焦化土壤中降解苯酚的厌氧反硝化菌群结构

文章通过以苯酚(Phe)或对羟基苯甲酸(4HBA)为唯一碳源和能源建立硝酸根还原条件下的焦化土壤富集菌液,分析焦化污染土壤中苯酚或对羟基苯甲酸的生物降解与硝酸根还原过程,并通过高通量测序技术对比硝酸根还原条件下降解苯酚或对羟基苯甲酸的厌氧反硝化菌群结构多样性。发现苯酚和对羟基苯甲酸降解与硝酸根还原的实际摩尔比分别为1:6.4和1:5.3,与理论计量学比率在合理程度上相近。经过90 d富集后,硝酸根还原条件下土壤富集菌液中降解苯酚的优势门为Proteobacteria、Armatimonadetes和Planctomycetes,而降解对羟基苯甲酸的优势门为Proteobacteria和Bacteroidetes。Betaproteobacteria为优势纲,总相对丰度为46%,Azoarcus分别在降解2种基质的富集菌液中相对丰度最高将近30%,Armatimonadetes_gp5在苯酚为基质的土壤富集菌液中的相对丰度仅次于Azoarcus,推测其很可能是土壤中硝酸根还原条件下降解苯酚的另一优势菌属。

焦化场地PAHs污染土壤的电动-化学氧化联合修复

焦化场地土壤多环芳烃（PAHs）污染严重，目前的修复技术都存在不同程度的弊端。通过研究化学氧化、电动及其联合技术对焦化场地高浓度多环芳烃污染土壤的修复效果，比较了两种技术组合方式对修复效果的影响。结果表明，单一技术及联合技术对焦化场地 PAHs 均有一定的去除效果。在单一技术处理中，电动处理、芬顿和活化过硫酸钠对多环芳烃的去除率分别为24.86豫、10.27豫和22.19豫；在联合技术处理中，活化过硫酸钠-电动组合、电动-活化过硫酸钠组合、芬顿-电动组合和电动-芬顿组合对多环芳烃的去除率分别为49.65豫、41.73豫、36.72豫和31.39豫。电动-化学氧化联合技术对 PAHs 的去除效果较单一技术提高了6.53豫～27.46豫。两种技术的组合方式及氧化剂类型均对联合处理效果产生影响，化学氧化-电动处理的多环芳烃去除率较电动-化学氧化处理高5.33豫～7.92豫，其差异主要由化学氧化去除率差异所引起；应用活化过硫酸钠试剂的组合对多环芳烃的去除率高出应用芬顿试剂的组合12.93豫～10.34豫。经联合处理后，污染物的残留量及毒性当量浓度均有不同程度降低，说明电动-化学氧化联合技术是一种有效的预处理方法。

山西焦化污染区土壤和农产品中PAHs风险特征初步研究

为对区域土壤环境质量评价和农产品的安全生产提供数据支持和试验方法参考,分析了山西省焦化污染区孝义、汾阳、柳林等地农田土壤和农产品样品中16种优控多环芳烃(PAHs)含量,并探讨了PAHs的污染特征和潜在的健康风险。结果表明:农田表层土壤和农产品中总PAHs(∑16-PAHs)浓度水平范围分别为171.67~3 176.79μg·kg-1和59.53~1 054.99μg·kg-1,在国内分别处于较高和中等污染水平。土壤和农产品中均是2~4环PAHs含量高而5~6环PAHs含量低。PAHs在农产品中的富集趋势为叶菜类>根茎类>果实类。通过风险评价发现部分土壤和农产品超过相应的标准,存在一定的潜在风险。通过比值法结合采样点位置推断焦化厂产生的焦油和荒煤气是农田表层土壤中PAHs的重要来源,应当引起重视。

焦化厂不同粒径土壤中PAHs的赋存特征

为分析典型焦化污染场地不同粒径土壤中PAHs的累积及其与土壤有机碳含量（TOC）、比表面积（SA）等土壤性质的相关性,对北京焦化厂长期受PAHs污染的土壤进行粒度分级[P1（0.5~1.0 mm）、P2（0.25~0.5 mm）、P3（0.15~0.25 mm）、P4（0.106~0.15 mm）、P5（0.075~0.106 mm）、P6（〈0.075 mm）],测定了各粒径土壤的理化性质及土壤中USEPA优先控制的16种PAHs的浓度,探究PAHs在不同粒径土壤中的累积特征,并通过PAHs质量分数及土壤部分理化性质的曲线拟合结果分析PAHs的赋存特征。结果表明：各粒径土壤中16种PAHs均有检出,其最高质量分数大多出现在P1粒径土样,最低质量分数出现在P4、P5中。各粒径土壤中2~3（低）环PAHs、ΣPAHs16质量分数变化趋势相似,均为P1〉P2〉P3、P4、P6〉P5（P〈0.05）,4（中）、5~6（高）环PAHs趋势类似,均为P1、P2〉P3〉P6〉P4、P5（P〈0.05）。比表面积（SA）、总有机碳（TOC）、可溶解性有机碳（DOC）与各类PAHs的质量分数呈现一定的相关性,各类PAHs质量分数随SA的增大呈先增大随后减小趋势,最大质量分数所对应的SA为38~41 m2.g-1,随TOC的增加呈先减小随后增大趋势,最小质量分数所对应的TOC为7.0~8.7 g.kg-1。不同粒径土壤颗粒中,基于污染物毒性当量因子（TEF）的等效质量分数与污染物实际质量分数变化趋势并不相同,ΣPAHs16实际质量分数变化趋势为P1〉P2、P3、P4、P6〉P5（P〈0.05）,而其等效质量分数则为P1、P2、P3、P4、P6〉P5（P〈0.05）。

生物源表面活性剂对焦化土壤中多环芳烃增溶效能研究

考察了单一生物源表面活性剂鼠李糖脂、黄腐酸、槐糖脂、烷基糖苷、无患子皂苷及鼠李糖脂与各非离子生物源表面活性剂复配体系对萘和菲的增溶效能,并将优选的淋洗剂体系应用于焦化场地土壤多环芳烃(PAHs)的去除.结果表明:相较其他生物源表面活性剂,鼠李糖脂和黄腐酸对萘的增溶效果更好;对于菲的增溶,槐糖脂的增溶效果更好,这与其较低的临界胶束浓度和多环芳烃的性质有关.生物源表面活性剂复配体系的增溶能力较单一表面活性剂明显增强,以3∶1复配时增溶效果最佳.60 mmol·L^(-1)的鼠李糖脂-黄腐酸复配体系(3∶1)对土壤中萘的去除率可达96.64%,分别是单一鼠李糖脂和黄腐酸的1.09倍和2.21倍;而对土壤中蒽、苯并(a)蒽和苯并(k)荧蒽的去除率远低于萘,分别为63.31%、42.51%和39.10%,这是由于PAHs与鼠李糖脂-黄腐酸复配体系的相互作用随苯环数的增加而减弱.本研究可为生物源表面活性剂及其复配体系高效修复PAHs污染土壤提供科学依据.

焦化污染场地土壤多环芳烃的生物强化协同降解工艺研究

以某废弃焦化厂的多环芳烃(PAHs)污染土壤为研究对象,通过耦合表活淋洗、生物降解、化学氧化等技术设计了4种修复工艺,并进行了试验验证。结果表明:针对该实际焦化污染土壤,单一的生物泥浆降解工艺21d后PAHs可实现58.64%的降解率;采用表活增溶+化学氧化+生物泥浆的降解工艺,26d降解率可达到65.68%,但前置的化学氧化会抑制生物降解效果;采用干筛分+表活分批淋洗+化学氧化的降解工艺降解率可达到85.36%,有效缩短降解时间到13 d内,但土壤中残留的PAHs与土壤颗粒结合紧密,化学氧化降解率仍难以满足大于90%的要求;采用湿筛分+表活分批淋洗+生物泥浆+化学氧化的生物强化协同降解工艺,29d降解率可达到95.32%,实现了土壤的修复目标。生物强化协同降解工艺路线,综合了多种修复技术的优点,实现了修复技术组合优化,为焦化污染土壤中多环芳烃降解修复提供了可行的工艺路径。

焦化污染土壤中降解甲苯的厌氧反硝化菌群结构

近年来煤炭加工给环境造成的污染问题越来越受到重视。利用土壤微生物修复技术治理污染土壤得到了极大关注。利用甲苯或苯甲酸作为唯一碳源和能源物质作研究对象,在硝酸盐作电子受体还原条件下,厌氧富集焦化污染土壤菌液,分析菌液中甲苯或苯甲酸降解过程以及硝酸盐浓度的变化,同时通过高通量测序技术对厌氧反硝化菌液中甲苯降解菌和苯甲酸降解菌的菌群结构多样性进行比较分析。实验证明,甲苯或苯甲酸与硝酸盐反应的物质的量比分别为1∶8.7和1∶5.9,这个数据和理论计量学比率在合理程度上可认为相近。在120 d厌氧脱氮富集焦化污染土壤菌液过程中,焦化土壤中的主要菌门为Proteobacteria,反硝化菌液中降解甲苯的优势门为Firmicutes,而降解苯甲酸菌液中的优势门为Proteobacteria.α-proteobacteria、γ-proteobacteria、Bacilli是降解甲苯土壤中的优势纲,而降解苯甲酸土壤中优势纲为β-proteobacteria.Firmicutes门中Exiguobacterium是甲苯降解菌液的优势菌属,而在苯甲酸土壤菌液中Azoarcus为优势菌属。

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(>3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。

高级氧化技术修复多环芳烃污染土壤研究进展

多环芳烃(PAHs)是由2个或2个以上苯环组成的碳氢化合物,其致癌、致突变、致畸等特性对人类健康和生态环境产生不利的影响。由于PAHs具有低水溶性、高疏水性和难降解性等特点,导致PAHs污染土壤修复具有巨大挑战。高级氧化技术是处理PAHs污染土壤的有效手段。对高级氧化技术在PAHs污染土壤修复领域的研究进展进行了总结,对臭氧氧化、芬顿氧化和过硫酸盐氧化等高级氧化技术的优劣进行了分析;此外,探讨了表面活性剂在提升高级氧化效果方面的作用以及土壤理化环境条件对氧化过程的影响,分析了氧化过程对土壤微环境的潜在影响;最后,指出了高级氧化修复PAHs污染土壤的研究难点和未来方向。

焦化区苯污染状况及风险评价研究

采用顶空气相色谱法对焦化厂附近不同距离采集的土壤样品中苯含量进行了检测,分析了气象、地理位置等因素对苯含量的影响。结果表明,苯浓度值大小为南>北>东>西,在距离焦化厂200m左右处出现最大值,检测结果与当地风向(主导风向为南风)具有较好的相关性;采用大气污染扩散模型对焦化厂附近空气中的苯浓度和最大落地距离进行了计算,结果与土壤中苯的检出规律具有一致性。通过呼吸暴露法对焦化区居民进行了健康风险和泄漏风险评价结果表明,焦化厂的苯产生源直接排放会对附近居民造成严重的安全隐患(Risk=0.008,略小于警戒线0.01),而经过治理后对当地居民造成的致癌风险会大大减小(Risk=0.001);发生苯泄漏时,在E-F稳定度下,距离焦化区最近的村庄1处的浓度值超过中国居住区大气中有毒物质的最高允许浓度11.7倍,具有较大的风险性。

焦化类污染场地堆式燃气热脱附工程示范与效果评估

近年来,有机污染土壤堆式燃气热脱附技术因具有二次污染可控、污染物去除率高以及修复成本低等优势得到快速发展,然而目前国内外关于该技术的工程示范与效果评估仍有待研究.针对我国北方某退役焦化厂污染土壤,开展了2000 m^(3)的堆式燃气热脱附工程试验,系统分析热脱附过程中土壤的温湿度变化规律、修复效果以及能源消耗等情况,并提出堆式燃气热脱附技术的应用条件和优化方法.结果表明:当加热运行至35 d时,堆体测温点平均温度达175℃,抽检的12组土壤样品中污染物浓度均远低于GB 36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第一类用地筛选值,修复达标率为100%;运行至39 d时,收集水量共计310.4 m^(3),土壤体积含水率从25.8%降至10.3%左右;同时,该试验采用的烟气余热再利用技术将排烟温度降至300℃以下,使修复能耗降低约11.5%,即每修复1 m^(3)污染土壤消耗约49.5 Nm^(3)天然气和16 kW∙h电量;此外,采用COMSOL软件模拟堆体的温度和湿度结果与试验结果的平均相对误差分别小于7.36%和7.49%,具有较好的吻合性.研究显示,热脱附修复过程中堆体的底层平均温度处于较低水平,需提高底层加热管温度,或铺设岩棉板进行隔热保温措施,以提高堆体底层土壤的修复效率,研究结果可为有机污染土壤堆式燃气热脱附技术应用提供技术支撑.

焦化厂污染土壤中多环芳烃降解菌的分离及降解特性

分别以芴（3环）、荧蒽（4环）和苯并[b]荧蒽（5环）为唯一碳源（1 mg/L）,采用平板划线法对某焦化厂污染土壤中的多环芳烃降解菌进行分离.通过自制的呼吸器,研究所得多环芳烃降解菌对14C-菲（5μL/100 mL 40~60 mCi/mmol）的矿化情况;通过序批试验,以煤焦油为碳源（1μL/mL）,研究这些菌对19种多环芳烃的降解情况.多次划分后,得到4种菌,经鉴定命名为博特氏菌L1、苍白杆菌L1、微杆菌L1和赤红球菌L1.经过3周的矿化实验,微杆菌L1可以将14C-菲全部矿化成14CO2,赤红球菌L1可将大约60%的14C-菲矿化成14CO2,而博德特氏菌L1和苍白杆菌L1对14C-菲无矿化作用.经过5周的降解实验,博德特氏菌L1对大多数多环芳烃表现了良好的降解作用,苍白杆菌L1和微杆菌L1对部分多环芳烃有降解作用,而赤红球菌L1培养系统中某些多环芳烃的浓度甚至有增大,这可能与其在代谢过程中产生表面活性物质有关.所得4种菌在焦化厂污染土壤的微生物修复中具有较大的应用潜力.

焦化污染土壤有机质不同组分中多环芳烃分布及其生物有效性分析

土壤有机质(SOM)是影响土壤中多环芳烃(PAHs)赋存的重要因素,本文对3个地区的PAHs污染土壤,将其分为土壤轻组分(LF)、重组分(HF)以及另外3个有机质组分(松散结合的腐殖质(H_(1))、稳定结合的腐殖质(H_(2))和紧密结合的腐殖质(H_(3))),采用过硫酸盐氧化法间接测定土壤中16种PAHs的生物有效性,分析了氧化前、后土壤分离的各组分之间PAHs的浓度以及其结构组成.结果表明:(1)LF中PAHs浓度为226.51~11240.40 mg·kg^(-1),HF则为29.81~1506.00 mg·kg^(-1),虽然LF占总样品的质量百分比仅为1.41%~2.43%,所含的PAHs占土壤中PAHs总量的13%~17%,LF富集PAHs的能力要远大于HF;(2)原土中2~3环的PAHs生物有效性为0.48~0.81,均值为0.68,略高于∑PAHs均值(0.67)、4环(0.55)以及5~6环(0.30);而HF中4环PAHs生物有效性为0.58~0.68,均值为0.61,略高于∑PAHs均值(0.56)、5~6环(0.45)以及2~3环(0.60),原土中PAHs生物有效性均值要比HF高,低环PAHs生物有效性要高于高环.(3)对比HF和LF,FTIR(傅里叶变换红外光谱)分析结果显示,LF比HF在波长为1033 cm^(-1)处相对吸光度明显增加,增幅为11.41%~22.62%,而在3500~3300 cm^(-1)处LF比HF相对吸光度则略有下降,降幅为1.57%~16.36%,因而LF中含C—O官能团的物质较多,表明LF比HF含有更多的碳水化合物以及高度聚合物等,导致LF中所含的PAHs要远高于其他组分,而HF中的PAHs多分布于H_(3)中,可能是由于H_(3)中存在较高的疏水性有机质.在对PAHs污染土壤修复治理以及健康风险评估中,应重视土壤LF组分及其所含PAHs生物有效性规律以及PAHs污染严重时HF中PAHs可能存在较多的情况,土壤中有机物成分显著影响土壤中PAHs的分布和生物利用度这一事实可用于PAHs污染的土壤.

化学氧化法治理焦化厂PAHs污染土壤

针对焦化类工业场地多环芳烃(PAHs)污染土壤治理问题,选取北京某焦化厂PAHs污染土壤,对其进行化学氧化修复治理的室内模拟研究,实验采用高锰酸钾、Fenton试剂、双氧水和过硫酸钠4种氧化剂,测试了氧化剂的土壤氧化剂需求量(SOD),分析了4种氧化剂对15种PAHs的氧化效果以及反应过程中土壤总PAHs浓度和土壤有机质含量(SOM)随反应时间的变化。结果表明,北京某焦化厂PAHs污染土壤过硫酸钠SOD低于高锰酸钾SOD;Fenton试剂和双氧水对PAHs的总去除率分别为59.53%和62.72%,且对三环PAHs的去除率较好,高锰酸钾对PAHs的总去除率为59.24%,对蒽和苯并(a)芘的去除效果较好,活化过硫酸钠对PAHs的总去除率为68.87%;土壤有机质可通过对PAHs的吸附影响氧化剂的处理效果。

焦化区土壤苯并(a)芘的污染状况

采用同步荧光光谱法对焦化厂附近不同距离采集的土壤样品中苯并(a)芘含量进行了检测。结果表明,苯并(a)芘的含量在距离焦化厂200m左右处出现最大值,检测结果与当地风向具有相关性。采用大气污染扩散模型对焦化厂焦炉无组织烟气中苯并(a)芘扩散浓度和距离进行了计算,结果与土壤中苯并(a)芘的检出规律具有一致性。

Tenax-TA提取和固相微萃取预测土壤中PAHs对蚯蚓的生物有效性

为了准确预测土壤中多环芳烃(PAHs)的生物有效性,采用Tenax-TA提取和固相微萃取(SPME)法提取焦化厂土壤中的PAHs,并评价PAHs对赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)的生物有效性,分析PAHs Tenax-TA快速解吸组分提取量和SPME预测量与蚯蚓体内含量的差异及相关关系。结果表明:蚯蚓体内蓄积的PAHs浓度与土壤中PAHs浓度、SPME预测浓度、Tenax-TA快速解吸组分提取量均存在显著相关关系(R2分别为0.88、0.55和0.94),但与土壤中孔隙水浓度不存在明显的相关性;SPME预测高估了蚯蚓体内PAHs的浓度,而Tenax-TA快速解吸组分提取与蚯蚓体内浓度的比值接近于1;Tenax-TA快速提取量比SPME纤维丝能更好地预测焦化厂土壤中PAHs对蚯蚓的生物有效性,这为PAHs污染土壤的环境风险评价和修复提供了理论依据。