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研究簡(jiǎn)介:在過(guò)去的幾十年中這種污染的地區在世界范圍內擴大以來(lái),人們越來(lái)越關(guān)注被石油烴污染的土壤。污染包含有毒成分,改變土壤微生物群落并抑制植物生長(cháng)。與物理和化學(xué)技術(shù)相比,生物技術(shù)被認為是一種綠色,高效且低成本的修復方法。生物電化學(xué)系統是一種新興技術(shù),用于修復被石油烴污染的土壤。但是,這種系統的性能可能會(huì )受到土壤中低效率的物質(zhì)傳輸的限制。研究人員報告了一種新的砂子改良方法,該方法可顯著(zhù)增加氧氣和質(zhì)子的傳輸,從而導致土壤孔隙度增加(從44.5%增至51.3%),抗歐姆性降低(降低46%)以及電荷輸出增加。在135d時(shí),石油烴的降解率提高了268%。
高分子量的正構烷烴和多環(huán)芳烴的降解速度加快,變性梯度凝膠電泳表明,靠近空氣陰極的微生物群落主要受到感應電流的刺激,特別是降解碳氫化合物的食烷菌屬細菌。生物電化學(xué)刺激對陽(yáng)極微生物群落(包括遠離陰極的微生物群落)施加選擇性壓力。這些結果表明,砂改良劑可以是一種有效的土壤改良方法,可以增強生物電化學(xué)去除污染土壤中碳氫化合物的能力。
微電極測量系統應用:
對天津大港油田石油烴類(lèi)污染的表層土壤(0~10 cm)進(jìn)行了老化土壤的采集。風(fēng)干后,將土磨碎,篩過(guò)(2mm),標記為原土。在土壤和蒸餾水的混合物中(1:5)測定了土壤的電導率和pH值。石油烴類(lèi)污染的表層土壤的原位DO和pH分別使用unisense微電極傳感器(尖端直徑為1毫米,步長(cháng)為1毫米,等待10秒,每個(gè)點(diǎn)測量10秒)測量完成。在測量之前,將兩個(gè)微電極傳感器極化過(guò)夜,以在校準之前獲得穩定的信號。當在所有土壤MFC中產(chǎn)生穩定電壓時(shí),測量DO和pH分布。
圖1、原位溶解氧(a),水層(b)和土壤(或沙/土混合)層(c)線(xiàn)性區域的擬合,原位pH(d)作為土壤MFC深度的函數。OC-開(kāi)路控制,無(wú)沙塵。隨著(zhù)深度的增加,所有樣品中的DO濃度均降低(圖a所示)。表層土壤的DO(深度0-1厘米)顯示出在水層中更快的下降。DO的擴散系數(Ds)隨著(zhù)添加的沙量的增加而增加。與開(kāi)路控制的土壤pH相比,所有活性MFC(CK,LS和HS)的pH(平均值)降低了1.1-1.4個(gè)單位(圖d所示)。
小結
石油烴類(lèi)污染是當前環(huán)境保護領(lǐng)域面臨的一個(gè)嚴峻問(wèn)題。隨著(zhù)工業(yè)化進(jìn)程的加速和能源需求的增長(cháng),石油及其產(chǎn)品的使用量不斷增加,然而,這也帶來(lái)了土壤污染的風(fēng)險。針對石油烴類(lèi)污染土壤,目前已有多種修復方法,主要包括物理修復、化學(xué)修復和生物修復等。生物修復方法具有環(huán)境友好、成本低廉、可持續性強等優(yōu)點(diǎn),因此在石油烴類(lèi)污染土壤修復領(lǐng)域得到了廣泛應用。目前,生物修復技術(shù)主要包括微生物修復、植物修復和動(dòng)物修復等。微生物修復是利用土壤中的土著(zhù)微生物或人工引入的高效降解菌對石油烴類(lèi)污染物進(jìn)行降解。微生物修復方法可以通過(guò)添加營(yíng)養物質(zhì)、調節土壤pH值、增加氧氣供應等方式提高微生物的降解效率。同時(shí),利用基因工程技術(shù)改造微生物,提高其對特定污染物的降解能力,也是當前研究的熱點(diǎn)。所以通過(guò)利用unisense微電極傳感器測量石油烴類(lèi)污染的表層土壤的原位DO和pH分布是非常有必要的。這說(shuō)明unisense微電極在石油烴類(lèi)污染土壤研究中具有很好的應用前景。