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石油在土壤中的迁移转化 及修复研究
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目录
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石油简介：
石油是现代社会的最主要能 源之一,被称作“工业的血 液”。石油又称原油，地壳 上层部分地区有石油储存。
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石油的物理性质：
• 石油的性质因产地而异，密度为0.8 1.0g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别 很大（30 ~ -60摄氏度），沸点范围为 常温到500摄氏度以上，可溶于多种有 机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳 状液。原油的颜色非常丰富，有红、 金黄、墨绿、黑、褐红、甚至透明； 原油的颜色是它本身所含胶质、沥青 质的含 量，含的越高颜色越深。
分是主要的，即吸附等温 即分配作用起主导作用，
线表现出明显的非线性吸 吸附等温线表现线性吸附 附特征，此时，表面吸附 特征（楚伟华，06年）
占主导作用。
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石油在土壤中的迁移：
存在于水相中随水流可以相对自由
•
地向土层深处迁移或发生平面的扩
石 迁移态 散运动
油
逸散于气态环境中可由空气携带漂
在
移,漂移过程中易于吸附在大气的粉
土
尘上,随着粉尘的降落而进入远离污
壤 中 的
染源的地表土壤,使污染物发生长距 离的迁移
状
态
吸附于颗粒物上的部分在一定时间内可
滞留态
能迁移的可能性小,但是在适当的外界条 件下,污染物会部分解吸,进入水相从而
发生迁移。
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石油在土壤纵向的迁移：
石油烃在向下层迁移时,它的迁移速率以及可到达的深度 与土壤质地和石油性质(尤其是粘滞性)有密切的关系。17
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假单胞菌属
杆菌
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菌株的生理生化特性与菌株对石 油烃的降解能力：
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菌株的基因检测结果与降解能力 的相关性分析：
α亚基萘双加氧酶铁硫蛋白 基因
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相关结论：
a) 在石油污染土壤中存在的假单胞菌和杆菌相对 较多
b) 降解20 d时,有7株菌对石油烃降解率达31.5%～ 54.7%,有3株菌无明显降解效果。菌株的石油烃 降解率与其排油圈直径呈正相关关系,与其他特 性无明显相关关系。
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主要类型：
投菌法
修
原位修复 生物培养法 生物通风法
复 方
土地耕作法
法
堆肥法
异位修复 预制床法
生物反应器法
厌氧生物修复法
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石油污染土壤微生物修复主要研 究方向：
① 营养物质的添加及量的配比研究 ② 同生菌群的研究 ③ 菌种筛选和基因工程菌的开发 ④ 表面活性剂对生物降解的强化作用
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植物修复：
电修复法：
• 过程：将电极插入受污染的地下水及土壤区域。 在施加直流电后，形成直流电场，引起土壤孔隙 水及水中的离子和颗粒物质沿电场方向进行定向 的电渗析、电迁移和电泳运动，使土壤孔隙中的 水和荷电离子或粒子发生迁移运动。
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超声波降解法：
• 利用超声空化现象所产生的机械效应、热效应和化学 效应对污染物进行物理解吸作用、絮凝沉淀作用和化 学氧化作用，从而使污染物从土壤颗粒上解吸，并在 液相中被氧化降解成 CO2和 H2O 或环境易降解的小 分子化合物。
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• 2.石油的旋光性： • 当偏振光通过石油时，石油能使其振动面旋
转一个角度，这种特性叫做旋光度。 • 原因：某些有机化合物结构不对称，具有手
征性。
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3.石油的凝固性：
由于温度下降，由液态石油变为固态的现象。 采油过程中常见的结蜡现象就是原油的凝固 现象
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石油进入土壤的途径：
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石油在土壤中的迁移转化：
当分子量超过500一600，一般不作为微生物的碳
源。（徐玉林，04年）
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使土壤有机质含量增
石油污染土壤的危害：加全，氮、pH速升效高磷，、全速磷效、
氮含量降低，且不同 土层间有机质、pH、 全氮、全磷、速效磷、 速效氮、速效钾含量 有显著差异
生物相对活性较高的 土壤其自身降解石油 污染物的能力越强， 研究表明，石油污染 的土壤中三大类群微 生物相对数量细菌最 多， 放线菌次之，真 菌数量最少
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化学组成：
毒溶 性解 依度 次由 增小 大到
大
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原 油 的 馏 分 组 成 ：
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石油的元素组成：
组成石油的化学元素主要是碳(83%-87%)和氢(11%-14%), 其余 1%~4% 则为硫(0.06%-0.8% )、氮(0.02%-1.7% )、氧 (0.08%-1.82%)及微量金属元素。
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案例分析：
以Bush-hass培养基为筛选培养基,从3种不同来源的石油污 染土壤中富集、分离、筛选获得16株可以以石油烃为唯一 碳源的菌株。对菌株的生理生化性质、石油烃降解效果、 菌株种属和菌株所含石油烃降解基因进行了检测。
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菌株筛选实验方法：
• 以Bush-hass培养基为筛选培养基,以石 油烃为唯一碳源,从分别来自甘肃庆阳 (GQ)、陕北子长(SZ)和陕北清涧(SQ) 的石油污染土壤中筛选出16株菌。对 这16株菌做16SrRNA序列分析,得到其 细菌种属、数据库进入序列号及细菌 相似度等分析结果。
它们很少受到光照的影响而发生光解。
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石油在土壤中的生物降解：
• 土壤微生物在适宜的环境条件下，可以把石油类 物质中的一定组分作为有机碳和能量的来源，同 时将它们降解。
• 大量研究发现，石油类物质的可降解性是由其化
学组成决定的。例如，C10一C24的中等长度的链
烃降解速度相当快；而更长链的烷烃则不易降解，
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石油污染土壤的修复：
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物理修复：
• 20 世纪 80 年代以前的焚烧法、热修复法、 换土法、隔离法、机械法等物理方法，要 求高温、机械设备或更多人力等，成本较 高，而且没有从根本上解决污染问题，主 要是使污染物发生了转移，还需要对污染 物进一步处理。目前，这些物理方法多应 用于一些突发性紧急事件。（焦海华等， 23
c) 当菌株含2种以上降解基因,且其中一种为α亚基 萘双加氧酶铁硫蛋白基因时,菌株对石油烃有较 好的降解效果,且菌株所含降解基因的种类与含 量与其降解能力之间呈现明确的正相关关系。44
石油污染土壤修复技术研究展望：
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化学修复：
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光催化法：
• 在有 O2条件下，利用太阳光能促 使石油污染物发生氧化分解。但这 种自然降解方式降解速度较慢。目 前开发新型光催化剂方面的研究较 多，一般有氧化钨、硫化锌、二氧
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化学洗涤法：
• 利用淋洗液的憎水性和增溶作用将土壤中 的石油污染物转移到液相中，并将液相抽 离土壤并进行另外的处理，再排放或回用 的一种对土壤修复方法。
• 植物修复技术即利用植物来修复和消除由 石油烃类造成的土壤污染， 其主要是通过
➢直接吸收有机污染物 ➢释放分泌物和酶 ➢刺激根区微生物的活性并强化生物转化作
用这 3 种机制去除土壤中的有机污染物。
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植物修复主要类型：
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• 凌婉婷等研究了 20 种植物根对土壤中多环 芳烃菲、芘的吸收作用，结果表明，菜心 根对菲和芘的吸收作用显著，45 d 后对菲 和芘的吸收量分别高达 11.9 和 428.3 mg/kg
石油向周围环境的迁移：：
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石油在土壤中的光解：
• 对于在土壤环境中的石油类物质来说 ，光解反应 主要在两个方面进行 :
• ①经过分配作用逸散在大气中的部分 ，由于受到 直接的光照而发生有效的降解。
• ②在土层中的石油类物质 ，只有最表层的一小部
分可以受光照而发生降解。
绝大部分的石油类物质是滞留在土层的 ，所以 ，
• 张文等为研究超声波技术处理石油污染土壤的影响因
素，探究各因素对土壤中石油污染物清除率的影响，
研究表明超声波对土壤中石油污染物的净化效果明显，
土壤类型对净化效果的影响最为显著。
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曝气修复技术：
• 曝气修复技术是一种去除水土环境中挥发性污染 物的高效技术，甚至应用于石油类污染地下水土 环境。
• 范伟等的研究表明，利用曝气修复技术可有效去 除挥发性污染物，且增加曝气流量有利于提高污 染物去除效 率，高渗透率介质中污染物去除效率 要高于低渗透率介质。
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石油在土壤中的吸附和解吸：
吸附机理
分配作用
在含水介质中，土壤有 机质对有机污染物的溶 解作用，类似于化学中 的相似相溶原理，附着 物和吸着质之间没有强 烈的相互作用。
作用于土壤矿物质的表 面，其作用力是各种化 表面吸附作用 学键力，如氢键、离子 偶极键、配位键作用的 结果
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• 原油浓度较低时，等温线 • 原油浓度较高时， Linear 中Linear部分是次要的， 部分是主要的， Langmuir Langmuir 和freundlich部 和freundlich部分是次要的，
• 目前，现场应用修复技术研究、多种方法 协同修复研究、高效淋洗液及其增溶机理 等方面的研究是该方法的研究热点（焦海 29
化学氧化法：
• 通过向石油污染土壤中喷洒或注入化学氧 化剂，使其与污染物质发生化学反应来实 现净化的目的。化学氧化剂有臭氧、过氧 化氢、高锰酸钾、二氧化氯及Fenton 试剂 等。
• 一般作为生物修复的预处理。
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生物修复法：
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微生物修复：
• 微生物修复技术是指利用土壤中的土著微 生物或补充经驯化的高效微生物，在优化 的环境条件下，加速分解污染物，修复被 污染的土壤的方法。
• 修复机理在于，某些微生物能够利用石油 烃类物质作为其生长所需碳源和能源，并 在其体内酶的催化作用下将这些石油烃类 物质水解为甘油、脂肪酸，最后降解为水 和二氧化碳等代谢产物。
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关于石油你可能不知道的：