石油是一類具有致癌、致畸和致突變性的有機(jī)污染物，隨著其在國(guó)防、航天、工業(yè)等重要領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大量的石油及其制品由于各種途徑進(jìn)入土壤和水環(huán)境并對(duì)生態(tài)與人類健康造成嚴(yán)重危害。微生物修復(fù)技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)及有效性而成為一種最具發(fā)展?jié)摿Φ闹卫硎蜔N污染的技術(shù)，它是微生物催化降解有機(jī)污染物從而去除或消除環(huán)境中石油類有機(jī)污染的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。由于石油烴的疏水性和環(huán)境的復(fù)雜性等原因，自然條件下微生物降解速度較慢，可采取多種措施強(qiáng)化生物修復(fù)這一過(guò)程。本文考察了生物表面活性劑鼠李糖脂溶液的表面張力在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性及粘土、壤土及砂土三種不同土壤類型對(duì)其的吸附作用。

本文證明鼠李糖脂對(duì)原油飽和烴(SAT)和多環(huán)芳烴(PAH)組分具有明顯的增溶作用，并能有效促進(jìn)污染物質(zhì)的解吸。本文在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上采用投加表面活性劑、提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需條件(O2、營(yíng)養(yǎng)元素)和投加外源微生物等方式對(duì)石油類污染土壤及地下水進(jìn)行修復(fù)。本文其次分析了表面活性劑及各環(huán)境因子對(duì)石油類有機(jī)污染土壤的生物降解過(guò)程的影響，并對(duì)微生物降解進(jìn)行一級(jí)動(dòng)力學(xué)分析，為高鹽度的含油土壤修復(fù)提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。最后通過(guò)地下水原位修復(fù)中試裝置，結(jié)合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和中試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了地下水飽和帶石油類污染物的遷移及微生物修復(fù)模擬模型。

本文主要結(jié)論如下：

1、生物表面活性劑鼠李糖脂具有優(yōu)良的表而活性，并顯示出良好的環(huán)境適應(yīng)性。其具有較低的臨界膠束濃度和極低的表面張力。通過(guò)對(duì)不同鹽度和pH條件下鼠李糖脂溶液濃度和表面張力變化關(guān)系的擬合，結(jié)果表明該表面活性劑在不同鹽度和酸堿度環(huán)境下其溶液的表面活性不易受鹽度和pH的影響，因此在含鹽量高、含油量高、酸堿性不同的土壤及地下水污染場(chǎng)地修復(fù)中具有較好的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的實(shí)用性。另外，鼠李糖脂施用環(huán)境中土樣粒徑越大，土壤有機(jī)質(zhì)含量越小，鼠李糖脂損失量就越小(鼠李糖脂在壤土、砂質(zhì)壤土和砂土中的損失量分別為75.0%、66.7%和50.0%)。

2、原油組分SAT和PAH在生物表面活性劑鼠李糖脂溶液中有顯著的增溶作用，與水中SAT和PAH的溶解量相比分別提高了20倍和84.6%。對(duì)鼠李糖脂濃度-液相SAT濃度進(jìn)行線性擬合，發(fā)現(xiàn)表面活性劑鼠李糖脂對(duì)SAT各組分的溶解限為0.04%左右。鼠李糖脂溶液濃度增加對(duì)石油中PAH組分的增溶能力影響趨勢(shì)與SAT組分相同。由于多環(huán)芳烴強(qiáng)烈的疏水性，鼠李糖脂溶液對(duì)其增溶能力遠(yuǎn)低于對(duì)飽和烴組分的增溶能力。對(duì)環(huán)境因素鹽度和酸堿度的正交實(shí)驗(yàn)考查結(jié)果顯示鼠李糖脂濃度是影響SAT和PAH溶解效果的主要因素。正交實(shí)驗(yàn)還表明，鼠李糖脂濃度、pH值和鹽度在SAT和PAH的溶解過(guò)程中存在兩兩交互作用，且鹽度的增加削弱了SAT的溶解，而堿性的增加有利于SAT和PAH的增溶。

3、大于臨界膠束濃度的生物表面活性劑鼠李糖脂溶液有效促進(jìn)了原油組分SAT和PAH的解吸，土樣類型不同，兩種，組分的解吸率也不同，砂土有機(jī)含量低且顆粒比表面積小從而導(dǎo)致吸附的石油組分會(huì)更易被解吸。當(dāng)鼠李糖脂濃度為0.02%和0.04%時(shí)SAT和PAH的解吸率甚至低于去離子水中兩種組分的洗脫率，經(jīng)分析這種現(xiàn)象是由于溶液中的鼠李糖脂優(yōu)先被土壤顆粒吸附，吸附相的鼠李糖脂影響了SAT和PAH在土壤上吸附及分配過(guò)程，從而導(dǎo)致石油在土壤上的吸附量增加。鼠李糖脂的存在對(duì)兩種土樣中石油飽和烴的去除率均有一定積極作用，且當(dāng)鼠李糖脂濃度達(dá)到0.08-0.1%時(shí)其解吸效果較好。相較于SAT來(lái)說(shuō)，PAH疏水性更強(qiáng)，且環(huán)數(shù)越高結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的PAH疏水性和吸附能力越強(qiáng)。pH值的變化通過(guò)改變土壤物化性質(zhì)從而改變土壤-石油-鼠李糖脂系統(tǒng)中石油污染物的吸附狀態(tài)，且呈弱酸性的鼠李糖脂溶液有利于促進(jìn)SAT和PAH的解吸。鹽度的增加對(duì)土壤中SAT和PAH的解吸有一定的影響，且因土壤成分不同其解吸規(guī)律不同。

4、通過(guò)控制微生物降解石油污染土壤實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的溫度、濕度及氧氣等重要因素，利用正交方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，考察了土壤類型、表面活性劑和石油初始濃度等因素間交互作用對(duì)土著微生物降解土壤中石油烴的影響。正交試驗(yàn)中所有樣品的石油烴降解率達(dá)到66.21-94.00%，比添加HgCl2以控制微生物活性的空白對(duì)照樣品高出了28.44-56.23%，說(shuō)明石油烴在土壤中的減少主要是由微生物降解引起。通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的測(cè)定，確定了與重質(zhì)烷烴相比，輕質(zhì)烷烴更容易被微生物降解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明土壤類型是微生物降解過(guò)程中的最重要因素，土壤顆粒對(duì)石油分子的吸附是微生物降解石油烴的瓶頸。表面活性劑的加入有利于改善油-水-微生物細(xì)胞界面的接觸行為，通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞膜疏水性、增強(qiáng)疏水性有機(jī)物的親水性等方式加快了微生物對(duì)油類污染物的利用速度及降解速率。

5、土壤-油-微生物系統(tǒng)中，表面活性劑添加濃度為兩倍臨界膠束濃度的土壤樣品中微生物對(duì)石油烴的降解速率最大，達(dá)到0.0866d-1，說(shuō)明適量的生物表面活性劑鼠李糖脂的添加會(huì)促進(jìn)石油烴的微生物降解，但表面活性劑濃度過(guò)高反而會(huì)影響其使用效率。鹽度的增加使得石油類有機(jī)物在水相中溶解度減小，從而增大其在土壤顆粒上的吸附量，且.鹽度越高越會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒性，從而降低其對(duì)有機(jī)污染物的降解能力。本實(shí)驗(yàn)證明鹽度的增加對(duì)微生物降解石油烴污染物具有抑制作用，系統(tǒng)中NaCl濃度分別為0.2、0.4mol/L時(shí)，微生物降解速率約為不加鹽樣品的1/2、1/4。值得肯定的是，添加生物表面活性劑鼠李糖脂能有效促進(jìn)含鹽量高的土壤中有機(jī)污染物的降解。

6、設(shè)計(jì)了砂箱土壤及地下水物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并?gòu)建了一套微生物處理系統(tǒng)，利用Visual MODFLOW進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合且擬合結(jié)果較好。實(shí)驗(yàn)證明生物表面活性劑鼠李糖脂能有效改進(jìn)地下水飽和帶有機(jī)污染生物修復(fù)技術(shù)，對(duì)柴油等有機(jī)污染去除率較高，修復(fù)效果顯著。