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多环芳烃是焦化工业场地土壤中最主要的一类持久性有机污染物,因其热稳定性好、疏水性强,可长期吸附在土壤颗粒中而难以降解。焦化工业场地历史久、污染重,近年来由企业搬迁所引发的场地再利用问题日益显著,多环芳烃污染土壤的修复已成为焦化类场地亟待解决的难题。本文在对焦化场地土壤中PAHs污染特征分析基础上,进行了高效PAHs降解菌的筛选和菌剂的制备,建立了二维空间对称的修复电场,并开展了200m2的电动-微生物联合修复工程化试验。主要的研究结果如下:
(1)该焦化场地土壤中多环芳烃污染严重,PAHs总量在5635.60mg/kg;四环以上组分所占比重较大,占PAHs总量的85.8%;场地存在极大的健康风险,PAHs总毒性当量浓度达834.44mg/kg。
(2)从该焦化厂污染土壤中筛选了针对高浓度高环PAHs的降解菌B2和B4(B2为生物表面活性剂产生菌),9d对三~六环PAHs的降解率分别达到91.4%、23.5%、16.1%和17.1%;经形态观察和16S rRNA序列比对,B2和B4分别为假单胞菌(Pseudomonas sp.)和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。
(3)利用筛选的优势混菌B2和B4,选择不同的载体材料吸附法制备菌剂。以PAHs降解率为目标,确定了最佳固定化方案:种子液培养时间24h,吸附时间6h,WJ-1和YJ-2为最佳载体材料,体积比为1∶7,56d时对PAHs的降解率高达79.4%。
(4)极性切换形成的对称电场使土壤pH值接近中性条件(pH在6.60~6.95),促进了微生物的生长代谢,有利于土壤中PAHs的降解,电动-微生物修复98d时降解率达到51.2%,较微生物组提高了18.7%。
(5)对称电场的施加有利于土壤中难生物降解的高环PAHs的去除。与微生物组相比,电动-微生物修复98d时10种四环以上PAHs的降解率平均提高了20.9%。这主要是由于电场产生的电化学效应加快了高环PAHs的氧化进程,从而增强了其生物可利用性。
上述工程化试验显示出电动-微生物技术修复焦化场地PAHs污染土壤的可行性及良好的应用前景,为焦化场地污染土壤的修复提供了工程示范。