验池的温度变化 3.1.1.2BXPT原油生物修复过程中各试验池的盐度的变化一般来说，土壤中的石油烃降解菌数量受盐度的影响较小，只是影响了微生物的代谢活性(金文标1998)

原油污染,中质,岸线,石油烃降解

从而影响其生长及其对石油烃的降解性。一般认为，海洋环境中好氧石油烃降解菌的适宜pH范围为6.5一9.00由图3一3结果可以看出，在60天的修复时间内，粗砂一砾石岸线、细一中砂岸线和粉砂一淤泥基质岸线中各试验池的pH的变化趋势基本相同，波动不大。具体来讲，粗砂鹅卵石岸线、细一中砂岸线的各试验池pH值均在7.0到7.5之间波动，表明各个试验池的环境比较适合石油烃降解菌的生长。对于粉砂一淤泥基质，从图中可以看出，低浓度油污染的11#、12#、13#、14#、15#试验池中pH值与其他两种岸线的变化规律基本相似
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X55

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