以贝壳粉为载体的海洋溢油修复剂的制备研究

摘要

生物修复法因对环境无二次污染，在海洋溢油事故发生后被广泛使用，采用投加营养盐（生物刺激）和石油烃降解菌（生物强化）的方式可促进海洋溢油的降解。但是天然海洋环境是一个开放的系统，投加的营养盐和降解菌易被稀释并流失，难以达到理想的降解效果，而将营养盐和降解菌附着于载体上有助于提高降解效率。贝壳粉作为一种天然的生物碳酸钙材料，孔隙率和比表面积较大，吸附能力佳，可将油膜分散为油滴，且不易被降解，原料易得，是理想的生物修复剂负载材料。因此，本文的目的是开发一种以贝壳粉为载体的新型溢油修复剂，并为海洋废弃资源的循环使用提供一种新思路。论文得到的结论如下: 通过逐级驯化的方式从取自天津京门码头、近国家海洋博物馆和永定洲公园某近岸滩涂的天然海水和沉积物中筛选石油烃降解菌，并探明降解菌的最适培养条件(N、O)。利用摇瓶实验，测定低氮(C(NH4+-N)=0.13mg/L)、中氮(C(NH4+-N)=10.7mg/L)和高氮(C(NH4+-N)=21.3mg/L)条件下，石油烃降解7d后的降解率，分别为6.44％、5.88％和2.85％。采用不充气和充气的方式探讨溶氧对降解的影响，发现在实验结束时(34d)，充气有菌组的降解率(21.19％)明显高于不充气有菌组(7.84％)，溶氧促进了石油烃的降解。因此，当NH4+-N的浓度为0.13mg/L，充气条件下，降解菌在短期内(7d)的降解率最高。 利用摇瓶实验探讨贝壳粉和油的相互作用，分别观察人工海水(盐度25)和淡水、振荡和静置的情况下的变化，发现在海水和振荡同时作用时，贝壳粉和油混合体系中才会有聚合物的产生，因此盐度和扰动能是影响贝壳粉与油作用的重要因素。接着在0.1％(m/v)的油分别和0.05％、0.1％、0.2％(m/v)的贝壳粉组成的混合体系中，观察生成聚合物的形态和测定生成的油滴-颗粒物聚合物(oil droplet-particle aggregates，OPAs)的量，发现OPAs的形态是最为常见的多液滴状且当贝壳粉和油的质量比为1∶1时，生成的OPAs的量最多，达71.3％。 将菌液以6％的接种量加入不同浓度的贝壳粉溶液中，采用活菌计数法计算贝壳粉吸附的菌数，得到贝壳粉吸附的菌量为1.8×1010CFU/g。 在NH4+-N的浓度为10.7mg/L和贝壳粉与油等比例加入并持续充气下，探讨贝壳粉的加入对溢油的修复效果。结果表明:有菌组、有菌氮磷组、有菌贝壳粉组和有菌贝壳粉氮磷组的降解率分别为3.11％、13.47％、30.44％和42.51％。，贝壳粉组中的石油烃降解率高于无贝壳粉组。因此富含氮磷营养盐的贝壳粉的投加极大地促进了溢油的降解。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1．1海洋溢油污染现状

1．1．2海洋溢油危害

1．2溢油在海洋中的存在形态

1．3海洋溢油污染的处置方法

1．3．1物理法

1．3．2化学法

1．3．3生物法

1．4海洋废弃物贝壳修复溢油的应用潜力

1．5．1研究内容及意义

1．5．2技术路线

2石油烃降解菌的筛选及培养条件的确定

2．1实验目的

2．2．1实验材料

2．2．2仪器

2．3方法

2．3．1石油烃降解菌的驯化

2．3．2降解菌的分离与纯化

2．3．3菌株的革兰氏阴阳性及扫描电镜观察

2．3．4菌株的扩培和混合菌的制备

2．3．5培养条件的确定

2．3．6分析方法

2．4结果与讨论

2．4．1海水和沉积物石油烃降解菌的驯化对比及pH变化

2．4．2石油烃降解菌的分离纯化结果

2．4．3菌株的革兰氏染色和扫描电镜结果

2．4．4无机氮含量对降解的影响

2．4．5溶氧对石油烃降解的影响

2．5小结

3以贝壳粉为载体的修复剂的制备和修复效果研究

3．1实验目的

3．2实验材料及仪器

3．3实验方法

3．3．1贝壳粉的制备及粒径的测定方法

3．3．2观测贝壳粉的沉降-I生的实验方法

3．3．3贝壳粉与原油相互作用实验方法

3．3．4贝壳粉吸附石油烃降解菌的实验方法

3．3．5贝壳粉对微生物降解风化原油影响的实验设计

3．3．6分析方法

3．4结果与讨论

3．4．1花蛤贝壳粉粒径及沉降特性

3．4．2贝壳粉与原油的作用

3．4．3贝壳粉对降解茵的吸附

3．4．4贝壳粉作为颗粒物分散剂对生物降解的影响

3．5小结

4 结论

4．1全文总结

4．2论文的创新点

4．3论文的不足之处

5展望

参考文献

7攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢