生物碳固定化微生物修复海水石油污染

摘要

随着海底及海岸带石油的不断开采,由钻井漏油、输油线漏油等问题造成的环境污染尤其是海水石油污染越来越突出,给海洋环境及人类的生存发展带来了极大的困扰,同时也造成了资源的极大浪费。石油污染的治理历经演变,目前主要是三种方法,物理法、化学法及生物法。
　　传统的物理法,例如围油栏、吸油材料和撇油器等器材的使用,需要耗费大量的人力、物力和财力,虽然可以清除表面大部分的石油并且能够在较短时间内避免对海水、生物等造成进一步的伤害,但治理成本较高,难以彻底清除海水表面的浮油及溶于海水的一小部分石油;化学法主要是化学分散剂的使用,能够增加石油与海水的接触面积,加速石油的乳化,促进微生物的降解,但是化学分散剂本身就具有一定的毒性,除了对海洋中生物以及人类的健康造成影响外,还会对海洋环境造成二次污染,增加石油污染治理的难度;生物法是近年来重点研究及推广的治理措施,主要是利用微生物来降解海水中的石油,这样既降低了治理成本,又可以安全无二次污染的降解石油,因此本文采取生物法研究海水石油污染的治理。
　　本文主要研究寻求一种适合海洋环境的环境友好型的固定化菌剂来修复海水的石油污染,主要包括固定化载体的筛选、石油降解菌的筛选、菌剂降解石油效果实验及降解条件的优化。主要研究结果如下:
　　松针、草及玉米芯三种作物秸秆制备的生物碳在人工海水中的漂浮性质不同。三种制备温度相同的生物碳的漂浮率P大小为:P松针碳>P玉米芯碳>P草碳。同时还对不同粒径大小的三种碳进行了漂浮实验,三种碳都显示出粒径越大漂浮率越大的性质。为了更精确地找出最适生物碳,将漂浮率最好的松针碳再按制备温度的不同加以区分,制备温度分别为300、400、500℃,结果发现,制备温度为400℃时的松针碳的漂浮率最大。因此,本文实验采取的生物碳为400℃下制备的粒径最大(未过30目筛)的松针碳。
　　由于本文采取载体固定菌形成菌剂的方法投入海水中,因此研究了松针碳的吸附性质,主要是对石油和降解菌的吸附。结果发现,松针碳的吸附性质非常好,最大能吸附质量五倍于自己的石油,并且碳由于吸附石油而聚在一起形成球状混合物漂浮于表面,非常便于取出,提出油碳比与吸附比之间的关系,吸附比用于表示每克碳的吸附能力大小,油碳比越大,吸附比越大,最大能到5;固定菌的能力最大吸附量能达到总菌数的80％。
　　为了确定适合海水环境的能够降解石油的菌种,将实验室现存土壤中筛选出的几株耐盐菌接入海水原油培养基中进行筛选,经过一周的降解,降解率最大的为1号——枯草芽孢杆菌,一周降解率达30%,并且一周的生长情况最好,数量达到了2×108cfu/ml。
　　基于松针碳的吸附能力,制备了菌剂,用于降解海水石油模拟实验,一周的降解率最高达40%,最佳降解投加量为每100ml海水原油(1%)培养基0.5g菌剂;通过对石油四组分的分析,得出饱和烃降解最多,其次是芳香烃,胶质与沥青质则降解很少;然后通过长达五周的降解实验得出最佳降解时间,能吸附99%的石油,降解率在第五周高达70%。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1 海水石油污染

1.2 海水石油污染修复方法

1.3 海水石油污染生物修复技术的发展

1.4 生物碳固定化微生物修复技术的优势

1.5 论文的立题依据与研究内容

第二章 生物碳与石油降解菌的筛选

2.1 引言

2.2 仪器与试剂

2.3 实验方法

2.4 结果与分析

2.5 小结

第三章 松针碳吸附性质

3.1 引言

3.2 仪器与试剂

3.3 实验方法

3.4 结果与分析

3.5 小结

第四章 固定化微生物对海水石油污染的修复

4.1 引言

4.2 仪器与试剂

4.3 实验方法

4.4 结果与分析

4.5 小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 主要创新点与意义

5.3 不足之处与展望

参考文献

致谢