親油緩釋肥料的制備及在溢油污染潮間帶生物修復(fù)中的應(yīng)用.pdf

1、生物修復(fù)具有二次污染少、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)場去除溢油岸灘石油烴污染的重要選擇途徑。在溢油污染海岸線環(huán)境中，營養(yǎng)鹽如氮、磷常常是限制石油烴生物降解的主要因素。為了徹底降解并達(dá)到更快的凈化程度，常常通過添加營養(yǎng)鹽即生物刺激的方式來強(qiáng)化污染物的生物降解。
　　 本論文選擇環(huán)渤海天津海岸線這一溢油高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，綜合采用現(xiàn)場調(diào)查、實(shí)驗(yàn)室處理和現(xiàn)場模擬修復(fù)的綜合研究方法，在通過現(xiàn)場調(diào)查確定環(huán)渤海典型海岸線生態(tài)環(huán)境特征的基礎(chǔ)上，依據(jù)石油

2、烴降解菌對不同營養(yǎng)元素吸收利用的特點(diǎn)，開發(fā)兼具親油性和緩釋性肥料配方和制備工藝；在室內(nèi)評(píng)價(jià)其親油性、緩釋性及對石油烴降解作用影響的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過現(xiàn)場中試試驗(yàn)，確定所制備的親油緩釋肥料的在不同類型溢油污染海岸線生物修復(fù)中的作用過程和作用機(jī)理，以期為親油緩釋肥料的開發(fā)及其在溢油污染海岸線生物修復(fù)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和科學(xué)基礎(chǔ)。論文主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)2008年夏季環(huán)渤海典型海岸線23個(gè)站位的生態(tài)環(huán)境要素調(diào)查結(jié)果表明，

3、夏季環(huán)渤海的岸線的溫度、pH和DO等環(huán)境因子基本在石油烴降解菌生長的適宜范圍內(nèi)。環(huán)渤海海岸線有機(jī)污染較為嚴(yán)重，石油烴和總有機(jī)碳含量分別在57.90mg/Kg～2788.60mg/Kg和0.15％～6.16％，超過國家沉積物質(zhì)量Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)的分別占總調(diào)查站位的70％和61％。高值區(qū)主要位于天津港六號(hào)碼頭、天津漢沽蔡家堡碼頭、唐山曹妃甸和遼寧營口遼河口；環(huán)渤海海岸線富營養(yǎng)化污染較為嚴(yán)重，基質(zhì)中間隙水總?cè)芙獾秃涂側(cè)芙饬缀糠謩e在15.75μmo

4、l/L～55.70μmol/L范圍內(nèi)和1.10μmol/L～2.17μmol/L，但在溢油發(fā)生時(shí)，氮、磷營養(yǎng)鹽仍可能是限制石油烴生物降解的主要因素。岸線基質(zhì)中異養(yǎng)菌總數(shù)、石油烴降解菌總數(shù)、烷烴降解菌總數(shù)和芳烴降解菌總數(shù)分別在4×104～7.40×106CFU/g、0～8×105CFU/g、170～3.50×106CFU/g和0～1.58×103CFU/g范圍內(nèi)，其中，烷烴降解菌含量較為豐富，而芳烴降解降解菌則普遍缺乏。
　　 (

5、2)通過室內(nèi)單因子試驗(yàn)，確定了以顆粒狀氮肥和磷肥為核心層，以硫磺為包衣層，以聚合蠟為最外密封和涂覆層的親油緩釋肥料的制備工藝，其中，硫包衣層為20％、聚合蠟密封層為4％、表面調(diào)理劑為1％、噴涂溫度為170℃時(shí)肥料的緩釋性能最好。該肥料不僅在不同鹽度和pH的海水介質(zhì)中都具有良好的緩釋性能，而且能夠持續(xù)釋放養(yǎng)分而維持石油烴降解菌的生長，并促進(jìn)原油中各組分包括烷烴和芳烴明顯降解，其中，各正構(gòu)烷烴的降解率提高13.9％～59.0％，平均提高41

6、.2％；芳烴類化合物的降解率提高9.6％～32.3％，平均提高19.9％。
　　 (3)將所制備的親油緩釋肥料單獨(dú)或與石油降解菌劑同時(shí)應(yīng)用于中質(zhì)原油和重質(zhì)原油溢油的現(xiàn)場生物修復(fù)中，并與水溶性肥料的作用結(jié)果相比較。結(jié)果表明，親油緩釋肥料能和水溶性肥料在加入初期都可以大大提高基質(zhì)間隙水中營養(yǎng)鹽的水平，但水溶性肥料在海水沖刷作用下極易流失而導(dǎo)致肥效很短(≤7天)，親油緩釋肥料中營養(yǎng)物質(zhì)釋放周期可達(dá)25～30天；在釋放周期內(nèi)，親油緩釋肥

7、料能穩(wěn)定的釋放出足夠的營養(yǎng)鹽為微生物的生長繁殖提供養(yǎng)料，添加親油緩釋肥料的體系各功能菌包括異養(yǎng)菌、石油烴降解菌、烷烴降解菌和芳烴降解菌的數(shù)量都明顯高于添加水溶性肥料的體系，而各修復(fù)體系微生物群落結(jié)構(gòu)的PCR-DGGE分析結(jié)果表明，同時(shí)添加親油緩釋肥料和接種菌劑的體系的菌群結(jié)構(gòu)明顯不同于同時(shí)添加水溶性肥料和接種菌劑的體系以及油對照體系，表明所添加緩釋肥料不僅可顯著刺激土著石油烴降解菌的生長，而且明顯促進(jìn)了所添加的外源石油烴降解菌的生長；無

8、論對BXBT中質(zhì)原油還是S236-1重質(zhì)原油，同時(shí)添加親油緩釋肥料和接種石油烴降解菌劑對提高生物修復(fù)效率措施最為有效，不僅提高了烷烴組分的降解率，而且提高了多環(huán)芳烴組分的降解率。其中BXBT中質(zhì)原油在60天時(shí)總石油烴的生物降解率提高1.4倍，S236-1重質(zhì)原油120天時(shí)的總石油烴的生物降解率提高1.5～2.7倍。
　　 論文研究結(jié)果不僅可以為親油緩釋肥料的開發(fā)及其在溢油污染海岸線生物修復(fù)中的適用性評(píng)價(jià)提供相關(guān)方法和理論基礎(chǔ)，而