BTEX在河流渗滤系统中的环境行为

BTEX在河流渗滤系统中的环境行为,第1张

(一)BTEX的淋溶行为

淋溶作用是指通过雨水天然下渗或人工灌溉,将上方土层中的某些矿物盐类或有机物质溶解并转移到下方土层中的作用,它是污染物随渗透水沿土壤垂直剖面向下的运动,是污染物在水土系统中发生的一种综合性的环境行为。由于淋溶作用使溶解于土壤孔隙水中的污染物随土壤孔隙水的垂直运动而不断向下入渗,因此能够造成污染物对地下水的危害。

BTEX各组分的溶解度相对较高,是汽油组分中最容易在土壤中随孔隙水迁移的成分。影响BTEX淋溶作用的主要因素包括其在土壤的吸附作用和微生物降解作用。目前单独对BTEX淋溶作用的研究还不多见,大多是伴随BTEX在包气带中的吸附和降解行为的研究而进行的。胡黎明等(2003)的试验模拟研究发现,BTEX从泄漏点通过非饱和土层向下运移,在地下水位以上形成了高质量分数区,并沿地下水面发生侧向迁移,部分溶解的BTEX组分在水体扩散。通常,地下水的流动性对BTEX的迁移有一定影响。而影响BTEX淋溶作用的土壤特性包括有机质含量、孔隙率和矿物质表面积等。然而,Huesemann et al.(2005)的研究却发现,BTEX在高浓度原油污染的老化土壤中的淋溶行为主要取决于石油烃的溶解平衡,而与土壤特性无关。

(二)BTEX在渗滤过程中的降解行为

BTEX在河流渗滤系统中存在多种迁移转化行为,包括挥发、吸附和微生物降解等。其中挥发、吸附虽然能够延缓对地下水产生的危害,但并不能改变其在环境中的总量,而降解是去除有机污染物的唯一有效途径。BTEX在土壤中的降解方式主要有两种:非生物降解和生物降解。非生物降解包括化学降解和光解作用。生物降解是引起有机污染物分解的最重要的环境行为之一。研究表明,降解是从土壤中去除BTEX的最佳方式(Kao et al.,2006)。微生物降解主要是利用微生物将BTEX污染物矿化为水、CO2和CH4等环境可接受的物质,从而达到去除BTEX污染的目的。

1.微生物降解的条件和影响因素

A.微生物降解的条件

(1)微生物。天然条件下,微生物降解作用的发生首先要求有微生物的存在,即土著微生物存在。研究表明,自然界蕴藏着无穷的微生物个体,地下在很大深度范围内,甚至在500~600m深处都活跃着各种微生物菌群(Thomas,1997a)。从结构上看,包括原核生物、真核生物、非细胞型生物;从生理特征上看,有自养型、异养型、光能型等。在河流沉积物中存在大量能够降解有机污染物的微生物菌群,大多数已发现的微生物属于好氧微生物,同时也发现了一些厌氧菌。Smith et al.(1998)在一受污染的砂砾石含水层中观察到有细菌参与了反硝化作用。

(2)碳源和能源。许多合成有机物可以像天然有机物那样作为微生物的生长基质,有机化合物既是微生物的碳源,又是能源。在微生物代谢过程中,分解有机化合物,获得生长、繁殖所需的碳及能量。当微生物代谢时,一些有机污染物作为食物源提供能量和细胞生长所需的碳;另一些有机物不能作为微生物唯一的碳源和能源,必须由另外的化合物提供,因此有机物生物降解存在两种代谢模式:生长代谢和共代谢模式(戴树桂,2006)。在微生物生长代谢过程中,同时需要电子供体和电子受体的参与。电子供体指在氧化还原反应中失去电子而被氧化的物质;电子受体指氧化还原反应中得到电子而被还原的物质。当电子在两者之间传递时,微生物获得生长所需的能量。一般,在代谢过程中有机污染物常是电子供体。

(3)电子受体。地下水环境中许多组分可作为电子受体,包括O2、、Fe(Ⅲ)、和CO2。电子受体不同,微生物的代谢方式也不同。好氧条件下苯矿化为CO2产生的能量最多,在厌氧条件下,产能的顺序由高到低为反硝化作用、铁还原作用、硫酸盐还原作用和产甲烷作用。

有机污染物的微生物降解是一种氧化还原反应,反应中有机物失去电子被氧化,电子受体得到电子被还原。微生物利用有机物与电子受体间的氧化还原反应生成的能量,合成新细胞,并维持已生成的旧细胞。该过程中只有一部分自由能能够为细胞所利用,从反应的整体来看,微生物只是起氧化还原催化剂的作用。它既不能氧化基质,也不能还原电子受体,只是起到传递电子的作用。每种反应都有其发生的氧化还原条件,只有在特定的条件下微生物才能起作用。通常,有机物的降解首先利用氧作为电子受体,其次是、Fe(Ⅲ)、和CO2。

B.影响有机物生物降解的因素

有机污染物的生物降解主要取决于两类因素,一类是有机污染物本身的特性,包括有机化合物的结构和物理化学性质,微生物本身的特性,主要是微生物群体的活性;另一类是控制反应速率的环境因素,包括温度、酸碱度、湿度、溶解氧、微生物的营养物、吸附作用等。

(1)有机化合物的理化性质。有研究表明,有机污染物的化学结构、物理化学性质与微生物降解之间存在以下的一些关系和规律。

1)结构简单的有机化合物一般先发生降解,结构复杂的后发生降解。分子量小的有机化合物比分子量大的有机化合物易降解。

2)如果有机化合物主要分子链上除碳元素外还有其他元素时,则不易被降解。

3)取代基的位置、数量、碳链的长短也会影响有机污染物的生物可利用性。

苯环结构较为稳定,而甲基的存在提高了甲苯的生物可利用性。与甲苯相比,二甲苯和三甲苯随甲基数量的增加发生降解的可能性减弱。甲苯和乙苯相比,甲苯的微生物降解驯化期短,平均降解速率大。这说明取代基中碳链越长,微生物降解程度越低。在二甲苯的三种同分异构体中,间二甲苯和对二甲苯的微生物降解难易程度相近,间二甲苯略优于对二甲苯,而邻二甲苯的微生物降解作用最为微弱。

另外,有机化合物的溶解度对微生物也有影响,一般说来,微生物只能有效地降解溶解于水中的有机污染物,因此溶解度高的有机化合物生物可利用性较高。不溶于水的化合物,其代谢反应只限于微生物能接触到的水和污染物的界面处,有限的接触面妨碍了难溶化合物的降解。

(2)微生物群体的特性。土壤中微生物的种类、分布、密度、群体间的相互作用,以及驯化程度直接影响到有机污染物的降解性能。当土壤中存在降解污染物的微生物,但其数量过少时,会导致降解速率低,其对水质净化作用的贡献不大。

(3)环境因素包括如下六方面。

温度 通常,微生物生长的温度范围介于-12~100℃之间,大多数微生物生活在30~40℃之间。在适宜的温度范围内,微生物可大量生长繁殖。

另外,温度对地下水中溶解氧的含量,以及有机污染物的溶解度影响很大。随温度升高,溶解氧含量降低。天然条件下,地理位置和季节的变化对微生物降解的速度和效率起到了控制作用。

酸碱度 pH值对微生物的生命活动、物质代谢也有较大影响。大多数微生物对pH值的适应范围介于4~10之间,最适值介于6.5~7.5之间。有机污染物的生物降解往往是一个产酸或产碱的过程,过高或过低的pH值对微生物的生长繁殖都不利。这就需要土壤-水环境具有较强的缓冲能力,否则pH值过高或过低都将抑制微生物的生长。

湿度 水是微生物生命活动必需的一种营养成分,也是影响微生物降解的重要因素。湿度的大小影响着氧的含量水平,在包气带中,含水量达到80%~90%时,即气体的体积百分比低于10%~20%时,就从好氧条件转化为厌氧条件。

溶解氧和Eh值 土壤中溶解氧的量和Eh值的大小决定着微生物降解过程中以何种化合物作为电子受体。一般情况下,地下水污染羽中会出现微生物降解作用的分带现象。从污染源到污染羽边缘,氧化性逐渐增强,表现为溶解氧和Eh值增大,生物降解作用也依次从产甲烷作用、硫酸盐还原、铁还原、锰还原和反硝化作用过渡为好氧作用。

微生物的营养物 微生物生长除基质外,还需要氮、磷、硫、镁等营养元素。如果环境中这些营养成分供应不足,就会限制有机污染物的降解。自然环境中,微生物表现出对低营养条件很适应,许多微生物在高营养条件下生长缓慢或根本不生长,在低营养条件下却能够大量繁殖(Ghiores et al.,1985)。

吸附作用 吸附是影响有机污染物在河流渗滤系统中迁移转化的重要环境行为之一,本部分主要讨论吸附作用对微生物降解作用的影响。有机化合物和微生物在土壤颗粒表面都存在吸附现象,也可将细菌看做活的胶体颗粒,它通过分子吸附黏附在颗粒表面。近年来,国内外许多学者将吸附作用与微生物降解作用结合起来开展了大量的研究工作。研究表明,吸附作用阻碍了有机污染物的微生物降解。如果吸附质本身具有抑制作用,它的吸附会降低附着的微生物的活性,但是同时会增加游离微生物的活性。

2.BTEX生物降解研究综述

最初,研究的重点是好氧条件下BTEX的微生物降解。实验室和野外的试验都证明,在好氧条件下,微生物能够降解BTEX(Chiang et al.,1989;Song et al.,1990;Wilson et al.,1983)。好氧微生物降解具有产能高、降解速度快的优点。但是,因为氧在水中的溶解度低,溶解氧很快会被有机物消耗,地下水系统中的污染区多处于厌氧状态。因此,目前的研究重点已转向厌氧条件下BTEX的微生物降解性能的研究。

最早的关于厌氧条件下苯降解的报道出现在1980年(Nales et al.,1998)。在Ward的研究中,少量放射性标志的苯和甲苯在产甲烷富集培养试验中以14CH4和14CO2的形式被回收。随后Gribic-Galic et al.于1987年报道,污泥接种的混合产甲烷富集培养过程中苯被矿化为CO2和CH4。近年来,许多研究人员(Edwards et al.,1994;Kazumi et al.,1997;Weiner et al.,1998a,b;Wilson et al.,1986)。分别进行了在产甲烷条件下苯的降解性能试验研究。1992年,Edwards et al.(1992a)在添加硫酸盐的严格控制的厌氧含水层物质微环境中,观察到放射性标志的苯被完全矿化为CO2。Lovely et al.(1995)的研究表明,在还原的海湾沉积物中,苯的降解与硫酸盐还原反应明显相关,这是最早利用天然沉积物中的组分作为厌氧条件下苯微生物降解的电子受体的报道。Hagg、Beller和Weiner等人的研究也都发现苯的降解与硫酸盐还原反应有关(Beller et al.,1992;Hagg et al.,1991;Weiner et al.,1998ab)。Lovely、Rugge和Anderson等还发现,厌氧条件下苯的矿化还与铁还原有关(Anderson et al.,1998;Lovley et al.,1994,1996;Rugge et al.,1995)。Kuhn et al.(1985)的研究表明,河流沉积物中的反硝化菌能降解二甲苯的三种同分异构体。Zeyer和Kuhn在含水层物质土柱试验中观察到反硝化条件下间二甲苯和甲苯的快速降解(Zeyer et al.,1986;Kuhn et al.,1988)。Evans et al.(1991)分离出了将甲苯作为唯一基质的反硝化细菌,同时还发现了邻二甲苯和甲苯的共代谢作用。Hutchins et al.(1991)发现反硝化条件下BTEX可降解。目前,关于反硝化条件下苯的生物降解性能的认识还未达成一致的结论,多数研究认为在反硝化条件下苯不会被降解(Alvarez et al.,1995;Anid et al.,1993;Ball et al.,1996;Barbaro et al.,1992;Borden et al.,1997;Evans et al.,1991;Hutchins et al.,1991;Kuhn et al.,1988;Kao,1997;Lovley,1997;Thoms et al.,1997b;Zeyer et al.,1986),这通常认为是由于苯环的结构稳定。而有的研究则认为,反硝化条件下苯能发生降解(Burland et al.,1999;Gersberg et al.,1991;Nales et al.,1998;Major et al.,1988;Morgan et al.,1993;吴玉成等,1999)。

微生物是降解作用的主体,在降解的过程中起着关键的作用,目前已经从环境中分离出了多种能够降解BTEX的微生物菌群,细菌是能够代谢降解有机污染物最常见的微生物,另一些研究发现,在降解BTEX过程中真菌也起到了明显的作用(Leahy et al.,2003;Nikolova et al.,2005;Van Hamme et al.,2003;Schulze et al.,2003)。

土壤中,BTEX的微生物降解取决于各组分的性质、微生物菌群、土壤的理化性质和影响微生物生长的环境因素等。Dou et al.(2008a,b)运用驯化的反硝化混合菌群进行了BTEX的厌氧降解试验。结果表明,混合菌群能够在反硝化条件下有效降解苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯,BTEX 的降解规律符合底物抑制的Monod模型;他们给出了混合菌群在反硝化和硫酸盐还原条件下对BTEX六种组分的厌氧降解速率的排序是:甲苯>乙苯>间二甲苯>邻二甲苯>苯>对二甲苯;另外,他们还考察了相同的细菌在不同电子受体条件下对BTEX的降解性能,与硫酸盐相比,硝酸盐对BTEX的降解效率更高。

微生物对BTEX的降解不仅与各组分的性质相关,而且与BTEX各组分的初始浓度有关,当各组分的初始浓度不同时,微生物会表现出不同的利用类型。生物优先利用何种组分作为基质取决于其毒性和初始浓度(Jo et al.,2008)。不同基质共同存在时,微生物对BTEX的降解也会表现出不同的效应,综合起来主要表现为三个方面:①协同效应,即一种BTEX组分的存在促进其他组分的降解;②拮抗效应,一种BTEX组分的存在抑制其他组分的降解;③低浓度BTEX组分对其他BTEX组分的降解具有促进作用,然而在高浓度时产生抑制作用(Dou et al.,2008a,b)。Littlejohns et al.(2008)通过建立数学模型来定量研究以上这些相互作用,发现交互参数的动力学模型和共代谢模型能够较准确地预测BTEX的降解效率和生物量。

如果向原有土壤中接种BTEX降解菌比单独用该降解菌降解BTEX污染物速度更快。甲苯、乙苯和二甲苯可以被加入的真菌降解,然而苯需要土著微生物才能被降解。中性条件下,真菌的存在对土壤降解能力的影响较小。但是,在酸性条件下,固有降解菌的活性会受到抑制,真菌的存在会明显加快甲苯和乙苯的降解过程(Prenafeta et al.,2004)。

sempr'ab ti,原文说是哥特字母,不知道是不是哥特语,意思是“永远和你在一起”。

原文如下:En parlant ainsi, il tirait de la première phalange de son petit doigt une grosse bague enrichie de diamants, et formée de deux mains entrelacées allusion qui me parut infiniment poétique. Le travail en était ancien, mais je jugeai qu'on l'avait retouchée pour enchâsser les diamants. Dans l'intérieur de la bague se lisaient ces mots en lettres gothiques : Sempr'ab ti, c'est-à-dire, toujours avec toi.

RSP 是什么意思?

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RSP的主要含义

下图显示了RSP最常用的含义。 您可以将图像文件下载为PNG格式以供离线使用,或通过电子邮件发送给您的朋友。如果您是非商业网站的网站管理员,请随时在您的网站上发布RSP定义的图像。

RSP的所有定义

如上所述,您将在下表中看到RSP的所有含义。 请注意,所有定义都按字母顺序列出。您可以单击右侧的链接以查看每个定义的详细信息,包括英语和您当地语言的定义。

首字母缩写词 定义

RSP Recompetition 支持包

RSP Responsabilite Societale 专项

RSP 上升星程序

RSP 上升的太阳图片

RSP 住宅钢伙伴关系

RSP 侦察 &安全阵地

RSP 储备 Strids Proviant

RSP 储备库存点

RSP 储备短缺定价

RSP 公认的海图片

RSP 公路部门项目

RSP 准备备件包

RSP 区域供应点

RSP 区域技能伙伴关系

RSP 区域海洋方案

RSP 参考系统的规划

RSP 可吸入悬浮的粒子

RSP 安全和隐私的研究

RSP 宗教支持计划

RSP 将接收的信号功率

RSP 岩石边坡生态防护

RSP 建议销售价

RSP 开关处理器

RSP 快速扫描图片

RSP 快速系统原型

RSP 所需的空格字符

RSP 排除危险程序

RSP 接收信号处理器

RSP 接收被盗的财产

RSP 推荐的备件

RSP 收入分享计划

RSP 新兵维持程序

RSP 无线电开关面板

RSP 无线电科学宝

RSP 有关法定条文

RSP 杂志 de Semantique et Pragmatique

RSP 残余支持计划

RSP 注册服务提供商

RSP 注册的储蓄计划

RSP 注册的安全从业人员

RSP 漫游服务

RSP 烟气产率

RSP 现实信号处理器

RSP 相对系统的性能

RSP 研究和赞助的方案

RSP 研究和赞助的项目

RSP 研究研究出版社

RSP 红色开关项目

RSP 网格 Semences Paysannes

RSP 罗斯科,斯奈德,&太平洋铁路公司

RSP 英国皇家学会出版

RSP 要求学习计划

RSP 要求调查包

RSP 订正标准计划

RSP 认识到表面的图片

RSP 资源专家方案

RSP 跑步者在得分位置

RSP 跑道安全程序

RSP 路由交换机处理器

RSP 路由交换机平台

RSP 路由组测试禁止

RSP 远程关机协议

RSP 远程态制备

RSP 退休保障项目

RSP 退休储蓄计划

RSP 道路安全巡逻

RSP 量程饱和保护

RSP 铁路安全试验

RSP 铁路解决计划

RSP 阿尔德 Semantique et Pragmatique

RSP 零售服务提供商

RSP 零售销售人员

RSP 零售销售价格

RSP 雷达信号处理机

RSP 雷达系统面板

RSP 革命社会主义党

RSP 风险分担的合作伙伴

RSP 鲁尔克拉炼钢厂

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