生物通风 法处理土壤石油污染.

四、修复前沿技术
1、生物通风的发展历史
发 展 史
1980年，美国Texas研究所最先认识到了 用土壤通风来促进石油有机物原位生物降 解的价值。 1989年美国Hill空军基地用SVE对其由 于航空燃料油泄漏引起的土壤污染进行 修复。 在1992-1995年期间，美国空军已 经在142个地点应用了生物通风技 术进行了土壤修复实验。 1995年以后，BV现场应用更加广泛，已 成为原位土壤修复技术中最为有效和流 行的一种方法。
降解有机物的微生物特性
微生物个体微 小，比表面积 大，代谢速率 快。 微生物种类繁 多，分布广泛， 代谢类型多样。
微生物繁殖快，易 变异，适应性强。
能合成降解酶， 体内具有调控 系统 — 质粒， 还具有共代谢 作用。
一、修复机理
石油烃
引起 微生物细胞膜通透性的增加 使之
细胞膜的基本功能丧失
改变
蛋白质的组成进而改变膜的结构
石油污染是指石油开采、输、 装卸、加工和使用过程 中，由 于泄漏和排放石油引起的污染。
生物通风技术简介
生物通风（bioventing） 又称土壤曝气，是基于改 变生物降解的环境条件而 设计的。它是原位生物修 复的一种方式。如图： 生物通风法处理对象的范 围较传统的SVE法，不仅 适用于处理小分子石油组 分，而且适用于修复原油 中重组分对土壤的污染， 该技术还可以大大降低抽 提过程中尾气的处理成本 。
没有或很少有二次污染
操作灵活，简便
2、生物通风技术修复效果的影响因素
影响生物通风技术的因素很多，除污染物本身的性 质外，还包括土壤的结构、环境因子以及微生物的性质 等。
包括土壤的气体渗透率、土壤含水率、 土壤的氧气含量、土壤温度、土壤pH、 土壤中营养物的含量和电子受体类型。 •污染物浓度
•可生物降解性
除了营养物 质外，其他 的环境因素 也经常成为 生物通风的 限制因素。
From:
石油污染生物降解—芳香烃的生物降解
芳香烃是重要的石油组分，是修复土壤污染应优先控制的污染物。其代 谢机理为芳香烃由加氧酶氧化为儿茶酚，二羟基化的芳香环再氧化，邻位 或间位开环。邻位开环生成已二烯二酸，再氧化为β-酮已二酸，后者再氧 化为三羧酸循环的中间产物琥珀酸和乙酰辅酶A。间位开环生成2-羟已二烯 半醛酸，进一步代谢生成甲酸、乙醛和丙酮酸。以上反应见下式：
石油污染生物降解—环烷烃的生物降解
环烷烃在石油馏分中占有较大比例，在环烷烃中又以环己烷和环戊 烷为主，没有末端烷基环烷烃，它的生物降解原理和链烷烃的次末端氧化 相似。首先混合功能氧化酶（羟化酶）氧化产生环烷醇，然后脱氢得酮， 进一步氧化得内酯，或直接开环，生成脂肪酸。以环已烷为例，其反应式 如下：
导致
同时 膜的屏障和能量转换功能被破坏 另外
还影响与膜结合或附着在膜上各种酶的活性
增加了膜的流动性
石油污染生物降解——芳香烃的生物降解 石油污染生物降解——环烷烃的生物降解 石油污染生物降解——直链烷烃的生物降解
二、生物通风技术的特征
1、生物通风技术的优缺点
优点
治理成本低 处理效果好
缺点
操作时间长，受到土柱 微生物类型的限制。 污染物的初始浓度很高 会对微生物有害作用。 不适用于处理低渗透率、 高含水率、高粘度的土壤。
组长：吴帝卿 组员：李嫚嫚 贺方路 熊申祎
石 油 烃 污 染 的 生 物 通 风 修 复
1
修复机理
2
修复技术特征
3
修复案例
4
修复前沿技术
输油管线腐蚀渗漏污染土壤和地 下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化， 导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物 能通过农作物尤其是地下水进入食物 链系统，最终直接危害人类。
2、生物通风影响因素和强化技术Байду номын сангаас研究
温度
氮源
添加营养物 质
实验和现场 应用都表明， 适当添加营 养物可以促 进生物降解
土壤湿度
实验室中的 研究表明， 土壤温度大， 则生物转化 率高。
加入优势菌
土壤中加入 石油降解优 势菌能大大 提高生物降 解速度。
在寒冷地区， 土壤温度成 为限制因素， 增加土壤温 度后可提高 生物降解性。
生物通风技术简介
生物通风是利用土壤中的微生物对不饱和区中的有机物进 行生物降解，而在毛细管区和保护区的土壤不受影响。可 采用向不饱和区注入空气（或氧气）、添加营养物（氮和 磷酸盐）和接种特异工程菌等措施来提高生物通风过程中 微生物的降解能力，空气的注入可以采用注射井或抽提井 ，采用抽提井的生物通风技术如下图所示：
土壤因素 污染物因素 微生物因素
土壤中石油污染物的生物降解与土壤中 可降解菌的含量有密切关系，土壤中加 入石油降解优势菌能大大提高生物降解 速度。
三、修复案例
生物通风技术在美国犹他州的空军基地的应用
1998年年底，美国犹他州某空军基地因航空发动机燃料 泄露，使0.4ha、深度达到15m的土壤受到污染，土中油的 浓度最高达到5000mg/kg。 为了处理约90t航空燃料油的泄漏造成的地下及地表土 壤的污染，应用了生物通风技术，在污染区块的土壤中打了 多口井，对应地安装鼓风机和抽真空机，将空气（空气中加 入氮、磷等营养元素，为土壤降解菌提供营养物质）强行注 入土壤中，然后抽出，大部分低沸点、易挥发的有机物直接 随空气一起抽出去除。而高沸点重组分的有机物主要是在微 生物的作用下，被彻底矿化为二氧化碳和水。 经过9个月的生物修复处理，共去除了62.6t的污染物， 经监测和研究发现，在去除的污染物中部分是由于微生物的 降解完成的，大约占去除污染物的15%～20%。这也说明 ，土壤中的微生物对燃料油也具有很大的降解活性。