原油中不同生物標志物的生物降解性及其在評價溢油海岸線生物修復效果中的應用研究.pdf

1、隨著世界對石油及其制品日益增長的需求，在海上開采、運輸、裝卸以及利用石油過程中溢油事時有發(fā)生。溢油污染對海洋環(huán)境、生態(tài)、資源、經(jīng)濟及人類生產(chǎn)生活等造成了巨大的影響。生物修復具有高效、費用低廉、無二次污染等優(yōu)點，已成為現(xiàn)場去除石油烴污染物的重要選擇途徑。石油進入海洋環(huán)境后，受風、浪、海流、光照、氣溫、水溫和生物活動等的影響，無論在數(shù)量上、化學組成上、物理性質及化學性質等方面都隨著時間不斷地發(fā)生變化，導致污染石油的濃度分布極不均勻，進而導致

2、對溢油生物修復效果的評價變得困難。 本研究主要是基于溢油污染生物修復過程中缺乏石油烴生物降解定量評價方法這一現(xiàn)實問題，在實驗室和現(xiàn)場模擬實驗，考察不同油品中生物標志物的生物降解性，篩選出可用于現(xiàn)場生物修復的生物標志物，確定適合現(xiàn)場應用的評價生物降解效果的方法，并應用該方法定量評價溢油污染海岸線現(xiàn)場生物修復試驗過程中添加高效石油烴降解菌劑和添加營養(yǎng)鹽等措施對強化污染物生物降解作用的效果。本論文不僅對科學評價生物修復過程中生物強化

3、和生物刺激的作用效果具有重要的理論意義，而且可為促進石油污染海岸線生物修復技術的形成和大范圍推廣使用提供重要的應用基礎。主要研究結果如下： 1)通過室內微生物降解模擬實驗，考察了具有不同密度和不同濃度的原油中類異戊二烯類、甾萜類和取代多環(huán)芳烴類生物標志物組分的生物降解性。結果表明，在60天的降解時間內，三種原油B234-1、BXPT和S236-1中類異戊二烯類生物標志物姥鮫烷/植烷都發(fā)生了明顯降解，降解率分別在I5％～96％和

4、20％-75％，姥鮫烷/植烷降解率隨原油的密度增人而減??；而不同油品中姥鮫烷/植烷發(fā)生明顯降解的階段不同，對于輕質原油B234-1和BXPT，其姥鮫烷/植烷組分在實驗初期(前20天)沒有發(fā)生明顯降解，實驗中后期(20～60天)才開始被生物所利用；而對于重質原油S236-1，其姥鮫烷/植烷在生物降解初期就發(fā)生了顯著降解。在整個室內實驗周期內，甾萜類生物標志物沒有發(fā)生明顯生物降解。一取代二苯并噻吩(C1-DBT)同分異構體的相對分布也指示原

5、油發(fā)生了明顯生物降解作用。另外，不同油濃度下BXPT原油中各類生物標志物的生物降解性有所不同，對于姥鮫烷/植烷，低油濃度(0.5～1.0g/L)時降解率較高，都在97％以上，高油濃度(5.0～20.0g/L)時降解率相對較低，只有60％左右；而藿烷類生物標志物在不同油濃度條件下均沒有發(fā)生明顯降解；取代多環(huán)芳烴類相對分布也發(fā)生了明顯變化。實驗室內原油生物降解實驗表明，可以甾萜類化合物C30-17α(H)，21β(H)-藿烷(C30-藿烷)

6、作為評價生物修復效果的生物標志物。 2)通過溢油污染生物修復中試現(xiàn)場實驗，考察了BXPT原油中類異戊二烯類、甾萜類和取代多環(huán)芳烴類生物標志物組分的生物降解性。結果表明，在120天實驗周期內，姥鮫烷/植烷都發(fā)生明顯降解，降解率在10-50％之間；而甾萜類化合物C30-藿烷沒有發(fā)生明顯降解；同時分析了烷基化多環(huán)芳烴的相對分布變化，可以用其比值區(qū)別生物降解作用?，F(xiàn)場試驗中，可以通過C30-藿烷校正后石油烴組分的一級降解常數(shù)，結合一取

7、代多環(huán)芳烴(C1-DBT)同分異構體問的相對分布評價生物修復效果。 3)以C30-藿烷，并結合一取代多環(huán)芳烴(C1-DBT)同分異構體間的相對分布，通過溢油污染海岸線現(xiàn)場生物修復試驗，評價了添加水溶性肥料、緩釋性肥料和添加石油烴降解菌劑對粗砂-鵝卵石基質和細-中砂基質中石油烴生物降解的強化作用。結果表明，無論粗砂-鵝卵石基質還是細-中砂基質，同時添加緩釋性肥料和石油烴降解菌劑的修復效果最好，分別為溢油對照的2.8倍和2.5倍，