水体沉积物中石油污染物的生物降解试验研究

研究论述

水体沉积物中石油污染物的生物降解试验研究

林 通, 黄廷林, 徐金兰, 郭 娟

(西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055)

摘 要: 研究了高效石油降解菌(邻单胞菌属)对水体沉积物中石油污染物的处理效果,以及微生物接种量、石油烃初始浓度和上层水体中溶解氧浓度对其降解效果的影响。结果表明,微生

物接种量越多,石油烃去除率越高,加入30mL 浓度为105

CF U /mL 的菌悬液时,沉积物中石油烃的去除率为34.94%;沉积物中石油烃初始浓度过高或过低均不利于石油烃降解,当试验土样中石油烃浓度为107.15m g /kg 时,石油烃的去除率为77.30%;水中溶解氧浓度的提高可以加速石油烃的降解,密闭曝气状态下水中DO 为7.09mg /L 时,石油烃的去除率为64.95%。 关键词: 沉积物; 石油; 生物降解

中图分类号:TU991 文献标志码:A 文章编号:1673-9353(2008)04-0001-03

E xperim ent of bi odegradation i n the petroleu m poll uted sedim ents

L in Tong , H uang T ing lin , Xu Jinlan , G uo Juan

(Schoo l o f E nviron m ental and M unici p al Engineeri n g,X i an University of

A rch itecture and T echnology ,X i an 710055,China )

Abst ract : The h igh l y efficient petro leum -degrad i n g bacteria (P lesionm onas sp .)w as applied to i n vesti g ate the degradation o f petroleum fr o m the sed i m ents o f a reser vo ir ,w ith the different bacteria b io m ass ,initial concentration of petr o leum and DO.The resu lts i n d icated that petroleum re m oval rate w as

re lated on t h e b i o m ass .The re m ova l rate o f petroleum w as 34.94%when the b i o m ass w as 30mL w ith concentration of 105

CF U /mL .The petroleum b i o deg radati o n w as not very satisfied w hen the initial petro -leum concen trati o ns w ere h i g her or lo w er in the sed i m ents .The re m oval rate of petro leum w as 77.30%w hen the concentration o f the petroleum in the sedi m en ts w as 107.15m g /kg .I ncreasi n g the concentra -ti o n of DO in the w ater upon the sed i m ents could i m prove the petro leum degradati o n,when it w as 7.09m g /L ,the re m oval rate w as 64.95%.And the b i o m ass ofm icr oorganis m can be i n creased under a higher DO.

K ey w ords : sed i m ents ; petro l e u m; b i o deg radati o n 基金项目:教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目(2005073005)

王瑶水库是延安市的唯一供水水源,其周围分布了很多油井,井中原油可通过各种途径流入水库中,这些污染物一部分以漂浮油、乳化油和溶解油的

形式存在于水体中,其余部分由于泥砂的吸附作用存在于水库沉积物中,易对上层水体造成二次污

染[1]

。生物修复方法因其经济高效、操作简单且无

第2卷 第4期2008年8月 供水技术W ATER TEC HNOLOGY

V o.l 2N o .4

A ug .2008

二次污染等优点受到广泛关注。笔者以高效石油降解菌株[2]为对象,研究了影响该菌株对沉积物中石油烃降解效果的因素。

1 试验材料与方法

1 1 试验材料

沉积物及菌种

试验所用的沉积物由校园未污染土样与油土按一定比例混合而成,油土取自陕北长庆油田油井附近。所用的高效石油降解菌经鉴定为邻单胞菌属(P lesionm onas s p.),于4 下冷藏保存。

培养基及缓冲溶液

保存培养基[3]:牛肉膏5g,蛋白胨10g,N a C l5 g,琼脂20g,蒸馏水1000mL,p H7.2~7.4,高压蒸汽灭菌后,制成斜面备用。

缓冲溶液:N a2H PO4 12H2O71.64g,N a H2PO4 2H2O31.21g,蒸馏水1000mL。缓冲溶液用于制备菌悬液。

菌悬液

将37 下生长的斜面菌种接种到装有100m L 富集培养基的250m L三角瓶中,在30 下转速为120r/m in的恒温摇床中好氧振荡培养48h,然后将培养液离心,用蒸馏水反复洗涤,最后用磷酸盐缓冲液配制成一定浓度的菌悬液备用[2]。

1 2 分析项目及方法

采用H ach HQ10溶解氧仪测定沉积物上层水中溶解氧和温度。石油烃的测定采用OC MA-350非分散红外石油仪[1]。

2 结果与分析

2 1 微生物接种量的影响

将混合均匀的土样放于4个容积为2L的玻璃容器中,分别加入0,10,20,30mL菌悬液,菌悬液的浓度为105CFU/m L。将菌悬液与土样混合均匀,加入蒸馏水。微生物接种量对沉积物中石油烃去除率的影响见表1。

表1 微生物接种量对处理效果的影响

T ab.1 In fluence o f bio m ass on treat m ent effi c i ency

项目

菌悬液加入量/mL 0102030

石油烃降解速率/

(m g kg-1 d-1)

0.781.536.2213.53

石油烃去除率/%2.985.3122.0034.94 由表1可见,沉积物中石油烃的去除速率和去除率均与接种量呈正比,接种量越多,石油烃的去除速率越快,去除率越高[4]。沉积物中未加入高效石油烃降解菌时,其中石油烃的去除只能靠沉积物中的土著微生物,去除率较低。

2 2 石油烃初始浓度的影响

将混合均匀的土样放于1#、2#、3#、4#和5#五个容积为2L的玻璃容器中,将菌悬液与土样混合均匀,加入一定量的蒸馏水,经测定石油烃的浓度分别为53.43,107.15,143.40,179.71和208.28mg/kg。石油烃初始浓度对石油烃去除率的影响见图1。

图1 石油烃浓度对去除率的影响

F i g.1 E ffect o f pe tro leum concentra ti on on re m oval ra te

由图可见,当沉积物中石油烃浓度超过一定值时,其去除率随浓度的升高而降低。白洁等人研究发现石油烃的降解率与其浓度成反比[5]。这是由于石油烃初始浓度过高会对许多石油降解菌的生长产生抑制作用,甚至导致菌大量死亡,从而使石油烃降解率显著下降[6]。由此可见,沉积物中石油烃初始浓度过高或过低都不利于石油烃的降解。

石油烃去除率的变化见图2。由图2可见,5组试验中的石油烃去除率在试验初期增长较快,9d 以后趋于稳定。第15d时,石油烃去除率分别为50.71%,77.31%,68.94%,64.43%和45.75%。

图2 石油烃去除率随时间变化曲线

F i g.2 Curves o f pe troleu m re m oval rate va ried w ith ti m e

随着试验的进行,沉积物中细菌的数量逐渐减少(见表2)。这说明在试验前期,作为微生物碳源

第2卷 第4期 供 水 技 术 2008年8月