石油污染土壤中多环芳烃类物质的分析及降解研究

摘要

该文以16种多环芳烃(其中有15种是美国国国家环保局优选污染物)为检测对象,建立了一套分析土壤中多环芳烃的前处理方法和气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析方法.并利用酵母菌,采用生物反应器技术对模拟长期风化的石油污染土壤进行了降解.该实验以1:1的正己烷和二氯甲烷的混合溶液作为溶剂对石油污染土壤进行索式提取.样品通过层析柱时,用16mL正己烷淋洗脂肪烃组分,18mL1:1的正己烷和二氯甲烷的混合溶液淋洗多环芳烃组分.利用Hewlett-Packard 6890GC-5971 MSD对多环芳烃进行分析,采用的色谱柱是HP5-MS(60m×0.25mm×0.25μm).对多环芳烃在GC-MS上的色谱条件进行了优化:进样口温度:300℃;检测器温度:320℃;进样量:1μl;载气:氦气;载气流量:1mL/min,溶剂延迟10min.程序升温:初温为50℃(恒温1min),以15℃/min升温速率升至170℃(恒温2min),以8℃/min升至220℃,再以3℃/min升温速率升至300℃(恒温9min).在最佳测定条件下,16种多环芳烃回收率均能达到72％以上,相对标准偏差为4.2％-7.5％.进行微生物降解实验时,对酵母菌降解石油污染土壤的最佳操作条件进行了优化:含水率为50％,pH值为7,营养盐投放比例C:N:P=100:5:1,酵母菌投加量1％4000 rpm离心所得菌体,温度为28℃,不用额外供氧,不需添加表面活性剂.在最佳条件下,利用酵母菌降解石油污染土壤,30天以后原油去除率为38.78％.用GC-MS分析测定后,结果表明:石油中的脂肪烃降解速率很快,在10天内从C<,13>-C<,31>的正构烷烃均能得到有效降解;2-3环的多环芳烃降解效果明显,其中phenantherene的浓度由起始0.2742mg/g经30天生物降解后降到0.0192mg/g以下.由于样品中4环的多环芳烃很少,因此无法判断酵母菌对其降解能力;对多环芳烃的降解顺序是从低环到高环.

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1石油及石油污染简介

1.1.1石油简介

1.1.2石油污染

1.2多环芳烃概述

1.2.1多环芳烃的来源

1.2.2多环芳烃在环境中的分布

1.2.3多环芳烃的毒性

1.2.4多环芳烃的环境行为研究

1.2.5多环芳烃的国内外分析手段简介

1.3生物修复技术处理石油污染土壤简介

1.3.1生物修复技术的分类及特点

1.3.2影响生物修复技术的主要因子

1.4本课题研究内容及创新点

第二章实验部分

2.1仪器和试剂

1.仪器

2.试剂

2.2石油污染土壤重量法提取技术

2.2.1标准方法

2.2.2改进方法

2.3柱层析法处理石油提取物

2.3.1硅胶的处理

2.3.2层析柱的填装

2.3.3多环芳烃标样的层析处理

2.3.4石油提取样品的层析处理

2.4 GC-MS法测定多环芳烃的色谱条件

2.5酵母菌的培养方法

1.配制培养基

2.酵母菌的接种与培养

2.6生物反应器处理石油污染土壤方法

1.添料投加方法

2.运行条件

第三章GC-MS法测定多环芳烃

3.1色谱条件的选择

3.1.1柱温的影响

3.1.2进样口温度对灵敏度的影响

3.1.3检测器温度对灵敏度的影响

3.1.4载气流量的影响

3.1.5质谱测定

3.2标准曲线、检出限

1.标准溶液系列的配制

2.标准曲线

3.线性方程和相关系数

4.检测限

3.3回收率和精密度的测定

3.3.1淋洗溶剂的选择

3.3.2淋洗溶剂体积的确定

3.3.3 16种PAHs的回收率和精密度的测定

第四章石油污染土壤中PAHs的分析与降解

4.1条件优化实验

4.1.1含水率对酵母菌降解石油污染土壤的影响

4.1.2 pH对酵母菌降解石油污染土壤的影响

4.1.3营养盐对酵母菌降解石油污染土壤的影响

4.1.4氧源对酵母菌降解石油污染土壤的影响

4.1.5表面活性剂对酵母菌降解石油污染土壤的影响

4.1.6酵母菌投加量对降解石油污染土壤的影响

4.2酵母菌降解石油污染土壤实验

4.2.1脂肪烃降解情况

4.2.2多环芳烃降解情况

第五章结论

参考文献

附表16种多环芳烃结构式

致谢