海面溢油綜合生物修復(fù)劑的制備及其強(qiáng)化海面溢油修復(fù)效果評價(jià).pdf

1、隨著海上石油運(yùn)輸和海上石油開采量迅速增加，海上溢油事故也不斷增多，溢油已經(jīng)成為最嚴(yán)重的海洋生態(tài)災(zāi)害之一。高效、經(jīng)濟(jì)的海上溢油污染治理技術(shù)是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。生物修復(fù)技術(shù)具有成本低、無二次污染等特點(diǎn)，在溢油污染海岸線、潮間帶等場地已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。而接種石油烴降解菌、投加營養(yǎng)劑和添加表面活性劑等已成為強(qiáng)化溢油污染修復(fù)的重要技術(shù)手段，但在海面溢油修復(fù)過程中，上述生物修復(fù)劑往往在風(fēng)、浪、潮汐等作用下被海水高度稀釋而擴(kuò)散流失，不僅不能有效促

2、進(jìn)石油污染物的降解，而且會導(dǎo)致局部海水富營養(yǎng)化等二次污染。
　　針對生物修復(fù)劑在海面溢油應(yīng)用時(shí)所面臨的局限，特別是投加營養(yǎng)劑和表面活性劑在海洋環(huán)境中快速流失等突出問題，本論文擬研制一種由高效石油烴降解菌、營養(yǎng)劑以及生物表面活性劑組成的“三合一”的海面溢油綜合生物修復(fù)劑，該產(chǎn)品為密度略小于海水、具有親油界面的微膠囊，不僅能夠漂浮在海面和吸附在油污染物上，而且能緩釋營養(yǎng)劑和生物表面活性劑，使得油污染物乳化分散并為石油烴降解菌提供長久充

3、足的營養(yǎng)劑，以有效提高海面溢油生物修復(fù)效率。本論文從石油烴降解菌、營養(yǎng)劑和生物表面活性劑三者之間的匹配性入手，不僅探討了生物表面活性劑和營養(yǎng)劑促進(jìn)石油降解菌降解原油的作用機(jī)理，為三者復(fù)配包埋提供了理論依據(jù)，而且開發(fā)出了微膠囊狀“三合一”的綜合生物修復(fù)劑的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制備工藝，并通過室外溢油模擬試驗(yàn)，考察了該綜合修復(fù)劑在海面溢油治理中的應(yīng)用效果，為生物修復(fù)技術(shù)在海面溢油的應(yīng)用提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。論文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）海面溢

4、油綜合生物修復(fù)劑中高效石油降解菌、生物表面活性劑以及營養(yǎng)劑的選擇及三者之間配伍性研究
　　分別以正十八烷（n-C18）和高密度原油QHD32-6FPSO為單一碳源，篩選出高效石油烴降解菌，同時(shí)應(yīng)用紙片擴(kuò)散法研究了生物表面活性劑鼠李糖脂對所選育的石油烴降解菌的毒性作用，并且考察了水溶性有機(jī)營養(yǎng)鹽對所選育的石油烴降解菌生長的影響。結(jié)果表明，銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）PS-1、威尼斯不動桿菌（Acine

5、tobacter venetianus）TJ-2和蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)O-1-1對十八烷和原油的乳化降解作用較好，鼠李糖脂在0~500 mg/L濃度范圍內(nèi)未對三株菌產(chǎn)生抑制作用，并對原油具有良好的增溶乳化作用，同時(shí)水溶性有機(jī)氮源酵母粉和磷源甘油磷酸鈉都能顯著促進(jìn)這三株菌的生長。所以選擇上述三株石油烴降解菌、鼠李糖脂和酵母粉及甘油磷酸鈉作為制備“三合一”綜合生物修復(fù)劑中的菌劑、乳化劑和營養(yǎng)劑。
　　進(jìn)一步研

6、究表明，鼠李糖脂對石油烴降解菌生長的影響與鼠李糖脂的濃度和降解菌的種屬密切相關(guān)。當(dāng)鼠李糖脂濃度當(dāng)?shù)陀谄渑R界膠束濃度（CMC）時(shí)，鼠李糖脂能夠通過降低水/n-C18間的界面張力，大大增大n-C18在水中的表觀溶解度，提高三株菌菌體細(xì)胞表面疏水性而增強(qiáng)菌體細(xì)胞表面與n-C18的黏附作用，從而促進(jìn)三株菌對正十八烷的生物降解；在鼠李糖脂濃度大于CMC時(shí)，鼠李糖脂能夠通過膠束增溶作用增大正十八烷在水中的表觀溶解度，并作為共代謝底物促進(jìn)了威尼斯不動

7、桿菌(A. venetianus) TJ-2和蠟狀芽孢桿菌(B. cereus) O-1-1對n-C18的降解，但高濃度鼠李糖脂被銅綠假單胞菌(P. aeruginosa) PS-1優(yōu)先利用，形成競爭性碳源從而抑制了該菌株對n-C18的降解。
　　（2）基于微膠囊技術(shù)的“三合一”綜合溢油生物修復(fù)劑的制備和性能評價(jià)
　　以海藻酸鈉為微膠囊壁材，以所制備的微膠囊的密度、包埋率、載樣量、營養(yǎng)鹽的緩釋效果為評價(jià)指標(biāo)，比較了銳孔凝固浴

8、法和水油乳化法制備微膠囊生物修復(fù)劑的適用性，結(jié)果表明，水油乳化法對氮、磷營養(yǎng)劑的包埋率較低，僅分別為為1.6％和為13%，不適用于綜合生物修復(fù)菌劑的制備。銳孔凝固浴法所制備的微膠囊直徑平均為3mm；密度小于海水，石油烴降解菌的包埋率達(dá)到58%，氮和磷營養(yǎng)劑的包埋率分別達(dá)到98%和38%；氮和磷營養(yǎng)劑的載藥量分別為8.5%和磷為3.6%，且營養(yǎng)劑緩釋時(shí)間可維持24h，初步滿足海面溢油綜合生物修復(fù)劑的要求。
　?。?）綜合生物修復(fù)劑強(qiáng)

9、化水面溢油修復(fù)效果評價(jià)
　　通過室外溢油修復(fù)模擬試驗(yàn)，考察所制備的綜合修復(fù)劑強(qiáng)化水面溢油修復(fù)效果實(shí)驗(yàn)，以未添加綜合修復(fù)劑的溢油體系為對照。結(jié)果表明，在14d的修復(fù)時(shí)間內(nèi)，與對照體系相比，添加綜合生物修復(fù)劑體系中氮和磷營養(yǎng)劑含量維持在較高水平，且C/N/P為200:10:1，滿足石油降解菌對營養(yǎng)物的需求；且該體系中異養(yǎng)菌總數(shù)和石油降解菌總數(shù)較對照體系平均高2個(gè)數(shù)量級；總石油烴降解率達(dá)到31.0%，較對照體系提高11.0%，烷烴和芳烴