烃类污染土壤生物修复微生物多样性监测研究进展

由于技术的低成本和土壤中普遍存在的烃类降解微生物烃类污染物的生物修复是可行的。土壤微生物多样性受烃类扰动的影响,因此会发生烃类降解微生物的选择性富集。烃类与土壤基质及土壤微生物的相互作用决定污染物的命运,分别与其化学性质及微生物降解能力有关。如果污染土壤有影响微生物活性环境因子的必要值和无微生物代谢抑制剂,土壤中很可能存在有效的烃类降解微生物种群。微生物通过代谢将烃类污染物彻底降解。本文综述监测烃类污染土壤生物修复微生物多样性的传统微生物学方法及分子生物学技术。

烃类污染土壤热强化气相抽提技术的脱附动力学

为研究烃类污染土壤热脱附净化效率的影响机制,采用热强化气相抽提技术(soil vapor extraction,SVE)处理烃类污染土壤,探讨了通气速率、抽提气中水蒸气的浓度(gas water content,GWC)、土壤含水量(soil water content,SWC)对热强化SVE处理效率的影响,并采用LDF和Freundlich动力学方程对脱附处理过程进行了拟合。结果表明:在120℃的条件下,以通气速率80 mL·min-1、GWC 15%和SWC 10%为最优处理工艺,气体在土壤空隙中间的传质速率加快,能明显缩短热强化SVE的处理时间;通气速率从40 mL·min-1提高到80 mL·min-1时,处理时间从425 min缩短至350 min;GWC从0%增加到15%时,处理时间从350 min缩短至105 min;GWC从15%增加到25%时,处理时间从105 min延长到240 min;当SWC为10%时,热强化处理时间缩短至290 min;当SWC从10%增加到15%时,处理时间从290 min延长至390 min。通过分析可知,LDF方程适合简单条件下(通气速率)的拟合,当通气速率为80 mL·min-1时,偏差率为4%。Freundlich方程更适合复杂(土-水-气)体系下的拟合,GWC为15%时偏差率为3.8%,SWC为5%时偏差率为2.6%。以上结果可为开展热强化SVE处理烃类污染土壤研究提供参考。

响应曲面优化烃类污染土壤热强化SVE修复工艺

采用热强化土壤气相抽提技术,优化影响烃类污染土壤处理效率的参数。在单因素实验的基础上,以通气速率、土量、水蒸气浓度为考察因素,以尾气中HC浓度达到750 mg·m^(-3)时的脱附时间为评价指标,采用Design-Expert响应曲面法,考察各影响因素的单独变量作用及交互作用对土壤中烃类组分去除速率的影响,建立二次多项式模型。单因素变量、通气速率与土量的交互项均对烃类污染物的去除速率有显著影响。模型优化结果显示,热强化SVE处理污染土壤的最佳工艺为通气速率81mL·min^(-1)、土量77mL、水蒸气浓度14%,模型预测最短脱附时间213.58min,实验验证结果的平均值是224min,测定值与预测值之间相对误差为4.88%。

石油烃在土壤热处理过程中的挥发机制

应用热重分析仪,以柴油为典型石油烃的研究对象,探索热脱附的主要影响因素与修复效率的构效关系,结果表明温度是影响石油烃挥发的主要因素,温度对柴油在土壤/气中的分配的影响可分为三段:10℃~50℃,50℃~150℃和150℃~200℃;气相中柴油的分配与温度的拟合方程为:y=-0.15127x+0.0074x^(2)-0.000025353x^(3),R^(2)=0.99757;含水量>10%时,柴油挥发率随着含水量的增加而增加,柴油挥发率与含水量线性拟合方程显示出线性相关关系,斜率为1.13098~2.29015;不同密实度影响土壤中柴油的挥发,但在不同温度下密实度对修复效率的构效方程不同;柴油挥发率随着大气压强的增加而减少。