地下水有機(jī)污染的原位生物修復(fù)技術(shù)

文_潘澄 蘇州中晟環(huán)境修復(fù)股份有限公司

1 地下水有機(jī)污染物的主要來(lái)源分析

1.1 天然有機(jī)物污染

如果地下的含水層和煤系地層、含油層等具備比較密切的水力聯(lián)系，就很可能會(huì)給地下水帶來(lái)一定程度的有機(jī)污染。通常情況下，大多數(shù)地區(qū)地下水中都具有一定量的天然有機(jī)化合物，比如腐殖酸。尤其是在一些草原和森林地區(qū)，有機(jī)物可能會(huì)在地下水中具備更高的活動(dòng)性。

1.2 工業(yè)生產(chǎn)跑冒滴漏污染

隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品的需求量也在不斷增加，而隨著工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和規(guī)模的增加，跑冒滴漏等的污染問(wèn)題也越來(lái)越顯著。這些問(wèn)題的存在經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致大量的有毒有機(jī)物溢散到空氣中或者是滲透到土壤里，進(jìn)而對(duì)地下是資源造成比較嚴(yán)重的有機(jī)物污染。

1.3 農(nóng)藥和化學(xué)藥劑施用

而作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)在單位耕地面積內(nèi)的農(nóng)藥使用量十分可觀，截止2013 年，河北平原的淺層地下水中就已經(jīng)形成了大面積的有機(jī)氯農(nóng)藥污染情況，且污染面積依然在不斷擴(kuò)大。

1.4 石化污染

石化污染主要包含金屬有機(jī)物、揮發(fā)性有機(jī)物以及半揮發(fā)性有機(jī)物、多氯聯(lián)苯、放射性有機(jī)物、石油烴以及石棉等的這些有機(jī)污染，其中最常見(jiàn)的有鹵代溶劑和石油烴。而在這些污染物中，主要的一個(gè)污染源就是地下燃料儲(chǔ)罐的泄露。

1.5 生活污水排放

生活污水排放也是導(dǎo)致地下水有機(jī)污染的一個(gè)主要因素，尤其是一些未經(jīng)過(guò)處理的生活污水，如果直接排放到自然中，其中的揮發(fā)性氯代鏈烴將會(huì)對(duì)地下水資源造成很大程度的污染。

2 地下水有機(jī)污染的原位生物修復(fù)技術(shù)分析

2.1 地下水中苯系有機(jī)污染物的原位生物修復(fù)技術(shù)

在本次研究中，主要選擇的材料有硝基苯、苯、苯胺、二甲苯、甲苯、乙苯、分液漏斗等。在進(jìn)行硝基苯、苯胺以及苯系物質(zhì)有機(jī)物地下水污染原位生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，首先進(jìn)行的是力學(xué)實(shí)驗(yàn)：選擇100mL 的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基，其接菌量是2mL 培養(yǎng)3 天的種子液，種子液的OD 值是0.3mg/l。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，硝基苯以及苯胺的濃度取1ml/L；10ml/L；100ml/L；300ml/L 和800ml/L；苯系物的總濃度分別是25ml/L；50ml/L；75ml/L；100ml/L；150ml/L 和200ml/L，每?jī)纱稳又g的時(shí)間間隔是2小時(shí)。將這些目標(biāo)污染物濃度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間變化趨勢(shì)和零級(jí)、一級(jí)和二級(jí)的動(dòng)力學(xué)方程擬合到一起，將相關(guān)系數(shù)高的作為反應(yīng)級(jí)數(shù)，以下是動(dòng)力學(xué)方程：

在以上幾個(gè)級(jí)別的動(dòng)力學(xué)方程中，有機(jī)物伴隨時(shí)間變化的濃度用CA表示，其單位是ml/L；出示時(shí)的有機(jī)物濃度用CA0表示，其單位是ml/L；時(shí)間用t 表示，其單位是h；講解速度常數(shù)用k， k1和k2表示，其單位是（ml/L）/h。

然后對(duì)硝基苯以及苯胺降解的范圍以及降解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，具體分析過(guò)程中，分別選擇初始濃度不同的苯胺以及硝基苯溶液來(lái)進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其降解效果進(jìn)行觀察，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)苯胺以及硝基苯這兩種有機(jī)污染物降解范圍的考察。本次試驗(yàn)過(guò)程中，苯胺以及硝基苯伴隨著時(shí)間變化所呈現(xiàn)出的濃度曲線變化情況如圖1～5。

圖1 濃度為1ml/L 的變化情況

圖2 濃度為10ml/L 的變化情況

圖3 濃度為100ml/L 的變化情況

圖4 濃度為300ml/L 的變化情況

圖5 濃度為800ml/L 的變化情況

在對(duì)苯胺以及硝基苯濃度伴隨時(shí)間變化的曲線和零級(jí)、一級(jí)降解動(dòng)力方程曲線的擬合過(guò)程中，所獲得的力學(xué)方程和降解半衰期情況如表1 所示。

表1 不同初始濃度下的苯胺以及硝基苯的降解動(dòng)力學(xué)方程及其半衰期情況

通過(guò)表1 可以看出，在通過(guò)原位生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行地下水中苯胺和硝基苯污染物進(jìn)行處理的過(guò)程中，如果污染物濃度比較低，則可以與一級(jí)降解動(dòng)力方程進(jìn)行擬合，如果濃度在中等及以上，則應(yīng)該與零級(jí)降解動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合，這樣才可以獲得更好的降解效果，且其降解的半衰期一般為9 ～125h。

2.2 地下水污染質(zhì)降解菌群制備

本次菌群制備中，主要材料有苯和硝基苯以及苯系物。在接種制備過(guò)程中，首先分別在M1 和M2 這兩個(gè)無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中對(duì)苯胺以及硝基苯降解混菌和苯系物降解混菌進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為3 天。然后按照不同配比對(duì)這兩種降解菌群的降解效果進(jìn)行研究，見(jiàn)表2。

表2 降解菌群添加量和各種苯系污染物的去除率情況

不同比例的降解菌群接軸也對(duì)于苯系污染物的去除率影響程度比較大，在苯胺硝基苯降解菌群和苯系物降解菌群的比例為1：1的情況下，污染物的降解率都可以超過(guò)96%。因此在具體的原位生物修復(fù)過(guò)程中，這兩種降解菌群的混合比例應(yīng)該控制在1：1 最佳。

3 結(jié)語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)地下水有機(jī)物污染的良好治理，應(yīng)對(duì)生物原位修復(fù)技術(shù)加以合理應(yīng)用和深入研究，并不斷進(jìn)行新材料和新技術(shù)的研究，以此來(lái)不斷提升處理效果，保障水資源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。