生物扰动对海洋沉积物中石油烃降解的影响

发布时间：2018-12-29 16:09

【摘要】：海上石油运输及石油开采的发展,导致近海海洋石油污染不断输入,石油污染物进入海洋环境后会发生一系列的物理化学变化,最终沉降进入沉积层,从而使得海洋沉积层成为石油污染物的"汇"。底栖生物的扰动作用能够改变沉积层结构,促使沉积颗粒物迁移,因而影响沉积层中污染物的迁移及向水层的释放;生物扰动过程改变了沉积层的氧化还原环境,影响沉积物中的地球化学过程,改变沉积环境中微生物菌群组成与活力,进而促进沉积层中石油烃类污染物的降解。本论文针对近岸海域沉积物石油烃污染问题,通过室内微宇宙实验系统,研究了沙蚕生物扰动作用下埋藏于沉积物中不同深度的石油烃类污染物向水层的释放行为,及其在沉积物中的迁移和降解。论文的主要研究结果如下:沙蚕的扰动作用促进了沉积颗粒物的再悬浮,使得上覆水中悬浮颗粒物(TSS)浓度升高,同时使上覆水中溶解性有机碳(DOC)的浓度显著升高。扰动组上覆水中TSS含量显著高于对照组;扰动组上覆水中DOC含量同样高于对照组,随着实验进行,上覆水中DOC含量呈现不断上升的趋势。通过TSS与DOC的相关性分析,上覆水上层水TSS与DOC呈显著相关性(P0.05),下层水TSS与DOC不相关(P0.05)。生物扰动显著促进沉积层中污染物向水层的释放。实验30天后,对于深层埋藏扰动组,姥鲛烷、十九烷、菲和芘的释放通量分别为3046.44 ng m-2 day-1 612.88 ng m-2 day-1、369.32 ngm-2 day-1 124.33 ng m-2 day-1。对于浅层埋藏扰动组,姥鲛烷、十九烷、菲和芘的释放通量分别为 3506.78 ng m-2 day-1 810.06 ngm-2 day-1、60.51 ng m-2 day-1 75.69ng m-2 day-1。其中,深层埋藏组与浅层埋藏组中,污染物主要以颗粒态形式释放,分别占总释放量的56%-99%及47%-99%,表明生物扰动作用通过促进颗粒物的再悬浮,增加了水中污染物的含量。沙蚕扰动范围内,不同埋藏深度污染物的释放量无显著差异,说明污染物的释放与埋藏深度无关。沙蚕的生物扰动作用改变了污染物在沉积层中的纵向分布。在深层埋藏实验组中,污染物的迁移范围可达到沉积物表层,其中各污染物最初放置位置距表层10cm,实验30天后,污染物纵向分布范围为表层至15cm,姥鲛烷、十九烷、菲和芘到达表层的迁移率分别为10.3%、6.5%、11%和5.8%。在浅层埋藏实验组中,污染物的迁移范围可达到沉积物底层,各污染物最初放置位置距表层2cm,实验30天后,污染物纵向分布范围为表层至15cm,姥鲛烷、十九烷、菲和芘到达底层的迁移率分别为12%、11.7%、11.9%和17.3%。无沙蚕对照组中,污染物从最初放置位置的迁移范围在2-4cm之间。对比各污染物的迁移率,沙蚕的扰动行为对芳烃类的迁移更加明显,这可能与污染物本身的性质有关。实验30天后,沙蚕扰动组中各污染物含量显著低于无沙蚕对照组,说明沙蚕的扰动行为促进了沉积物中污染物的降解。在深层埋藏组中,姥鲛烷、十九烷、菲、芘的降解率分别为39%、54%、33%和35%;浅层埋藏实验组中,姥鲛烷、十九烷、菲的降解率分别为52%、73%、65%及65%,其中浅层埋藏扰动组的降解效果显著高于深层埋藏扰动组的降解效果,可能因为浅层沉积层的氧化环境优于深层,更有利于微生物菌群好氧降解。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X55

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本文编号：2395044