分散剂作用下溢油乳化和生物降解效果研究

摘要

分散剂在海洋溢油污染的应急处理中得到广泛应用，其对溢油的乳化效果受盐度、温度、pH、海洋水动力、油品风化程度等诸多因素的影响，且在实际溢油处理中经常存在过量投加分散剂的现象。事实上，分散剂只是将油乳化并分散至水体中，并没有完全消除溢油，溢油的最终去除还是要依赖降解石油微生物的作用。因此，研究投加分散剂对溢油的乳化及生物降解的影响具有重要的意义。
　　本文选用轻质原油和重质原油模拟溢油污染，首先探讨了分散剂投加量、环境条件（水体盐度、温度、pH、混合能量）和原油风化程度对溢油乳化率的影响，并应用Plackett-Burman(PB)和Box-BehnkenDesign(BBD)试验设计对这些影响因素进行优化，获得原油的最优乳化条件;其次，选取富集驯化后的石油降解混合菌作为生物降解的菌种，通过批量摇瓶实验研究了分散剂投加量对原油生物降解的影响;并探讨了添加营养盐以及不同营养盐类型和不同营养盐配比对分散剂乳化后原油生物降解的影响。得出结论如下:
　　(1)原油的乳化效果因其本身物理性质不同而略有不同，轻质原油比重质原油更容易被乳化。
　　(2)在单因素作用下，20％～30％的分散剂投加量、30‰盐度、较高的温度、中性pH、高强度混合能量以及低风化程度均有利于分散剂乳化原油，且可达到分散剂乳化标准（10min乳化率＞20％）。
　　(3)不同因素相互作用下，原油风化程度、分散剂投加量、混合能量、盐度成为乳化率的显著性影响因素，其影响程度按这个顺序依次减小，且最优操作条件为:风化程度0％，投加量28.90％，混合能量150rpm/min，盐度31.27‰，此时乳化率可达42.20％。
　　(4)投加分散剂有利于微生物的生长繁殖和原油的降解，但不是投加量越多越好。投加量为10％时，对微生物的生长繁殖促进作用不明显，原油降解率为37.58％;投加量为40％时，不利于微生物的生长繁殖，原油降解率仅有27.32％，还不如未投加分散剂时的原油降解效果（降解率为28.04％）;分散剂投加量为20％和30％时，促进微生物的生长繁殖，对原油的降解最有利，其降解率分别可达44.61％和42.90％。
　　(5)添加营养盐可以显著提高分散剂乳化后原油的生物降解速度。不同形式的营养盐下，分散剂乳化后原油的生物降解效果略有不同，其中，无机氮源比有机氮源更容易被微生物利用，硝态氮比铵态氮更容易被微生物利用，此时微生物的量最大，原油的生物降解效果最好。营养盐存在一个广泛的浓度范围可提高分散剂乳化后原油的生物降解，当固定P浓度为2mg/L，N/P为6∶1或者8∶1时，微生物的增殖以及对原油的降解速率都较高，原油降解率分别可达78％和70.26％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 石油对海洋的污染

1．1．1 海洋石油污染物的来源

1．1．2 石油污染物的性状及在海洋中的归宿

1．1．3 海洋石油污染的危害

1．1．4 海洋石油污染的处理方法

1．2 石油污染环境的生物修复法

1．2．1 石油污染生物修复法概述

1．2．2 投加高效石油降解微生物

1．2．3 投加生物柴油

1．2．4 添加营养盐

1．3 分散剂在溢油污染处理中的应用

1．4 本论文研究目的及主要内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 主要内容

第2章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验仪器与试剂

2．1．2 实验材料及性质

2．1．3 微生物的培养及菌悬液的制备

2．2 检测项目及实验方法

2．2．1 乳化率测定的原理及方法

2．2．2 原油测定的原理及方法

2．2．3 微生物量的测定

2．2．4 盐度与pH的测定

第3章 溢油乳化率影响因素研究

3．1 分散剂投加量对乳化率的影响

3．2 环境因素对乳化率的影响

3．2．1 盐度对乳化率的影响

3．2．2 温度对乳化率的影响

3．2．3 pH对乳化率的影响

3．2．4 混合能量对乳化率的影响

3．3 原油风化程度对乳化率的影响

3．4 本章小结

第4章 原油乳化率显著影响因素筛选及条件优化

4．1 Plackett-Burman设计法筛选显著因素

4．2 Box-Behnken Design法获取乳化率最佳条件

4．3 本章小结

第5章 分散剂作用下溢油的生物降解研究

5．1 分散剂投加量对原油生物降解的影响研究

5．1．1 实验设计

5．1．2 实验结果

5．1．3 生物降解动力学

5．2 添加营养盐对分散剂乳化后原油生物降解的影响研究

5．2．1 实验设计

5．2．2 实验结果

5．3 不同营养盐类型对分散剂乳化后原油生物降解的影响研究

5．3．1 实验设计

5．3．2 实验结果

5．4 不同营养盐配比对分散剂乳化后原油生物降解的影响研究

5．4．1 实验设计

5．4．2 实验结果

5．5 本章小结

第6章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

攻读学位期间发表论文

致谢