① 有機污染物有幾類,現有處理手段,主要用到什麼微生物
1.碳氫化合物的微生物降解:石油是含有多種烴類和少量其他有機物的混合物,一般由多種微生物的共同作用使其降解。微生物在石油污染的治理中正發揮越來越大的作用。已知有28屬細菌,30屬絲狀真菌和12屬酵母,共70屬200個種的微生物能降解石油。當前各國學者正從各個方面努力提高微生物對石油的分解速度,一邊更有效地治理石油污染,例如構建「超級菌」降解石油。瓦斯在煤礦中易爆炸,經過甲烷氧化菌或酶處理後可消除煤礦甲烷,防止瓦斯爆炸。
2.氰(腈)化合物的微生物降解:能分解氰(腈)化合物的微生物有諾卡氏菌,茄病鐮刀霉,木霉和假單細胞菌等幾十種。
3.合成洗滌劑的微生物降解:其方向是改變合成洗滌劑的結構,製成易被微生物分解的(軟型)洗滌劑。其代表為直鏈烷基苯磺酸鹽(LAS)。
4.多氯聯苯的微生物降解:許多微生物能降解多氯聯苯,如產鹼桿菌和不動桿菌能分解多種多氯聯苯;臘狀芽孢桿菌能使一氯聯苯,二氯聯苯全部分解。
5.農葯的微生物降解:微生物以兩種方式降解農葯:一種是以農葯作為碳源和能源,有時還可作為氮源,使農葯降解。具有這種能力的微生物很多,如假單胞菌屬和諾卡氏菌屬的某些種。另一種是共代謝作用,即微生物從其他化合物獲得碳源能源後才能使農葯轉化。
6.剩餘污泥的分解:處理污泥主要有消化法和高溫堆肥發酵法。消化法是將污泥排入濃縮池,濃縮後進入消化罐進行厭氧發酵,以提高肥效和減少殘毒。高溫堆肥發酵法是先將污泥排入干化池滲濾脫水,再與馬糞,廄肥等混合堆積,一層馬糞一層污泥,加適量的水,注意通氣,用泥封頂。適時翻堆。利用微生物對有機物進行分解和再合成,同時利用微生物的分解產生的高溫殺死病菌和蟲卵。
② 處理石油污染有哪些方法
除了廢水污染外,石油對水體的污染也很嚴重,每年運輸過程中有150萬噸原油流入世界水域,同時由於近年來原油和各種精煉石油產品在陸地上就地排放或進入水域中,特別是油船遇難或由於海上鑽井的操作失控,引起石油的大規模泄漏,使水域被石油污染。
消除石油引起的水質污染也是治理環境污染的一大重點。用微生物處理石油污染既經濟又快捷。
美國賓夕法尼亞州某村地下泄漏了約6000加侖汽油,嚴重污染了水源,影響供水。最初,事故的責任者使用的是掘井提油的辦法,即開掘能夠打出地下水的深井,用泵打撈浮在水表層的汽油,用這種方法約除去了3000加侖。但剩下的汽油如果仍採用這種方法清除,預計尚需100年時間。
在不得已的情況下,事故責任者決定利用培養當地有分解汽油能力的細菌的方法來解決,從而成功地進行了凈化。微生物凈化石油的方法將是21世紀環境治理的主要手段之一。
石油是多種烴類組成的混合物,僅是一種細菌不可能完全分解石油。現在科學家們將能降解石油的幾種基因結合轉移到一株假單孢菌中,構建「超級微生物」,能夠降解掉多種原油成分。
在油田、煉油廠、油輪和被石油污染了的海洋、陸地都可以用這種「超級微生物」去消除石油污染。
③ 石油化工廢水的高濃度及難生物降解廢水處理
石油化工企業在生產過程中排出的高濃度廢水,完善降解性較好的適宜於採用厭氧生物法處理,對生物降解過程有抑製作用或不能生物降解的則採用化學或物理方法處理。
(1)厭氧生物處理
厭氧生物法具有能耗少並可回收生物氣作能量源,無機養料需要量少,處理費用低,過剩污泥少等特點,70年代後期至80年代發展的高效生物反應器床層生物量高,適合於處理高濃度廢水。此外,厭氧生物過程中的水解發酵階段有很大的可塑性,經過適當的培養馴化後對於難生物降解的有機物也有相當好的降解效果,在石油化工廢水治理中日益受到重視。
(2)化學及物理方法處理
抑制生物降解及難生物降解的高濃度廢水是石油化工企業廢水處理中的主要難點。這部分廢水能否得到妥善處理是影響石油化工企業排水達到排放標準的關鍵。國內外對此都非常重視,針對具體情況採取措施並開發了一些技術,取得到一定效果。但是,離基本解決還有相當大的距離,需要繼續努力進行試驗研究開發新技術。
④ 木黴菌降解石油烴的機制
石油泄漏和煉製品中大多數分子是可生物降解的,能被微生物利用,而最終在環境中消失。與生物碳循環中的其他大多數有機分子相比,這些通常被認為是弱的可生物降解化合物。原油主要由數百種不同的烴分子組成,主要是C1-C40的直鏈烷烴、C6-C8支鏈烷烴、環己烷、芳香族化合物以及含硫、氮和氧的化合物。在石油烴混合物中的脂族烴,正構烷烴在實驗室培養物和環境中被最快降解。大多數微生物的通過一個單加氧酶將正構烷烴轉化成相應的烷醇,而絲狀真菌的酶促作用受到營養物質的調控。在木黴菌中,氮、碳和硫是酶合成的限制因素,而錳和氮被發現有很強的調節作用。烷烴通常經過末端氧化作用變成酒精和脂肪酸,隨後進入β-氧化途徑,從而被降解。烷烴也可能通過次末端氧化轉化成二級醇。對烷烴的降解機理研究表明,烷烴基的鏈長度對總細胞脂肪酸組成有明顯的影響。碳原子數為奇數的烷烴,得到的主要脂肪酸具有偶數個碳原子,並且反之亦然。Hadibarata等(2009)從石油污染土壤中分離到1株能降解正二十烷的木黴菌S019(Tri-choderma sp.)。通過在液體培養和土壤條件下降解試驗發現,降解最適碳源是添加葡萄糖,30 d降解率為73%,而最適氮源為多聚蛋白腖,降解率為63%。此外,添加碳和氮源都會影響正二十烷的降解。在S019降解正二十烷的反應產物中檢測了十九烷酸。
⑤ 如何解決海上的石油污染
方法一先把浮油圍住
如果泄漏的石油量大,第一步是用漂浮圍欄圍住石油。這些漂浮圍欄有些是充氣的,有些是用比水輕的材料做的,一般都高出水面1米左右,有些就「坐」在波浪上,還有些會向水下伸展出1米的「裙子」。
方法二物理化學法
對於水面的浮油,可以使用「汲油船」讓油水分離。有的汲油船把油水混合物吸進船上的罐子里,然後用離心機分離,再把水排到海里。還可以用類似海綿之類的東西把油吸到裡面,這種東西用化纖可以做,也可以用頭發之類的天然纖維。
為了獲取石油,有時候可以在其中加上「凝油劑」。它可以讓水中的石油從液體狀態變成半固體狀態,甚至像橡膠一樣的固體狀態。這種物體容易撈取,也可以避免石油向空氣中揮發苯、甲醛、丙酮等物質。這種固化劑對環境的危害相對較小。一些固化劑生產商宣稱,這種固化石油可以被再利用生產瀝青或者人造橡膠,甚至用作一種灰燼很少的燃料。
還有一種方法正相反,它不讓石油固化,而是讓它們和水更好地結合。「分散劑」打破石油完整的油膜,讓它們在海水中分散成一個個的小油滴。
方法三採用「吃油菌」
現在利用細菌降解石油主要用在修復海上小規模溢油、陸地石油污染等方面的治理。如果是大規模的海上石油泄漏,一般都先用物理、化學方法收集泄漏石油,直到剩下一些很難收集的石油,再用微生物降解。
至於要多長時間才能把石油完全降解,和環境條件有很大關系,比如環境的冷熱,在阿拉斯加和赤道的分解速度肯定不一樣。還和石油的成分有關,重油越多分解越困難,再有海水鹽分比較高,營養物質比較少,分解也會比較困難。總的來說,肯定不會是一天兩天就能分解完的。這個速度和細菌的生物量、活性、存活時間也有很大關系。
總之,人類對付石油污染有「十八般兵器」,哪一般都很難除盡石油,同時難免傷及自己,所以它們最好永遠沒有被使用的機會。
國際上都有哪些清除方法
海洋石油污染事件發生後,石油漂浮在海面上,迅速擴散形成油膜,可通過擴散、蒸發、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進行遷移、轉化。油類可沾附在魚鰓上,使魚窒息,抑制水鳥產卵和孵化,破壞其羽毛的不透水性,降低水產品質量。油膜形成可阻礙水體的復氧作用,影響海洋浮游生物生長,破壞海洋生態平衡,此外還可破壞海濱風景,影響海濱美學價值。石油污染防治,除控制污染源,防止意外事故發生外,可通過圍油欄、吸收材料、消油劑等進行處理。
清理石油泄漏的第一步是切斷污染源,阻止浮油區繼續擴大。在此次大連「7·16」油管爆炸事故處理中,消防員奮戰20小時將油罐險情撲滅。隨後遼寧海事局總共布置了約9000米的圍油欄,最大限度地防止污染區域擴大。圍油欄是一種漂浮型隔離裝置,能夠將泄漏的石油控制在一定區域內。不同的風、波浪和水流等情況可能會影響圍油欄的攔截效果。
第二步是通過一些物理方法清除海面石油污染,比如用抽吸機吸油,用水柵和撇沫器刮油,用吸油氈吸附原油並回收處理等。這一步只能粗放地回收部分油污,減少石油泄漏的損失;但並不能徹底清潔水面。
這就需要第三步,噴灑化學消油劑,通過化學反應,促進石油的分解或沉降,形成能消散於水中的微小球狀物。但利用化學試劑的弊端在於可能引起二次污染,只能用於清理少量油污。
國際上通用的清理石油泄漏的方法還有燃燒和放任。但是,燃燒的方法只適用於浮油厚度大於2毫米的事故,原理是,燃燒後海上會留下一種焦油球,油船再直接把這些球狀物質打撈起來,這種做法可清除水面50%到90%左右的石油。這種做法的弊端是顯而易見的,會引起大范圍的空氣污染,對於海洋生物的破壞性也非常大。放任適用於遠離海岸和人類活動區的大洋中的原油泄漏,這種方法利用微生物使原油自然消解,但會擴大污染范圍,尤其是對污染地區生物的破壞不容小覷。
美國路易斯安那州有關部門還討論在海上修建一座「障壁島」,以阻止墨西哥灣浮油靠岸。根據修建計劃,「障壁島」高約1.8米,長約60米,建島泥沙將從海底挖掘,工程預計耗資3.5億美元。
清理海洋石油污染始終困擾著人們,各國科學家都在積極研究各種技術,力爭早日攻克這一世界難題,但很多方法還只停留在試驗階段。如有的科學家研究利用生物除污,即利用某些微生物及生物制劑「吃掉」或降解浮油。也有的科學家嘗試用農作物廢料清污,還有的科學家研究用液滴包裹石油的方法。這些技術還未成熟,離大規模投入實際清理泄漏原油還有相當的距離。目前,大規模清除海洋石油污染,仍以傳統方法如圍油欄、燃燒、噴灑化學試劑為主。
⑥ 對於石油污染物來說哪種方式降解效果更好
1、物理處理法:使用清污船及附屬回收裝置、圍油欄、吸油材料及磁性分離等;
2、化學處理法:燃燒、使用化學處理劑(如乳化分散劑、凝油劑、集油劑、沉降劑)等;
3、生物處理法:人工選擇、培育,甚至改良這些噬油微生物,然後將其投放到受污海域,進行人工石油烴類生物降解。
石油入海後即發生一系列復雜變化,包括擴散,蒸發,溶解,乳化,光化學氧化,微生物氧化,沉降,形成瀝青球,以及沿著食物鏈轉移等過程(見圖)。這些過程在時、空上雖有先後和大小的差異,但大多是交互進行的。
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⑧ 煤和石油除了通過燃燒外還有沒有什麼方法使它們變成二氧化碳
在二十一世紀能源是國民經濟建設的重要支柱。隨著工業的發展,人們對石油及其製品的需求日益增長,石油開采業由陸地走向海洋。石油的開采和海上運輸業的發展,使石油泄漏事故逐年增多,受污染的海域范圍不斷擴展。自1969年發生第一次超級油船失事以來,世界上已有超過40處大的海洋泄漏,據估計每年都有千萬公噸以上的石油污染世界海洋,對生物和生態環境造成了很大危害。石油污染問題引起了人們越來越多的關注,對之進行治理也成為了最迫切的事情。在治理中產生的生物降解方法的研究雖仍有很大爭論,但也已取得了一些成果。而且有種趨勢是天然微生物的生物降解作用已成為消除環境中石油烴類污染的主要機制。
一、生物降解是指由生物催化的復雜化合物的分解過程。而在石油降解中微生物首先通過自身的代謝產生分解酶,裂解重質的烴類和原油,降低石油的粘度,另外在其生長繁殖過程中,能產生諸如溶劑、酸類、氣體、表面活性劑和生物聚合物等有效化合物利於驅油,然後由其他的微生物進一步的氧化分解成為小分子而達到降解的目的。
二、海洋中最主要的降解細菌屬於:無色桿菌屬、不動桿菌屬、產鹼桿菌屬、節桿菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬、棒桿菌屬、微桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬以及放線菌屬、諾卡氏菌屬。在大多海洋環境中,上述這些細菌是主要降解菌,在真菌中,金色擔子菌屬、假絲酵母屬、紅酵母屬和擲孢酵母屬是最普遍的海洋石油烴降解菌。一些絲狀真菌如麴黴屬、毛霉屬、鐮刀霉屬和青黴屬也應被歸入海洋降解菌中。土壤中主要的降解菌除了上面提到的細菌種類外,還包括分枝桿菌屬以及大量絲狀真菌。麴黴屬和青黴屬某些種在海洋和土壤兩種環境中都有分布。木霉屬和被孢霉屬某些種是土壤降解菌。
三、治理石油污染關鍵是降解烴類化合物,根據烴類的化學結構特點,烴類的降解途徑主要可分兩部分:鏈烴的降解途徑和芳香烴的降解途徑。直鏈烷烴的降解方式主要有三種:末端氧化、亞末端氧化和ω氧化。此外,烷烴有時還可在脫氫酶作用下形成烯烴,再在雙鍵處形成醇進一步代謝。關於芳香烴的降解途徑,在好氧條件下先被轉化為兒茶酚或其衍生物,然後再進一步被降解。因此細菌和真菌降解的關鍵步驟是底物被氧化酶氧化的過程,此過程需要分子氧的參與。
具體機制如下:
1、正烷烴在正烷烴氧化酶作用下, 先轉化成羧酸而後靠β-氧化進行深入降解,形成二碳單位的短鏈脂肪酸和乙醯輔酶A,放出CO2。該正烷烴氧化酶是雙加氧酶,能催化正烷烴為正烷烴的氫過氧化物,該反應需O2 ,但不需NAD(P) H。烷烴也可先轉化為酮,但不是其主要代謝方式。多分枝的烯烴主要轉化成二羧酸再進行降解,甲基會影響解的進行。化學式如下:
2、環烷烴的降解需要兩種氧化酶的協同氧化,一種氧化酶先將其氧化為環醇,接著脫氫形成環酮,另一種氧化酶再氧化環酮,環斷開,之後深入降解。化學式如下:
3、芳香烴一般通過烴基化形成二醇, ,環斷開,鄰苯二酚繼而降解為三羧環的中間產物。真菌和微生物都能氧化從苯到苯並蒽范圍內的芳烴底物。起初細菌藉助加雙氧酶的催化作用把分子氧的兩個氧原子結合到底物中, 使芳烴氧化成具有順式構型的二氫二酚類。順式-2-二氫二酚類進一步氧化成兒茶酚類, 兒茶酚類在另一種催化芳環裂解的加雙氧酶的作用下進一步氧化裂解。與細菌相反,真菌則藉助於加單氧酶和環水解酶的催化作用, 把芳烴氧化成反式-2-二氫二酚類化合物。(下面以萘的降解為例子)真菌將石油烴類化合物降解成反式二醇,而細菌幾乎總是將之降解成順式二醇(許多反式二醇是潛在的致癌物,順式二醇則無毒性) 。化學式如下:
簡單總結成下表:
各類烴 具體的降解過程和產物
正烷烴 正烷烴→羧酸→二碳單位的短鏈脂肪酸+乙醯輔酶A+CO2。
烯烴 烯烴→二羧酸
環烷烴 環烷烴→環醇→環酮
芳香烴 芳香烴→二醇→鄰苯二酚→三羧環的中間產物
由上面可知道,微生物對一些難降解化學物的降解, 是通過一系列氧化酶的催化作用完成的。在自然界中這一過程通常是由多種微生物的協同作用來完成, 速度比較緩慢。為了擴大微生物降解底物的范圍, 提高降解效率, 以使這些難降解化學物徹底礦化, 應該可以利用天然降解性質粒的轉移構建新功能菌株。降解性質粒,是指一類編碼有降解某些化學代謝途徑的質粒。例如:美國Chak rabany 等為消除海上溢油污染, 曾將假單胞桿菌中不同菌株的CAM、OCT、XAL 和NAH 4 種降解性質粒接合轉移至一個菌株中,構建成一株能同時降解芳香烴、多環芳烴、萜烴和脂肪烴的「多質粒超級菌」。該菌能將天然菌要花一年以上才能消除的浮油,縮短為幾個小時。
四、在自然環境中,微生物對石油烴類降解與否以及快慢都是與其所處的環境密切相關。
1、液態的石油烴類在水中會形成水油界面,微生物正是在這一水油界面上降解烴類的,降解速率與水油界面的面積密切相關,能產生生物乳化劑的微生物正是乳化劑增大水油界面的面積而促進微生物對烴類的降解。
2、石油烴類的微生物降解可在很大的溫度范圍內發生,在0 ℃~70 ℃的環境中均發現有降解石油烴類的微生物。大多數微生物在常溫下較易降解石油烴類,且由於某些對微生物有毒害的低分子量石油烴類在低溫下難揮發,會對石油烴類的降解有一定的抑製作用,所以低溫下石油烴類較難降解。
3、大多數的石油烴類是在好氧條件下被降解的,這是因為許多烴類的降解需要加氧酶和分子氧。但也有一些烴類能在厭氧條件下被降解。
4、氮源和磷源經常成為微生物降解烴類的限制因子。在天然水體中,為了促進石油烴類的降解而添加水溶性的氮源和磷源也受到限制,因為有限添加的氮源和磷源在水體中被高倍稀釋而難以支持微生物的生長。
5、石油烴類的微生物降解一般處於中性pH值,極端的pH 值環境不利於微生物的生長。
它的效率和質量還取決於石油烴類化合物存在的數量、種類及狀態。例如Chaineau 等用微生物處理被石油烴污染的土壤, 270 d 後發現, 75%的原油被降解; 飽和烴中, 正構烷烴和支鏈烷烴在16 d 內幾乎全部降解; 22% 的環烷烴未被降解; 芳香烴有71% 被同化;占原油總重量10% 的瀝青質完全保留了下來。一般而言, 各類石油烴被微生物降解的相對能力如下: 飽和烴> 芳香烴> 膠質和瀝青。在飽和烴部分中, 直鏈烷烴最容易被降解; 在芳香烴部分中,二環和三環化合物較容易被降解,而含有5 個或更多環的那芳香烴難於被微生物所降解; 膠質和瀝青則極難被微生物所降解。
結語:盡管微生物可以降解石油,可是目前為止還沒有一種能在短時間內徹底降解石油的有效方法,所以在微生物降解石油方面的研究仍然任重而道遠。但是隨著現代微生物學和基因組計劃的更進一步發展,更多微生物物種的發現和生物技術的應用,石油污染問題將會得到更有效的解決!
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《污染物生物降解》 金志剛 張彤 朱懷蘭
從石油污染的土壤和水體中富集、分離到12株高效石油降解菌,各單菌株的降油率為40.3%~57.6%,其中O-8-3、O-28-2和O-46菌可耐受40℃的溫度和1.5%的鹽度.經初步鑒定,這3株菌分別為假單胞菌(Pseudomonas sp.)、芽孢桿菌(Bacillus sp.)和不動桿菌(Acinetobacter sp.).與單一O-8-3菌株相比,O-8-3/O-28-2/O-46混合菌株對石油的降解率可提高20.1%,可耐受石油類初始質量濃度從2000 mg/L提高到5000 mg/L.通過在實驗室接種O-8-3/O-28-2/O-46混合菌株於生物反應器中處理勝利油田採油廢水的試驗結果表明,72 h內石油污染物的降解率達96.9%,比接種自然細菌群落的降解率提高了60.7%.
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