石油污染的生态修复主题论文

海洋石油污染绝大部分来自人类活动，其中以船舶运输、海上油气开采，以及沿岸工业排污为主，由于石油产地与消费地分布不均，因此，世界年产石油的一半以上是通过油船在海上运输的，这就给占地球表面71%的海洋带来了油污染的威胁，特别是油轮相撞、海洋油田泄漏等突发性石油污染，更是给人类造成难以估量的损失。 1991年的海湾战争造成的输油管溢油，使200多万只海鸥丧生，许多鱼类和其它动植物也在劫难逃，一些珍贵的鱼种已经灭绝，美丽丰饶的波斯湾变成了一片死海，海洋石油污染对海洋生态系统的破坏是难以挽回的。海上溢油不仅破坏海洋环境，而且还存在发生火灾的危险，因此，一旦出现溢油事故，一方面要尽可能缩小污染区域，另一方面要迅速消除和回收海面上的浮油，处理溢油的一般方法，是用围油栅将浮油围住后，一边用浮油回收器进行回收，一边喷洒消油剂，使源油尽快形成能消散于水中的小油粒。多达几十万吨的溢油，一旦进入海洋将形成大片油膜，这层油膜将大气与海水隔开，减弱了海面的风浪，妨碍空气中的氧溶解到海水中，使水中的氧减少，同时有相当部分的原油，将被海洋微生物消化分解成无机物，或者由海水中的氧进行氧化分解，这样，海水中的氧被大量消耗，使鱼类和其它生物难以生存。 20世纪80年代以前．治理石油烃污染土壤还仅限于物理和化学方法，即热处理和化学浸出法。热处理法是通过焚烧或煅烧，可净化土壤中大部分有机污染物。但同时亦破坏土壤结构和组分，且价格昂贵而很难实施。化学浸出和水洗也可以获得较好的除油效果。但所用的化学试剂的二次污染问题限制了其应用。早在20世纪70年代。为了解决输油管线和储油罐发生故障漏油和溢油时土壤被石油污染的问题，美国埃索研究和工程公司就已经开始寻找清洁的生物解决方法，并且其实验室研究找到一种有效的“细菌播种法，开了生物修复石油污染土壤先河。上世纪80年代以来，污染土壤的生物修复技术越来越引起人们的关注．生物修复技术也取得了很大进步，正在逐渐成熟。而今，世界各国都开始采用生物的方法来修复石油污染，处于世界领先水平的有俄罗斯、丹麦、美国和德国的生物技术，北京大学环境学院作为国内先驱，已于上世纪90年代开始研究，其合作企业南洋东华生物公司已有成功的修复技术应用于世。生物修复是利用生物的生命代谢活动减少土壤环境中有毒有害物的浓度，使污染土壤恢复到健康状态的过程。国外微生物石油降解技术的应用，经过国内多家科研机构的研究证明，不如本土菌效果优越。而北京大学作为石油污染修复的先驱，其“BDB系列生物降解菌”已经开始在中国各大油田乃至世界他国油田发挥着功效。据相关人士介绍：原位处理方法是将受污染土壤在原地处理。处理期间．土壤基本不被搅动，最常见的就地处理方式是土壤的水饱和区进行生物降解。土壤修复分基本为三个阶段：BDB-n生物修复阶段、BDB-a生物修复阶段、植物修复阶段。(1)原位生物修复技术石油污染水体修复直接采用BDB-a生物降解菌修复，在污染区建池、防渗处理，阶段性定量投入BDB-a生物降解菌，污染水体被修复后COD、BOD等指标均得到控制，无论排海、回注最终达标准污染土壤经过南洋东华公司BDB菌处理过程中，所有多环芳烃的降解都很明显。但是，修复过程中，对于环境的温度较敏感。所以我们建议您在气温大于10℃的月份进行，且建议维持时间超过60天。(2)异位生物修复技术异位生物修复主要包括现场处理法、预制床法、堆制处理法、生物反应器和厌氧生物处理法；但是目前治理技术不断提高，由北京大学环境学院黄教授团队研究的生物修复技术尚处于世界领先水平，我们建议采用北京大学设计的场地生物反应发生器结合本土降解菌BDB修复。a．现场处理法近年来国外石油烃污染生物处理的研究很多，其中土壤耕作处理是现场处理土壤污染常用的方法。被污染的废物施在土壤上。通过施肥、灌溉和加石灰等管理措施，保持氧气、水分和pH的最合适值，并进行耕作以改善土壤的通气状况，确保在污染废物和下面土层中污染物的降解。降解过程所用的微生物多为土著微生物。但是要提高效果还需要引入驯化的微生物。b．预制床法现场处理中土壤耕作处理最大的缺陷是污染物可能从处理区迁移。预制床的设计可以使污染物的迁移量减至最小，因为它具有滤液收集和控制排放系统。预制床的底面为渗透性低的物质，如高密度的聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预制床上，通过施肥、灌溉，调节pH，有时还加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物的降解。与同一区域的原位处理技术相比，预制床处理对三环和三环以上的多环芳烃的降解率明显提高。c．堆制处理法土壤的堆制处理就是将受污染的土壤从污染地区挖掘起来，防止污染物向地下水或更大的地域扩散．运输到一个经过处理的地点(布置防止渗漏底，通风管道等)堆放，形成上升的斜坡，并进行生物处理。堆制法是生物修复技术中的一种新型替代技术。堆制处理过程对污染土壤中的多环芳烃降解，多环芳烃的降解随着苯环数的增加而降低。当多环芳烃的初始浓度提高约50倍时，除荧、蒽外，其他多环芳烃的降解随着污染浓度的提高而降低。d．厌氧生物修复法修复受石油烃污染土壤的研究已开发了生物堆层、堆肥及土壤泥浆反应器等好氧修复工艺，但分离获得某些降解菌时。一些降解菌伴有产生高生态风险的产物。最近的研究表明以厌氧还原脱氯为特征的厌氧微生物修复技术有很大的潜力。e．生物反应器法生物反应器法是将污染土壤置于一专门的反应器中处理。生物反应器一般建在现场或特定的处理区。通常为卧鼓形和升降机形，有间隙式和连续式两种。因为反应器可使土壤与微生物及其他添加物如营养盐，表面活性剂等彻底混合，能很好的控制降解条件，因而处理速度快，效果好。生物反应器处理的过程为：先挖出土壤与水混合为泥浆，然后转入反应器。为了提高降解速率，常在反应器先前处理的土壤中分离出已被驯化的微生物，并将其加入到准备处理的土壤中．(3)植物修复技术目前，对土壤有机污染的生物修复研究较多，但是，多集中在微生物作用上。事实上，植物对污染物的去除起着直接和间接的重要作用。植物生物修复是利用植物体内对某些污染物的积累、植物代谢过程对某些污染物的转化和矿化，植物根圈与根茎的共生关系增加微生物的活性的特点。加速土壤污染物降解速度的过程。植物修复的方式包括植物提取、植物降解和植物稳定化三种。植物提取是指利用植物吸收积累污染物，待收获后才进行处理。收获可以进行热处理，微生物处理和化学处理。植物降解是利用植物及相关微生物区系将污染物转化为无毒物质。植物稳定化是指植物在同土壤的共同作用下．将污染物固定，以减少其对生物与环境的危害。植物根际使土壤环境发生变化，起到了改善和调节作用，从而有利于污染物的降解。因此通过选择适当植物和调控土壤条件等手段．可以实现污染土壤的快速修复。植物生物修复是一项利用太阳能动力的处理系统．具有处理费用低，减少场地破坏等优点而受到普遍重视。据美国实践，种植管理的费用在每公顷200～1000美元之间．即每年每立方米的处理费为0．02～1．00美元．比物理化学处理的费用低几个数量级。 水体石油污染和土壤治理不同，水具有流动性，不及时处理会使污染范围以很快的速度不断扩大。因此．水体石油污染首先是控制污染然后再对污染水进行处理。而对收集上来的污水以及石油工厂排出来的石油污水采用生物处理法。生物处理法也称生化处理法。生物处理法是处理废水中应用最久、最广和相当有效的一种方法。它是利用自然界存在的各种微生物，将废水中有机物进行降解，达到废水净化的目的。而各地江河、海洋、湖泊，为避免生物入侵带来潜在危害，研究中建议采用本土微生物修复。同时，本土微生物的地域性优势表现明显。在中国，北京大学环境学院保存着百余种中国各大油田的样本菌株，可以为中国区域石油海上污染做出贡献。(1)海洋、江河、湖泊水体治理 对海洋、江河、湖泊石油污染治理，目前仅限于化学破乳、氧化处理方法进行分解处理和机械物理的方法进行净化吸附。清除海洋、江河、湖泊石油污染是非常困难的。防止油水合二为一的唯一选择是喷洒清除剂，因为只有化学药剂才能使原油加速分解，形成能消散于水中的微小球状物。清除水面石油污染还有一些物理方法，如用抽吸机吸油，用水栅和撤沫器刮油，用油缆阻挡石油扩散。英国有一位农场主发明了一种用机编禾草排治理石油污染的方法，不仅能防止石油在海中扩散，而且能吸收比自身质量多15倍的石油，可防止油轮流出的石油污染水岸，禾草中又以大麦秸秆治污最为有效。1992年，一艘油轮在舍德兰群岛附近失事后，在海上放置了22千米长的禾草排，从而保护了海滨浴场和渔场不致遭受污染。而俄罗斯莫斯科精细化工科学院的教授奥列格．乔姆金研制出了用农作物废料清除石油污染的全新方法。演示实验中，乔姆金在一盆水中挤了几滴重油，水盆中顿时漂起了一层薄薄的油花。紧接着乔姆金向水盆中撒人了一小撮稻米壳，几分钟后水盆中的油迹开始减少，二小时后水盆中的油迹完全消失了。(2)地下水体治理对地下水石油污染治理，采用水动力学方法，通过抽水井或注水井控制流场，可以防止石油和石油化工产品污染的进一步扩大，同时对抽取出来的受污染的地下水进行处理。近年来。臭氧氧化技术对石油污染的地下水处理取得了很大进展。经臭氧氧化反应后，水体中有机物种类增加，经过一定时间接触氧化反应后，苯系物和稠环芳烃类在水中的相对含量有较大幅度下降，但酯、醛、酮类和烷烃类在水中的相对含量却大幅上升。一般认为，水中芳香烃物质危害性较大，多具有较大的毒性和致癌性，而烷烃、酯类和其他低分子物质的危害性小得多。由上我们可以看出．臭氧氧化法是把危害性大的污染物转化为危害小的污染物．污染水体没有得到根本治理，因此臭氧氧化法与吹脱、活性炭吸附、生物氧化等处理方法配合使用，才能得到良好的处理效果。 然而，对当今的空气状态，大家有目共瞩，石油工业对空气的污染，危害已经相当明显。到目前为止，对于石油产品对空气污染还没有一种很好的治理方法，局限于采用控制油气排放等措施，如制定汽车尾气排放标准等．而具体的污染治理方法还有待于人类进行探讨和研究。石油对空气的污染仅限于其所含的具有挥发性的物质以及轻质石油产品了，而不像对于土壤和水体，石油中的粘稠胶体可以在这两者中成片成块的形成时间很长的污染。虽然如此，石油产品对空气的污染是非常严重的，对空气相对于水体更具有流动和扩散性，治理更加困难。