石油烃污染土壤

化学氧化法
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、二氧化钛等光催化剂。
• Tryba等以沉积法将 TiO2浸渍到活性炭粉末上，在
紫外光下降解石油污染中的主要含氧化合物，最
高去除率达到 88%。
含油污水的灌溉和农用药剂的 使用
汽车尾气的排放
石油在土壤中的迁移转化：
迁移 吸附和解吸
光解
生物降解
石油在土壤中的吸附和解吸：
分配作用
吸附机理
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 学键力，如氢键、离子 偶极键、配位键作用的 结果
关于石油你可能不知道的：
• 1.石油的荧光性： • 石油在紫外光的照射下，由于不饱和烃及其衍 生物的存在而产生荧光的特性叫做石油的荧光 性。
特点：a.激发光源停止，发光现象立即停止。 b. 浓度消光现象：低浓度范围下，发光强度 与浓度呈正比，但是浓度超过某一临界值 后，发光强度反而降低，用溶剂稀释，发光 强度可以增加。
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。
பைடு நூலகம்学修复：
光催化法 化学洗涤法
表面吸附作用
• 原油浓度较低时，等温线 • 原油浓度较高时， Linear 部分是主要的， Langmuir 中Linear部分是次要的， 和freundlich部分是次要 Langmuir 和freundlich部 的，即分配作用起主导作 分是主要的，即吸附等温 用，吸附等温线表现线性 线表现出明显的非线性吸 吸附特征（楚伟华，06 附特征，此时，表面吸附 年） 占主导作用。
不同产地的原油主要的物理性质：
石油的化学组成：
毒 性 依 次 增 大 溶 解 度 由 小 到 大
原 油 的 馏 分 组 成 ：
石油的元素组成：
C H S N O 微量金属元素
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。
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。
假单胞菌属
杆菌
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。
植物修复主要类型：
植物提取 植物降解 植物挥发
植物稳定化
• 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 • Gordon 等研究杂交杨树对 TCE(三氯乙烯) 的修复，结果表明，杂交杨树在其体内可 将 TCE 降解成三氯乙醇、氯代酮，最后降 解成 CO2.
•
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。
石油向周围环境的迁移：：
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 ，
的碳源。（徐玉林，04年）
石油污染土壤的危害：
改变土壤理化性质
使土壤有机质含量增 加，pH升高，全磷、 全氮、速效磷、速效 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
改变土壤微生物群落结构
对陆生植物的危害 对陆生动物的危害
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
• 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。
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
石油进入土壤的途径：
石油的泄漏和溢油 含油固体废物的随意堆置
石油污染土壤的修复：
物理 修复
化学 修复
生物 修复
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
动物修复：
• 一般是指通过土壤动物群的直接（吸收、 转化和分解）或间接作用（改善土壤理化 性质，提高土壤肥力，促进微生物和植物
的生长）而修复土壤污染的过程。
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。
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。
石油污染土壤修复技术研究展 望：
石油污染土壤综合修复技术的开发
完善石油污染土壤修复的工程设计 修复石油污染土壤的新型功能材料 的开发与利用 加大分子生态学技术在石油污染土 壤修复中的应用
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。 • 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（焦海华，12年)。
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。
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。
• 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。
石油在土壤中的迁移转化 及修复研究
目录
石油简介 石油进入土壤的途径 石油在土壤中的迁移转化 石油的危害 石油污染土壤的治理修复
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。
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。
它们很少受到光照的影响而发生光解。
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，当分子量超过500一600，一般不作为微生物
主要类型：
投菌法
修 复 方 法
原位修复
生物培养法 生物通风法 土地耕作法 堆肥法 预制床法 生物反应器法
异位修复
厌氧生物修复法
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
植物修复：
• 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
石油在土壤中的迁移：
石 油 在 土 壤 中 的 状 态
迁移态 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 散运动 逸散于气态环境中可由空气携带漂 移,漂移过程中易于吸附在大气的粉 尘上,随着粉尘的降落而进入远离污 染源的地表土壤,使污染物发生长距 离的迁移 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。
件。（焦海华等，12年）
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。
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
生物修复法：
微生物修复
植物修复 动物修复
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。
菌株的生理生化特性与菌株对石油 烃的降解能力：
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
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。