海水-沙滩界面石油污染与净化过程研究
海洋石油污染是全世界共同面临的一个主要环境问题。溢油事故后采取的物理、化学应急措施能有效消除大片油污，而残余的石油污染物会在波浪和海流的作用下向岸边漂移。在海水-沙滩这个多介质环境中，同时存在着微生物对石油污染物的降解和沙土对石油污染物的吸附作用，并且，沙土上吸附的石油污染物还会向环境中释放，使海滩受到潜在的污染威胁。因此，开展海水-沙滩界面石油污染与净化过程的研究具有极为重要的意义。
首先，采用批量实验方法，研究沙土对海水中溶解油的吸附规律及其影响因素；接着，建立石油污染物受吸附和降解共同影响的实验研究方法，探讨海水-沙滩界面石油污染物的迁移和变化规律；然后采用动态和静态相结合的办法，研究沙土中石油污染物的自发解吸和促进解吸；最后，通过批量实验探讨降解石油微生物适合利用的营养类型和配比；建立石油污染沙滩的实验模型，改进营养的施加方式，探索石油污染海滩生物修复中的营养调控指标。通过实验，得出了以下一些主要结论：
(1)沙土对海水中溶解油的吸附符合二级吸附动力学模式，平衡吸附量达1.69mg/g，且该值随着温度的降低、盐度的增加和粒径的减小而增大。吸附等温线可以用Henry吸附等温式来描述；该过程中的吸附热为-26.9kJ/mol，属于物理吸附范畴。
(2)吸附和降解作用共同存在时，吸附在实验初期对溶解油的去除率高达20％～25％，而生物降解过程则相对较弱；实验中后期，生物降解对石油污染物的去除起主导作用。沙土对海水中溶解油的吸附能有效降低海水油浓度，使海水中石油污染物降解的半衰期从31.9d缩短到到22.4d和19.5d，但是却有19％～25.5％的石油污染物转移到沙土上。
(3)沙土上吸附的石油污染物难以自发解吸，改变盐度和增加水流紊动程度不能明显促进解吸。添加石油降解细菌可以显著促进解吸过程。与自发解吸相比，营养充足的菌剂1和菌剂2可以分别使沙土中石油污染物的释放量增加6倍和14倍，释放速率提高1～10倍。研究还发现，能分泌表面活性物质的菌剂2对解吸的促进效果尤为明显。
(4)通过施加营养可以有效促进石油污染物的生物降解。实验条件下，降解石油细菌倾向于利用硝酸盐作为生长的N源，且适宜的N/P比为10：1。通过模型实验研究提出石油污染沙滩生物修复的营养调控指标为：间隙水中N、P营养盐浓度分别为5mg/l和0.5mg/l。研究中综合考虑了降解、吸附和解吸作用对石油污染物归趋的影响，抓住了海水-沙滩界面石油污染和净化的关键因素；在批量实验的基础上，研究了降解石油微生物适合利用的营养类型和配比，并通过小型模拟装置，提出了石油污染沙滩生物修复的营养调控指标，为研究沙质海滩石油污染机理及其污染控制提供了一定的数据基础。
石油污染;吸附;生物降解;海洋石油污染;溢油事故;环境工程
中国海洋大学
博士
环境工程
郑西来
2005
中文
X55;X74
122
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）