海水-沙灘界面石油污染與凈化過程研究.pdf

1、海洋石油污染是全世界共同面臨的一個(gè)主要環(huán)境問題。溢油事故后采取的物理、化學(xué)應(yīng)急措施能有效消除大片油污，而殘余的石油污染物會在波浪和海流的作用下向岸邊漂移。在海水-沙灘這個(gè)多介質(zhì)環(huán)境中，同時(shí)存在著微生物對石油污染物的降解和沙土對石油污染物的吸附作用，并且，沙土上吸附的石油污染物還會向環(huán)境中釋放，使海灘受到潛在的污染威脅。因此，開展海水-沙灘界面石油污染與凈化過程的研究具有極為重要的意義。 首先，采用批量實(shí)驗(yàn)方法，研究沙土對海水中溶

2、解油的吸附規(guī)律及其影響因素；接著，建立石油污染物受吸附和降解共同影響的實(shí)驗(yàn)研究方法，探討海水-沙灘界面石油污染物的遷移和變化規(guī)律；然后采用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的辦法，研究沙土中石油污染物的自發(fā)解吸和促進(jìn)解吸；最后，通過批量實(shí)驗(yàn)探討降解石油微生物適合利用的營養(yǎng)類型和配比；建立石油污染沙灘的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停倪M(jìn)營養(yǎng)的施加方式，探索石油污染海灘生物修復(fù)中的營養(yǎng)調(diào)控指標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)，得出了以下一些主要結(jié)論： (1)沙土對海水中溶解油的吸附符合二級吸

3、附動(dòng)力學(xué)模式，平衡吸附量達(dá)1.69mg/g，且該值隨著溫度的降低、鹽度的增加和粒徑的減小而增大。吸附等溫線可以用Henry吸附等溫式來描述；該過程中的吸附熱為-26.9kJ/mol，屬于物理吸附范疇。 (2)吸附和降解作用共同存在時(shí)，吸附在實(shí)驗(yàn)初期對溶解油的去除率高達(dá)20％～25％，而生物降解過程則相對較弱；實(shí)驗(yàn)中后期，生物降解對石油污染物的去除起主導(dǎo)作用。沙土對海水中溶解油的吸附能有效降低海水油濃度，使海水中石油污染物降解的半

4、衰期從31.9d縮短到到22.4d和19.5d，但是卻有19％～25.5％的石油污染物轉(zhuǎn)移到沙土上。 (3)沙土上吸附的石油污染物難以自發(fā)解吸，改變鹽度和增加水流紊動(dòng)程度不能明顯促進(jìn)解吸。添加石油降解細(xì)菌可以顯著促進(jìn)解吸過程。與自發(fā)解吸相比，營養(yǎng)充足的菌劑1和菌劑2可以分別使沙土中石油污染物的釋放量增加6倍和14倍，釋放速率提高1～10倍。研究還發(fā)現(xiàn)，能分泌表面活性物質(zhì)的菌劑2對解吸的促進(jìn)效果尤為明顯。 (4)通過施加營

5、養(yǎng)可以有效促進(jìn)石油污染物的生物降解。實(shí)驗(yàn)條件下，降解石油細(xì)菌傾向于利用硝酸鹽作為生長的N源，且適宜的N/P比為10：1。通過模型實(shí)驗(yàn)研究提出石油污染沙灘生物修復(fù)的營養(yǎng)調(diào)控指標(biāo)為：間隙水中N、P營養(yǎng)鹽濃度分別為5mg/l和0.5mg/l。研究中綜合考慮了降解、吸附和解吸作用對石油污染物歸趨的影響，抓住了海水-沙灘界面石油污染和凈化的關(guān)鍵因素；在批量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究了降解石油微生物適合利用的營養(yǎng)類型和配比，并通過小型模擬裝置，提出了石油污