利用城市污泥对焦化厂多环芳烃污染土壤进行强化生物修复的研究

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随着我国“退二进三”战略的实施,遗留下来的大量焦化污染场地,其中受多环芳烃(PAHs)污染的土壤情况十分严重,制约着城市土地资源的安全再利用,严重威胁着周边居民的身体健康。但我国的土壤修复技术少,应用不成熟等因素一直制约着土壤修复的发展进程。在众多修复方法中,生物修复方法由于其成本低、环境友好等优势被认为是最有发展前景的修复技术。而通过不同途径提高生物对目标污染物的降解效率一直是人们关注的热点问题。  本文选取焦化污染场地受多环芳烃(PAH)污染的土壤为研究对象,通过添加城市污泥和通风供氧的方式促进土壤中PAHs的生物降解效率。研究对比了原污泥和腐熟污泥对PAHs生物降解率的影响,研究结果表明:添加原污泥能够有效调节土壤环境条件,使含水率从8%升高到30%-60%; C/N从59下降到20-30;温度上升至30℃以上。使其更适合微生物的生长代谢活动。添加原污泥能够有效提高土壤中PAHs的生物降解率。其中添加原污泥的效果优于添加腐熟污泥的效果,两组处理中∑PAH在20天内浓度分别从1152 mg kg-1、1086 mgkg-1下降到了368.5 mg kg-1、656.8 mg kg-1,降解率分别为68.0%和39.5%。原污泥的最佳添加比例为1∶3(泥∶土)。而添加量过高或者过低均会抑制微生物降解PAHs过程。在添加原污泥的处理中,不同环数的PAHs降解率的差别在2.9%以内。而在添加腐熟污泥的处理中,高环PAHs(5-6环)降解率比低环PAHs(2-3环)低11.9%。这可能是由于添加原污泥的处理中的高温条件增加了限制高环PAHs生物降解的生物可利用性。另外适当调节环境条件也能促进PAHs的去除作用,通风处理在20天内的降解率为19%。对照处理中PAHs的浓度基本无变化。研究通过灭菌处理进行了挥发作用的模拟试验,结果表明:添加原污泥、腐熟污泥和通风的处理中∑PAH的挥发率均在10%以下,且PAHs的挥发性随稠环数量的增加而降低。本文研究了城市污泥的添加对PAHs的生物可利用性的影响。结果表明:原污泥对PAHs的生物可利用性有明显的促进作用,腐熟污泥的处理对PAHs的生物可利用性的影响表现为先抑制再促进。此外研究采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术和微生物磷脂脂肪酸生物标记法(PLFA)研究了添加城市污泥对土壤在试验过程中微生物群落结构变化的影响。土壤、腐熟污泥和原污泥样品中均存在PAHs的专性降解菌。而污泥以及腐熟污泥样品中的微生物种群较土壤中丰富,并且多数仅存在与污泥或腐熟污泥中的微生物为PAHs降解菌。添加原污泥的处理中各类微生物的生物总量最大,其次为添加原污泥的处理、通风处理,生物量最少的处理为对照处理。添加原污泥、腐熟污泥的土壤中微生物均以细菌为主,其次为革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌。放线菌和原生动物的数量在整个试验期间都在较低水平。革兰氏阳性菌数量随温度上升而增加,多数耐高温的微生物均属于革兰氏阳性菌。而革兰氏阴性菌和放线菌的数量在温度达到55℃时受到抑制。通风处理与前两组处理不同的是其中革兰氏阴性菌的数量要高于革兰氏阳性菌。城市污泥能够改变土壤中的微生物结构。
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