石油污染地下水溶解无机碳低异常的生物地球化学机制
发布时间：2021-05-14 01:55
石油污染场地科学管控的基础工作之一是场地污染降解能力的评估。碳平衡法是污染降解能力评估的常用方法,其基本原理为石油烃降解产生无机碳,导致地下水中溶解无机碳（DIC）的增加,通过计算DIC的增加量即可获取石油类污染物的降解量。而在某石油污染场地含水层中发现污染区域存在地下水DIC浓度降低的情况,即DIC低异常现象。为解决DIC低异常场地污染物降解能力评估问题,需要研究DIC低异常的形成机制。为研究其机制,在该DIC低异常场地布设20余口地下水监测井,开展了为期2年时间内的6次地下水水化学、同位素和微生物等指标的监测;通过对这些水化学数据各指标相关性分析,指出了与DIC有关联的水化学参数,提出了影响DIC浓度的可能作用机制;通过同位素分析、微生物分析及微宇宙实验对该作用机制加以证实;在此作用机制认识的基础上,提出了基于碳平衡的石油类污染场地污染物降解量评估模型,利用该模型评估了该场地不同时期的降解速率。结果显示,水化学参数中DIC浓度与硬度呈正相关,与p H值呈负相关关系,结合同位素13C-DIC分析,推测微生物的自养代谢是导致该石油污染场地地下水DIC低异常的主导因素,其主要作用过程包含...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在问题
1.4 研究目标与研究内容
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.5 技术路线与研究方法
1.6 科学问题与创新点
第二章 典型石油污染场地溶解无机碳时空演化规律
2.1 场地概况
2.1.1 自然地理条件
2.1.2 区域地质与水文地质概况
2.1.3 场地水文地质条件
2.2 样品采集与测试
2.2.1 监测指标及频次确定
2.2.2 水样采集与测试
2.3 水化学特征
2.3.1 污染指标
2.3.2 电子受体及代谢产物指标
2.3.3 地下水化学类型
2.4 溶解无机碳(DIC)时空变化规律
2.4.1 空间变化
2.4.2 时间变化
2.5 本章小结
第三章 DIC低异常生物地球化学机制
3.1 溶解无机碳的地球化学作用响应
3.2 含水层微生物种群结构
3.2.1 材料与方法
3.2.2 结果与讨论
3.3 含水层微生物的异养代谢
3.3.1 硝酸盐还原作用
3.3.2 硫酸盐还原作用
3.3.3 烃等外源物降解作用
3.4 含水层微生物的自养代谢
3.4.1 自养固碳途径识别
3.4.2 底物代谢基因识别
3.5 DIC低异常成因解析
3.5.1 DIC低异常成因探析
3.5.2 DIC低异常成因验证
3.6 本章小结
第四章 基于DIC演化机制的降解评估模型建立及应用
4.1 降解评估概念模型的建立
4.1.1 传统认识的碳平衡
4.1.2 自养代谢过程中的碳平衡
4.1.3 考虑自养代谢的碳平衡模型
4.2 降解评估数学模型的建立
4.2.1 单井降解能力计算
4.2.2 含水层降解能力计算
4.2.3 其他碳平衡参数计算
4.3 降解评估模型的应用
4.3.1 评估流程及方法
4.3.2 单期降解量评估
4.3.3 多期降解量评估
4.3.4 评估结果的验证
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物成因的碳酸盐矿物研究进展[J]. 王红梅,吴晓萍,邱轩,刘邓. 微生物学通报. 2013(01)
[2]微生物固定高浓度CO2技术的研究进展[J]. 杨闯,岳丽宏,康阿青. 青岛理工大学学报. 2012(01)
[3]成岩过程中碳酸盐-二氧化碳平衡体系的热力学模拟[J]. 黄可可,黄思静,佟宏鹏,黄喻,刘丽红,钟倩倩. 岩石学报. 2009(10)
[4]微生物诱导方解石沉积加固的影响因素[J]. 黄琰,罗学刚,杜菲. 西南科技大学学报. 2009(03)
[5]细菌诱导矿化保护历史建筑遗产的机理及效果[J]. 李沛豪,屈文俊. 硅酸盐学报. 2009(04)
[6]华北平原地下水降落漏斗演变及主导因素分析[J]. 费宇红,苗晋祥,张兆吉,陈宗宇,宋海波,杨梅. 资源科学. 2009(03)
[7]第五条固碳路径[J]. 范宗理. 自然杂志. 2008(02)
[8]硝化细菌分子生态学研究进展[J]. 马英,钱鲁闽,王永胜,吴成业. 中国水产科学. 2007(05)
[9]成岩作用中的地下水碳酸体系与方解石溶解度[J]. 于炳松,赖兴运. 沉积学报. 2006(05)
[10]钙华沉积机制的研究现状及展望[J]. 李华举,廖长君,姜殿强,姜光辉. 中国岩溶. 2006(01)
博士论文
[1]华北平原大型区域地下水流数值模型的构建与应用[D]. 李玲.中国地质大学（北京） 2013
[2]华北平原地下水系统变化规律研究[D]. 曹国亮.中国地质大学（北京） 2013
[3]硫氧化菌群落结构分析及其特性研究[D]. 罗剑飞.华南理工大学 2011
[4]京津以南河北平原地下水演变与涵养研究[D]. 费宇红.河海大学 2006
硕士论文
[1]Lysinibacillus sp. GW-2和Arthrobacter sp. MF-2诱导碳酸盐矿物的形成及机理[D]. 徐青龙.南京农业大学 2015
[2]基于数值模拟的长期气候条件下华北平原地下水响应研究[D]. 林艳竹.中国地质大学(北京) 2015
[3]华北平原典型剖面上地下水化学特征和水文地球化学过程[D]. 邢丽娜.中国地质大学(北京) 2012
[4]华北平原地下水脆弱性及污染防治区划研究[D]. 孟素花.中国地质科学院 2011
[5]开采条件下华北平原浅层地下水系统演变研究[D]. 钱永.中国地质科学院 2007
[6]华北平原地下水数值模拟研究[D]. 王荣.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：3185043
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 存在问题
1.4 研究目标与研究内容
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容
1.5 技术路线与研究方法
1.6 科学问题与创新点
第二章 典型石油污染场地溶解无机碳时空演化规律
2.1 场地概况
2.1.1 自然地理条件
2.1.2 区域地质与水文地质概况
2.1.3 场地水文地质条件
2.2 样品采集与测试
2.2.1 监测指标及频次确定
2.2.2 水样采集与测试
2.3 水化学特征
2.3.1 污染指标
2.3.2 电子受体及代谢产物指标
2.3.3 地下水化学类型
2.4 溶解无机碳(DIC)时空变化规律
2.4.1 空间变化
2.4.2 时间变化
2.5 本章小结
第三章 DIC低异常生物地球化学机制
3.1 溶解无机碳的地球化学作用响应
3.2 含水层微生物种群结构
3.2.1 材料与方法
3.2.2 结果与讨论
3.3 含水层微生物的异养代谢
3.3.1 硝酸盐还原作用
3.3.2 硫酸盐还原作用
3.3.3 烃等外源物降解作用
3.4 含水层微生物的自养代谢
3.4.1 自养固碳途径识别
3.4.2 底物代谢基因识别
3.5 DIC低异常成因解析
3.5.1 DIC低异常成因探析
3.5.2 DIC低异常成因验证
3.6 本章小结
第四章 基于DIC演化机制的降解评估模型建立及应用
4.1 降解评估概念模型的建立
4.1.1 传统认识的碳平衡
4.1.2 自养代谢过程中的碳平衡
4.1.3 考虑自养代谢的碳平衡模型
4.2 降解评估数学模型的建立
4.2.1 单井降解能力计算
4.2.2 含水层降解能力计算
4.2.3 其他碳平衡参数计算
4.3 降解评估模型的应用
4.3.1 评估流程及方法
4.3.2 单期降解量评估
4.3.3 多期降解量评估
4.3.4 评估结果的验证
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物成因的碳酸盐矿物研究进展[J]. 王红梅,吴晓萍,邱轩,刘邓. 微生物学通报. 2013(01)
[2]微生物固定高浓度CO2技术的研究进展[J]. 杨闯,岳丽宏,康阿青. 青岛理工大学学报. 2012(01)
[3]成岩过程中碳酸盐-二氧化碳平衡体系的热力学模拟[J]. 黄可可,黄思静,佟宏鹏,黄喻,刘丽红,钟倩倩. 岩石学报. 2009(10)
[4]微生物诱导方解石沉积加固的影响因素[J]. 黄琰,罗学刚,杜菲. 西南科技大学学报. 2009(03)
[5]细菌诱导矿化保护历史建筑遗产的机理及效果[J]. 李沛豪,屈文俊. 硅酸盐学报. 2009(04)
[6]华北平原地下水降落漏斗演变及主导因素分析[J]. 费宇红,苗晋祥,张兆吉,陈宗宇,宋海波,杨梅. 资源科学. 2009(03)
[7]第五条固碳路径[J]. 范宗理. 自然杂志. 2008(02)
[8]硝化细菌分子生态学研究进展[J]. 马英,钱鲁闽,王永胜,吴成业. 中国水产科学. 2007(05)
[9]成岩作用中的地下水碳酸体系与方解石溶解度[J]. 于炳松,赖兴运. 沉积学报. 2006(05)
[10]钙华沉积机制的研究现状及展望[J]. 李华举,廖长君,姜殿强,姜光辉. 中国岩溶. 2006(01)
博士论文
[1]华北平原大型区域地下水流数值模型的构建与应用[D]. 李玲.中国地质大学（北京） 2013
[2]华北平原地下水系统变化规律研究[D]. 曹国亮.中国地质大学（北京） 2013
[3]硫氧化菌群落结构分析及其特性研究[D]. 罗剑飞.华南理工大学 2011
[4]京津以南河北平原地下水演变与涵养研究[D]. 费宇红.河海大学 2006
硕士论文
[1]Lysinibacillus sp. GW-2和Arthrobacter sp. MF-2诱导碳酸盐矿物的形成及机理[D]. 徐青龙.南京农业大学 2015
[2]基于数值模拟的长期气候条件下华北平原地下水响应研究[D]. 林艳竹.中国地质大学(北京) 2015
[3]华北平原典型剖面上地下水化学特征和水文地球化学过程[D]. 邢丽娜.中国地质大学(北京) 2012
[4]华北平原地下水脆弱性及污染防治区划研究[D]. 孟素花.中国地质科学院 2011
[5]开采条件下华北平原浅层地下水系统演变研究[D]. 钱永.中国地质科学院 2007
[6]华北平原地下水数值模拟研究[D]. 王荣.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：3185043
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3185043.html
