海面溢油綜合生物修復(fù)劑的制備及其強(qiáng)化海面溢油修復(fù)效果評(píng)價(jià).pdf

1、隨著海上石油運(yùn)輸和海上石油開采量迅速增加，海上溢油事故也不斷增多，溢油已經(jīng)成為最嚴(yán)重的海洋生態(tài)災(zāi)害之一。高效、經(jīng)濟(jì)的海上溢油污染治理技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，在溢油污染海岸線、潮間帶等場(chǎng)地已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。而接種石油烴降解菌、投加營(yíng)養(yǎng)劑和添加表面活性劑等已成為強(qiáng)化溢油污染修復(fù)的重要技術(shù)手段，但在海面溢油修復(fù)過程中，上述生物修復(fù)劑往往在風(fēng)、浪、潮汐等作用下被海水高度稀釋而擴(kuò)散流失，不僅不能有效促

2、進(jìn)石油污染物的降解，而且會(huì)導(dǎo)致局部海水富營(yíng)養(yǎng)化等二次污染。
　　針對(duì)生物修復(fù)劑在海面溢油應(yīng)用時(shí)所面臨的局限，特別是投加營(yíng)養(yǎng)劑和表面活性劑在海洋環(huán)境中快速流失等突出問題，本論文擬研制一種由高效石油烴降解菌、營(yíng)養(yǎng)劑以及生物表面活性劑組成的“三合一”的海面溢油綜合生物修復(fù)劑，該產(chǎn)品為密度略小于海水、具有親油界面的微膠囊，不僅能夠漂浮在海面和吸附在油污染物上，而且能緩釋營(yíng)養(yǎng)劑和生物表面活性劑，使得油污染物乳化分散并為石油烴降解菌提供長(zhǎng)久充

3、足的營(yíng)養(yǎng)劑，以有效提高海面溢油生物修復(fù)效率。本論文從石油烴降解菌、營(yíng)養(yǎng)劑和生物表面活性劑三者之間的匹配性入手，不僅探討了生物表面活性劑和營(yíng)養(yǎng)劑促進(jìn)石油降解菌降解原油的作用機(jī)理，為三者復(fù)配包埋提供了理論依據(jù)，而且開發(fā)出了微膠囊狀“三合一”的綜合生物修復(fù)劑的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制備工藝，并通過室外溢油模擬試驗(yàn)，考察了該綜合修復(fù)劑在海面溢油治理中的應(yīng)用效果，為生物修復(fù)技術(shù)在海面溢油的應(yīng)用提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）海面溢

4、油綜合生物修復(fù)劑中高效石油降解菌、生物表面活性劑以及營(yíng)養(yǎng)劑的選擇及三者之間配伍性研究
　　分別以正十八烷（n-C18）和高密度原油QHD32-6FPSO為單一碳源，篩選出高效石油烴降解菌，同時(shí)應(yīng)用紙片擴(kuò)散法研究了生物表面活性劑鼠李糖脂對(duì)所選育的石油烴降解菌的毒性作用，并且考察了水溶性有機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)所選育的石油烴降解菌生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）PS-1、威尼斯不動(dòng)桿菌（Acine

5、tobacter venetianus）TJ-2和蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)O-1-1對(duì)十八烷和原油的乳化降解作用較好，鼠李糖脂在0~500 mg/L濃度范圍內(nèi)未對(duì)三株菌產(chǎn)生抑制作用，并對(duì)原油具有良好的增溶乳化作用，同時(shí)水溶性有機(jī)氮源酵母粉和磷源甘油磷酸鈉都能顯著促進(jìn)這三株菌的生長(zhǎng)。所以選擇上述三株石油烴降解菌、鼠李糖脂和酵母粉及甘油磷酸鈉作為制備“三合一”綜合生物修復(fù)劑中的菌劑、乳化劑和營(yíng)養(yǎng)劑。
　　進(jìn)一步研

6、究表明，鼠李糖脂對(duì)石油烴降解菌生長(zhǎng)的影響與鼠李糖脂的濃度和降解菌的種屬密切相關(guān)。當(dāng)鼠李糖脂濃度當(dāng)?shù)陀谄渑R界膠束濃度（CMC）時(shí)，鼠李糖脂能夠通過降低水/n-C18間的界面張力，大大增大n-C18在水中的表觀溶解度，提高三株菌菌體細(xì)胞表面疏水性而增強(qiáng)菌體細(xì)胞表面與n-C18的黏附作用，從而促進(jìn)三株菌對(duì)正十八烷的生物降解；在鼠李糖脂濃度大于CMC時(shí)，鼠李糖脂能夠通過膠束增溶作用增大正十八烷在水中的表觀溶解度，并作為共代謝底物促進(jìn)了威尼斯不動(dòng)

7、桿菌(A. venetianus) TJ-2和蠟狀芽孢桿菌(B. cereus) O-1-1對(duì)n-C18的降解，但高濃度鼠李糖脂被銅綠假單胞菌(P. aeruginosa) PS-1優(yōu)先利用，形成競(jìng)爭(zhēng)性碳源從而抑制了該菌株對(duì)n-C18的降解。
　　（2）基于微膠囊技術(shù)的“三合一”綜合溢油生物修復(fù)劑的制備和性能評(píng)價(jià)
　　以海藻酸鈉為微膠囊壁材，以所制備的微膠囊的密度、包埋率、載樣量、營(yíng)養(yǎng)鹽的緩釋效果為評(píng)價(jià)指標(biāo)，比較了銳孔凝固浴

8、法和水油乳化法制備微膠囊生物修復(fù)劑的適用性，結(jié)果表明，水油乳化法對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)劑的包埋率較低，僅分別為為1.6％和為13%，不適用于綜合生物修復(fù)菌劑的制備。銳孔凝固浴法所制備的微膠囊直徑平均為3mm；密度小于海水，石油烴降解菌的包埋率達(dá)到58%，氮和磷營(yíng)養(yǎng)劑的包埋率分別達(dá)到98%和38%；氮和磷營(yíng)養(yǎng)劑的載藥量分別為8.5%和磷為3.6%，且營(yíng)養(yǎng)劑緩釋時(shí)間可維持24h，初步滿足海面溢油綜合生物修復(fù)劑的要求。
　　（3）綜合生物修復(fù)劑強(qiáng)

9、化水面溢油修復(fù)效果評(píng)價(jià)
　　通過室外溢油修復(fù)模擬試驗(yàn)，考察所制備的綜合修復(fù)劑強(qiáng)化水面溢油修復(fù)效果實(shí)驗(yàn)，以未添加綜合修復(fù)劑的溢油體系為對(duì)照。結(jié)果表明，在14d的修復(fù)時(shí)間內(nèi)，與對(duì)照體系相比，添加綜合生物修復(fù)劑體系中氮和磷營(yíng)養(yǎng)劑含量維持在較高水平，且C/N/P為200:10:1，滿足石油降解菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的需求；且該體系中異養(yǎng)菌總數(shù)和石油降解菌總數(shù)較對(duì)照體系平均高2個(gè)數(shù)量級(jí)；總石油烴降解率達(dá)到31.0%，較對(duì)照體系提高11.0%，烷烴和芳烴