化工场地污染土壤中六六六的生物强化修复研究

摘要

六六六(HCHs)是持久性有机污染物之一，易在土壤中积累、残留。中国化工污染场地数量多、污染重，已经停产的六六六生产企业原厂区内土壤污染严重，HCHs污染场地备受土壤修复工作者的关注。微生物修复被认为是消除土壤中HCHs的有效方法，笔者曾尝试从污染土壤中筛选HCHs降解菌，但经过几轮驯化后发现其降解效果并不理想，故购买了高效降解菌剂进行HCHs的降解研究。
　　本研究对南宁某化工污染场地土壤的HCHs进行生物强化修复。通过室内培养实验优化微生物降解条件，并在化工污染厂区内进行了原地异位中试实验，研究了两种不同充氧方式（强制通风和定期翻堆）下外源微生物对化工场地污染土壤中HCHs的消解，并从修复过程土壤微生物群落代谢活性、碳源利用和酶活性变化等角度初步探讨微生物修复机理，旨在为化工污染场地土壤修复工程提供技术参数和实践支撑。主要研究结果如下:
　　(1)建立了土壤HCHs的测定方法和条件。根据所研究场地土壤中HCHs的污染情况，通过分析比较各种检测方法，本实验确定采用超声波提取法和气相色谱石英毛细管柱分离、ECD检测器检测的方法。结果表明:在该条件下土壤样品中HCHs的四种异构体的色谱峰分离较好，加标回收率在75.6％～118.8％之间，相对标准偏差为0.7％～7.8％。该方法准确、灵敏度高。
　　(2)采用室内培养方法研究了不同菌剂投加量、不同水分含量对土壤中HCHs的消解效果影响。结果表明:培养14d后，与未添加菌剂的土壤相比，添加外源菌均显著降低了土壤中HCHs的含量，其中投加量为0.3％和0.5％时消解率分别达到了24.8％和29.6％，但两者差异不显著。选定投加量为0.3％，当含水率为30％时对HCHs的消解效果最好，消解率达到27％。
　　(3)采用生物堆的方法研究了中试规模外源菌作用下强制通风和定期翻堆两种不同充氧方式下外源微生物对六六六(HCHs)的消解效果及修复过程中土壤理化指标的变化。结果表明:经过63d的运行，强制通风处理土壤中总HCHs、α-HCH、β-HCH的消解率分别达到了48％、61％和35％，定期翻堆处理消解率分别达到了71％、82％和45％，定期翻堆效果优于强制通风。
　　(4)中试修复过程中两处理土壤中的细菌数量，过氧化氢酶、脲酶、脱氢酶活性较0d均提高，总体上定期翻堆处理高于强制通风处理。两处理土壤中三种酶活性均与土壤中HCHs残留量负相关，脱氢酶活性相关性显著，土壤中酶可促进HCHs的消解。
　　(5)中试修复过程中两处理的微生物活性较0d均提高，定期翻堆高于强制通风。修复过程中微生物优先利用的碳源类型发生改变，但两处理间无显著差异。系统运行结束后两处理优先利用的碳源类型为酯类＞氨基酸类＞酸类，定期翻堆处理均匀度指数E、丰富度指数S、优势度指数D、McIntosh指数均高于强制通风处理，差异显著。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 六六六概述

1．1．1 六六六的结构与性质

1．1．2 六六六的生产和场地污染状况

1．1．3 六六六的危害

1．2 六六六污染场地修复技术概述

1．2．1 物理修复

1．2．2 化学修复

1．2．3 生物修复

1．3 六六六污染场地生物修复技术

1．3．1 六六六的生物降解途径

1．3．2 六六六微生物修复的影响因素

1．3．3 六六六污染场地微生物修复实例

1．4 生物修复对土壤微生物和酶活性的影响

1．5 研究思路、内容及技术路线

1．5．1 研究思路、内容

1．5．2 技术路线

2．1 引言

2．2 实验材料与设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验试剂及设备

2．3 实验方法

2．3．1 菌剂不同投加量对土壤中HCHs消解效果

2．3．2 不同水分含量对土壤中HCHs消解效果

2．4 测定指标与方法

2．4．1 土壤理化性质的测定

2．4．2 土壤中六六六残留的测定

2．5 结果与分析

2．5．1 土壤中HCHs测定方法的确定

2．5．2 菌剂不同投加量对HCHs消解效果

2．5．3 不同水分含量对HCHs消解效果

2．6 讨论

第三章 外源微生物强化修复在化工污染场地的应用研究

3．1 引言

3．2 实验材料与设备

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验试剂及仪器

3．3 实验方法

3．3．1 生物堆构建

3．3．2 土壤样品采集

3．4 分析指标与方法

3．4．1 土壤理化指标的测定

3．4．2 HCHs浓度的测定

3．5 结果与分析

3．5．1 两处理对土壤物理化学指标的影响

3．5．2 HCHs的消解情况

3．6 讨论

4．1 引言

4．2 实验材料与仪器

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验试剂与仪器

4．3 分析指标与方法

4．3．1 土壤细菌数量的测定

4．3．2 土壤过氧化氢酶活性的测定

4．3．3 土壤脱氢酶活性的测定

4．3．4 土壤脲酶活性的测定

4．3．5 土壤微生物功能多样性的测定

4．4 数据处理

4．5 结果与分析

4．5．1 修复过程土壤细菌数量的变化

4．5．2 土壤中过氧化氢酶活性的变化

4．5．3 土壤中脲酶活性的变化

4．5．4 土壤中脱氢酶活性的变化

4．5．5 土壤中酶活性与HCHs残留量的相关性

4．5．6 对土壤微生物碳源代谢的影响

4．6 讨论

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文