陳再誦（江蘇測潤環(huán)境工程有限公司，江蘇　南京　210000）

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地下水石油烴污染物的微生物降解過程及其原位強化修復研究

陳再誦（江蘇測潤環(huán)境工程有限公司，江蘇南京210000）

在經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的同時，石油資源的需求量不斷增大，石油淋落和泄露等問題經(jīng)常出現(xiàn)在石油開發(fā)和加工過程，進而嚴重影響到地下水土質(zhì)量，間接影響到人體健康，對地下水石油烴污染物的修復和治理成為近年來研究的重點。本文主要對微生物修復技術(shù)進行了分析，論述了石油烴污染物微生物的降解機制，探討了原位強化修復方法。

石油烴污染；微生物降解；強化修復

近年來，隨著石油烴污染問題的突出，污染物的修復工作也成為業(yè)界研究的重點，也形成了較多的修復方法［1］。在眾多的修復手段中，微生物修復方法具有較大的優(yōu)勢，可以借助天然衰減能力，應用過程中也不會產(chǎn)生二次污染，同時對原有生態(tài)環(huán)境的干擾程度較低，修復成本低廉。應用該修復技術(shù)的過程中，需要及時對受污染環(huán)境中的微生物降解機制、降解效率和降解的可持續(xù)性等進行評價，如果原有微生物的自然降解能力不能滿足除污效率要求時，需要及時對微生物降解過程進行強化，以實現(xiàn)快速有效的修復目的，降低地下水土中石油烴污染。

1　地下水石油烴污染物微生物降解機制

1.1石油烴污染物生物降解作用識別

結(jié)合熱力學原理可知，如果地下水中出現(xiàn)石油烴微生物的降解作用，微生物可以及時應用O2、、Mn4+、Fe3+和SO4等離子手提，在呼吸作用、反硝化作用、氧化還原作用和產(chǎn)甲烷反應過程中逐漸將石油烴物質(zhì)降解［2］。

在反應的過程中，地下水土中的離子受體含量將會不斷減少，而二氧化碳和甲烷的含量上升，因此為微生物降解作用的辨別提供了可靠的依據(jù)。如果應用水化學數(shù)據(jù)對微生物降解作用進行分析，必須先掌握地下水水化學的相關(guān)條件，在此基礎(chǔ)上對水化學組分含量的變化特點進行研究。另外，在石油烴微生物降解的過程中，最主要的產(chǎn)物為CO2，溶于水后會增加水中的含量。地下水中的含量受到石油烴微生物降解的影響較小，地下水中是石油烴微生物降解反應的重要受體，但是該受體的利用率較低。由于地域環(huán)境的差異，在某些位置內(nèi)的地下水中受到微生物降解作用影響的石油烴較少，水中的污染物并沒有完全衰減。

1.2場地石油烴污染物降解機制

與多種碳源相比，石油烴中的碳源更加貧化，在不發(fā)生產(chǎn)甲烷反應時，只會產(chǎn)生較小相應的分餾作用，產(chǎn)生的無機碳也較為貧化，如果石油中出現(xiàn)產(chǎn)甲烷反應，將會發(fā)生較強的分餾效應，產(chǎn)生一部分甲烷和比較富集的二氧化碳，可以應用碳含量的多少識別產(chǎn)甲烷和不產(chǎn)甲烷的相關(guān)反應。

雖然含水層介質(zhì)中包含較多的硫酸鹽還原菌，但是沒有出現(xiàn)將降解石油烴的硫酸鹽還原菌種，也只說明硫酸鹽還原均可以在被石油烴污染的環(huán)境下存活和繁殖。

為了探究硫酸鹽還原菌是否在石油烴微生物降解過程中發(fā)生反應，需要及時對場地樣品內(nèi)的微生物進行培養(yǎng)，并正確計算細菌的數(shù)量，污染場地內(nèi)硫酸鹽還原菌的數(shù)量遠高于鐵環(huán)與提額還原菌和硝酸鹽還原菌的數(shù)量［3］。在水流方向上，硫酸鹽還原菌數(shù)量與石油碳氫化合物的濃度有密切的關(guān)系，在碳氫化合物濃度降低時，還原菌數(shù)量減少，場地分子生物學方法檢測出的硫酸鹽還原菌在反應過程中參與石油烴，因此進一步驗證了硫酸鹽還原反應在石油烴微生物降解中發(fā)揮了作用。

2　地下水石油烴污染的原位強化修復

2.1選擇修復試驗井

修復試驗井選擇的過程中需要遵循以下三條原則：①盡可能應用現(xiàn)有場地內(nèi)的監(jiān)測井進行試驗，避免受到周邊工程的影響，同時做好場地協(xié)調(diào)工作；②由于監(jiān)測井內(nèi)石油碳氫化合物的濃度較大，需要及時進行強化修復，同時監(jiān)測微生物降解效果，試驗過程中保證監(jiān)測井地下水石油碳氫化合物的濃度在0.15mg/L以上；③充分考慮投放物質(zhì)對當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展造成的影響，一般不選用農(nóng)戶上游污染嚴重的監(jiān)測井。

2.2確定營養(yǎng)物質(zhì)和投加量

在明確場地內(nèi)污染地下水中石油烴微生物降解作用之后，需要重點探究硫酸鹽還原反應和產(chǎn)甲烷反應，在反應開始的一段時間，以硫酸鹽還原反應為主，之后逐漸向產(chǎn)甲烷反應過度，但是在反應的過程中，地下水中硫酸鹽電子受體含量也會不斷降低，之后在上游補給的作用線逐漸提升，但是提升的水平十分有限，經(jīng)過預測判斷，地下水中的含量在5年后可以上升至35mg/L的水平。應用可靠的分析方法，含水層中存在一些硫酸鹽還原菌種，這些菌種的存在石油烴降解有著很大的關(guān)聯(lián)，表明地下水中微生物仍然可以將硫酸鹽作為電子受體，對石油烴污染物進行降解［4］。在分析還原降解作用影響因素的過程中發(fā)現(xiàn)，硫酸鹽電子受體含量不足將會直接影響到石油碳氫化合物降解反應的持續(xù)性，也就是說，在硫酸鹽電子受體含量不足的情況下，可以向地下水中投加一定量的硫酸鹽，提高硫酸鹽電子受體的含量，不但刺激降解反應的進行，保證石油碳氫化合物持續(xù)降解。

研究過程中將KCl作為K2SO4投加的示蹤物質(zhì)，避免為生物降解之外的反應對硫酸鹽含量造成影響，KCl投加量的確定也參照上述方法。

2.3試驗監(jiān)測

3　結(jié)束語

微生物修復方法具有較大的優(yōu)勢，可以借助天然衰減能力，應用過程中也不會產(chǎn)生二次污染，同時對原有生態(tài)環(huán)境的干擾程度較低，修復成本低廉。在方法應用的過程中，需要保證投加硫酸鹽修復地下水的位置盡可能靠近污染源，進而可以從源頭上對污染物進行控制，可以避免上游污染對修復后地下水的污染，可以保證修復效果。在硫酸鹽含量不斷投放的過程中，需要重點考慮一定的固化方式，避免物質(zhì)沒有發(fā)揮降解效果就被沖移至下游。

［1］吳偉林.石油烴厭氧降解菌的篩選及其降解特性研究［J］.中國石油大學（華東）學報，2010，14（2）：102.

［2］韓慧龍，湯 晶，江 皓，等.真菌-細菌修復石油污染土壤的協(xié)同作用機制研究［J］.環(huán)境科學導刊，2011，29（1）：18.

［3］張清軍，張 敏，王京秀，等.稠油污水原位升級達標現(xiàn)場試驗研究［J］.化學與生物工程導報，2013，30（8）：63.

［4］樊鵬軍，徐建蓉，陳竹云，等.石油污染土壤原位生物修復的強化實驗研究［J］.中國地質(zhì)大學學報，2010，20（3）：20.

2016-6-20

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2095-2066（2016）19-0009-02