生物炭固定化微生物与植物联合修复石油烃污染土壤的机理及效应研究
发布时间：2022-08-11 16:26
石油烃是由多种化合物组成的复杂混合物,通过溢油、渗漏和泄漏等途径进入到土壤环境中,导致土壤环境严重和持续的污染状态。石油污染后土壤质量受到严重影响,如土壤紧实度增加,持水量、氧气和营养物水平下降。石油化合物及其衍生物的高毒性和致突变特征对微生物和植物造成毒害作用。因此,采用有效的处理方法对石油污染土壤进行修复是非常必要的。生物修复是一种经济成本低且环境友好的方式,通过添加生物炭、膨松剂、营养物、表面活性剂和其他物质等生物刺激作用能够促进土壤中石油烃的降解。本研究以辽河油田原油污染土壤为研究对象,利用本区域常见的玉米秸秆、芦苇和松针为原材料制备生物炭,与微生物及植物进行联合修复处理,研究土壤石油烃的生物协同降解作用。玉米秸秆、芦苇和松针3种原料制备的生物炭随裂解温度升高C元素含量增加,H、O元素含量降低,BET SA和TPV呈上升趋势,表面官能团数量减少。通过不同种类、温度和生物炭使用量对石油污染土壤修复效果的综合比较可得,芦苇生物炭修复效果最佳,其次为玉米秸秆生物炭,制备温度为500°C,使用量为土壤重量的5%。为研究营养物对修复效果的影响,分别对营养物质（T2）、营养物与玉米秸秆碎屑...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 立题依据
1.2 国内外研究进展
1.2.1 石油污染土壤概况
1.2.2 石油污染土壤的生物修复
1.2.2.1 生物炭在石油污染土壤修复中的作用
1.2.2.2 微生物在石油污染土壤修复中的作用
1.2.2.3 植物在石油污染土壤修复中的作用
1.3 研究目标
1.4 研究内容
1.4.1 生物炭制备及特征分析
1.4.2 生物炭材料对石油污染土壤的修复研究
1.4.3 生物炭材料与营养物配施对石油污染土壤的修复研究
1.4.4 炭化与非炭化材料对石油污染土壤的修复研究
1.4.5 生物炭固定化微生物对石油污染土壤的生物修复
1.4.6 生物炭固定化微生物与植物联合处理对石油污染土壤的修复作用
1.5 研究技术路线
第二章 生物炭的制备及特征分析
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 生物炭材料制备
2.2.2 生物炭产率及灰分测定
2.2.3 生物炭材料物理结构表征与化学特征分析方法
2.3 结果与分析
2.3.1 生物炭的基本理化性质
2.3.2 不同生物质材料的结构特征分析
2.3.3 不同生物质材料的化学性质分析
2.4 讨论
2.5 小结
第三章 生物炭对石油污染土壤的修复作用
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 土壤样品采集
3.2.2 试验设计与处理
3.2.3 测定方法
3.2.3.1 土壤理化性质的测定
3.2.3.2 石油烃含量的测定
3.2.4 数据处理
3.3 结果与分析
3.3.1 石油污染土壤特征分析
3.3.2 生物炭对石油污染土壤理化性质的影响
3.3.2.1 不同修复周期土壤pH的变化
3.3.2.2 土壤C/N的变化
3.3.3 生物炭对污染土壤石油烃的影响
3.3.3.1 不同温度制备生物炭对石油烃降解效果研究
3.3.3.2 不同生物炭使用量对石油烃降解效果的影响
3.3.3.3 不同种类生物炭对石油烃降解效果的影响
3.4 讨论
3.5 小结
第四章 生物质材料与营养物配施对石油污染土壤的修复研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 土壤样品采集
4.2.2 试验材料制备
4.2.3 试验设计
4.2.4 测定与分析方法
4.3 结果与分析
4.3.1 修复前后土壤理化性质变化
4.3.2 不同处理对土壤微生物的影响
4.3.3 不同修复方式下污染土壤总石油烃及不同组分石油烃的变化
4.3.4 石油污染土壤特征与石油烃去除率相关性分析
4.4 讨论
4.5 小结
第五章 炭化与非炭化材料对石油污染土壤的修复作用
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 土壤样品采集
5.2.2 试验材料
5.2.3 试验设计与处理
5.2.4 测定方法
5.2.4.1 土壤理化性质的测定
5.2.4.2 土壤微生物数量的测定
5.2.4.3 石油烃含量及成分的测定
5.2.5 数据处理
5.3 结果与分析
5.3.1 土壤理化性质分析
5.3.2 土壤微生物特征
5.3.3 土壤总石油烃及主要石油烃组分的降解分析
5.3.3.1 总石油烃的降解
5.3.3.2 饱和烃、芳香烃和非烃类物质的降解
5.3.3.3 石油烃成分变化分析
5.4 讨论
5.5 小结
第六章 生物炭固定化微生物对石油污染土壤的修复研究
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 供试材料
6.2.2 试验设计与处理
6.2.3 测定方法
6.2.3.1 土壤理化性质的测定
6.2.3.2 土壤微生物数量的测定
6.2.3.3 石油烃含量的测定
6.2.4 数据处理
6.3 结果与分析
6.3.1 生物炭固定化微生物材料对土壤理化性质的影响
6.3.2 不同修复方式下土壤微生物的变化
6.3.2.1 土壤细菌、真菌和放线菌的变化
6.3.2.2 土壤石油烃降解菌的变化
6.3.3 不同修复方式下石油烃的变化及其与降解菌的关系
6.3.3.1 生物炭固定化微生物处理对石油烃含量的影响
6.3.3.2 生物炭固定化微生物处理对石油烃成分的影响
6.3.3.3 不同处理组石油烃降解率与微生物的关系
6.4 讨论
6.5 小结
第七章 生物炭固定化微生物与冬油菜联合修复对石油污染土壤的影响
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 供试材料
7.2.1.1 土壤
7.2.1.2 生物炭
7.2.1.3 微生物及生物炭固定化降解菌材料
7.2.1.4 植物
7.2.2 试验设计与处理
7.2.3 测定方法
7.2.3.1 土壤石油烃的测定
7.2.3.2 土壤微生物数量测定
7.2.3.3 土壤酶的测定
7.2.3.4 植物生物量及生理指标的测定
7.2.4 数据处理
7.3 结果与分析
7.3.1 不同处理条件下土壤中石油烃含量的变化
7.3.2 土壤中微生物特征变化及其与石油烃的关系
7.3.2.1 不同处理组微生物特征分析
7.3.2.2 土壤中石油烃变化与微生物的关系
7.3.3 不同处理条件下土壤中酶活性的变化及其与石油烃的关系
7.3.3.1 不同处理组酶活性的变化
7.3.3.2 土壤中石油烃变化与酶活性的关系
7.3.4 不同处理条件下冬油菜生物量及生理指标的影响
7.3.4.1 各处理组冬油菜生物量的变化
7.3.4.2 各处理组冬油菜生理指标的变化
7.3.4.3 冬油菜生长与石油烃的关系
7.3.5 典型石油烃组分降解程度及机理分析
7.3.5.1 正构烷烃和典型异戊二烯型烷烃的降解率变化及分析
7.3.5.2 不同处理组甾烷和萜烷降解率变化及分析
7.4 讨论
7.5 小结
第八章 结论创新点与研究展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间科研学术成果
致谢
本文编号：3674993
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 立题依据
1.2 国内外研究进展
1.2.1 石油污染土壤概况
1.2.2 石油污染土壤的生物修复
1.2.2.1 生物炭在石油污染土壤修复中的作用
1.2.2.2 微生物在石油污染土壤修复中的作用
1.2.2.3 植物在石油污染土壤修复中的作用
1.3 研究目标
1.4 研究内容
1.4.1 生物炭制备及特征分析
1.4.2 生物炭材料对石油污染土壤的修复研究
1.4.3 生物炭材料与营养物配施对石油污染土壤的修复研究
1.4.4 炭化与非炭化材料对石油污染土壤的修复研究
1.4.5 生物炭固定化微生物对石油污染土壤的生物修复
1.4.6 生物炭固定化微生物与植物联合处理对石油污染土壤的修复作用
1.5 研究技术路线
第二章 生物炭的制备及特征分析
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 生物炭材料制备
2.2.2 生物炭产率及灰分测定
2.2.3 生物炭材料物理结构表征与化学特征分析方法
2.3 结果与分析
2.3.1 生物炭的基本理化性质
2.3.2 不同生物质材料的结构特征分析
2.3.3 不同生物质材料的化学性质分析
2.4 讨论
2.5 小结
第三章 生物炭对石油污染土壤的修复作用
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 土壤样品采集
3.2.2 试验设计与处理
3.2.3 测定方法
3.2.3.1 土壤理化性质的测定
3.2.3.2 石油烃含量的测定
3.2.4 数据处理
3.3 结果与分析
3.3.1 石油污染土壤特征分析
3.3.2 生物炭对石油污染土壤理化性质的影响
3.3.2.1 不同修复周期土壤pH的变化
3.3.2.2 土壤C/N的变化
3.3.3 生物炭对污染土壤石油烃的影响
3.3.3.1 不同温度制备生物炭对石油烃降解效果研究
3.3.3.2 不同生物炭使用量对石油烃降解效果的影响
3.3.3.3 不同种类生物炭对石油烃降解效果的影响
3.4 讨论
3.5 小结
第四章 生物质材料与营养物配施对石油污染土壤的修复研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 土壤样品采集
4.2.2 试验材料制备
4.2.3 试验设计
4.2.4 测定与分析方法
4.3 结果与分析
4.3.1 修复前后土壤理化性质变化
4.3.2 不同处理对土壤微生物的影响
4.3.3 不同修复方式下污染土壤总石油烃及不同组分石油烃的变化
4.3.4 石油污染土壤特征与石油烃去除率相关性分析
4.4 讨论
4.5 小结
第五章 炭化与非炭化材料对石油污染土壤的修复作用
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 土壤样品采集
5.2.2 试验材料
5.2.3 试验设计与处理
5.2.4 测定方法
5.2.4.1 土壤理化性质的测定
5.2.4.2 土壤微生物数量的测定
5.2.4.3 石油烃含量及成分的测定
5.2.5 数据处理
5.3 结果与分析
5.3.1 土壤理化性质分析
5.3.2 土壤微生物特征
5.3.3 土壤总石油烃及主要石油烃组分的降解分析
5.3.3.1 总石油烃的降解
5.3.3.2 饱和烃、芳香烃和非烃类物质的降解
5.3.3.3 石油烃成分变化分析
5.4 讨论
5.5 小结
第六章 生物炭固定化微生物对石油污染土壤的修复研究
6.1 引言
6.2 材料与方法
6.2.1 供试材料
6.2.2 试验设计与处理
6.2.3 测定方法
6.2.3.1 土壤理化性质的测定
6.2.3.2 土壤微生物数量的测定
6.2.3.3 石油烃含量的测定
6.2.4 数据处理
6.3 结果与分析
6.3.1 生物炭固定化微生物材料对土壤理化性质的影响
6.3.2 不同修复方式下土壤微生物的变化
6.3.2.1 土壤细菌、真菌和放线菌的变化
6.3.2.2 土壤石油烃降解菌的变化
6.3.3 不同修复方式下石油烃的变化及其与降解菌的关系
6.3.3.1 生物炭固定化微生物处理对石油烃含量的影响
6.3.3.2 生物炭固定化微生物处理对石油烃成分的影响
6.3.3.3 不同处理组石油烃降解率与微生物的关系
6.4 讨论
6.5 小结
第七章 生物炭固定化微生物与冬油菜联合修复对石油污染土壤的影响
7.1 引言
7.2 材料与方法
7.2.1 供试材料
7.2.1.1 土壤
7.2.1.2 生物炭
7.2.1.3 微生物及生物炭固定化降解菌材料
7.2.1.4 植物
7.2.2 试验设计与处理
7.2.3 测定方法
7.2.3.1 土壤石油烃的测定
7.2.3.2 土壤微生物数量测定
7.2.3.3 土壤酶的测定
7.2.3.4 植物生物量及生理指标的测定
7.2.4 数据处理
7.3 结果与分析
7.3.1 不同处理条件下土壤中石油烃含量的变化
7.3.2 土壤中微生物特征变化及其与石油烃的关系
7.3.2.1 不同处理组微生物特征分析
7.3.2.2 土壤中石油烃变化与微生物的关系
7.3.3 不同处理条件下土壤中酶活性的变化及其与石油烃的关系
7.3.3.1 不同处理组酶活性的变化
7.3.3.2 土壤中石油烃变化与酶活性的关系
7.3.4 不同处理条件下冬油菜生物量及生理指标的影响
7.3.4.1 各处理组冬油菜生物量的变化
7.3.4.2 各处理组冬油菜生理指标的变化
7.3.4.3 冬油菜生长与石油烃的关系
7.3.5 典型石油烃组分降解程度及机理分析
7.3.5.1 正构烷烃和典型异戊二烯型烷烃的降解率变化及分析
7.3.5.2 不同处理组甾烷和萜烷降解率变化及分析
7.4 讨论
7.5 小结
第八章 结论创新点与研究展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间科研学术成果
致谢
本文编号：3674993
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3674993.html
