生态学杂志 2001, 20(5) :22-24Chinese Journal of Ecology
生物反应器法处理油泥污染土壤的研究*
张海荣 姜昌亮 赵彦 李培军 许华夏 杨桂芬
(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程开放实验室, 沈阳110016)
Bioremediation of Petroleum Contaminated Soil Using Bio Slurry Reactor Process. Zhang Hairong, Jiang Changliang, Z hao yan, L i P eijun, Xu Huaxia Yang Guifen (L abor atory of Ecological Pr ocess in T er r estr ial Ecosystem, I nstitute of A pp lied Ecology , Chinese A cademy of Sciences , Sheny ang 110016). Chinese Jour nal of Ecology , 2001, 20(5) :22-24. Bio remidiatio n possibility of so il contaminated by o il mud, and the optimization o f the technolo gical conditions for the bioremediation were studied using bio slurry reactor in pilot scale. A group of micro org ami sm w hich are addicted to oil and r ich in both amount and species in o il contaminated so il was discovered. Fusarium sp. w as screeded for its high crude o il degr adat ion rate. O il mud w ith high concentration of crude o il was mix ed w ith clean soil in the ratio of 1 1, and 10%complex organic fertilizer and inorganic nutrients in proper proport ion w ere added befor e treatment. Par ticularly , micro biological agent of indigenous super ior strains for crude oil deg radation w as applied. Other operativ e conditions of the re acto r included 25 for temperature and intermittent vent ing. After 75days operation, the contents of to tal petroleum hydrocarbon (T PH) in oil mud w as decreased from 43. 39to 0. 72g kg -1. T he deg radation rate of T PH reached 98. 3%under optimal conditions.
Key words:bio slurry r eactor, so il co ntaminated, bior emediatio n.
中图分类号:X131. 3 文献标识码:A 文章编号:1000 4890(2001) 05 0022 03
采油过程产生的油泥是整个石油烃污染源的重点。在陆地生态环境中, 烃类的大量存在往往对植物的生物学质量产生不利影响, 更重要的是石油中的一些多环芳烃是致癌和致突变物质, 这些致癌和致突变的有机污染物进入农田生态系统后, 在动植物体内逐渐富集, 进而威胁人类的生存和健康
[1, 11]
用生物泥浆反应器研究了高浓度低分子量和高分子量PAH s 的生物降解性能, 处理4周后, 土壤中双环、三环和四环PAH s 的平均降解率为80%, 而就地处理仅为50%[3, 12]。李培军等在容积15L 的生物泥浆反应器中处理菲和芘的污染土壤, 当土壤中菲和芘浓度为73和80mg g -1时, 15d 降解率分别为98%和77%
[4]
。大量的废弃油泥, 不仅污染农田, 同时也
。但利用生物泥浆反应器技术
给石油行业带来巨大的经济损失。
污染土壤的治理主要有物理、化学和生物(生
物修复) 方法, 生物修复方法被认为最有生命力。污染土壤生物修复技术主要有3种, 即原位处理、挖掘堆置处理和反应器处理。反应器处理是将受污染的土壤挖掘起来和水混合搅拌成泥浆, 在接种了微生物的反应器内进行处理, 其工艺类似于污水生物处理方法。处理后的土壤与水分离后, 经脱水处理再运回原地[2]。处理后的出水视水质情况, 直接排放或循环使用。这种方法适用于 污染事故现场且要求快速清除污染物的情况; 环境质量要求较高的地区。这种液/固处理法由于以水相为主要处理介质, 污染物、微生物、溶解氧和营养物的传递速度快, 各种环境条件便于控制, 因此去除污染物效率高, 对高浓度的污染土壤有良好的治理效果, 但运行费用较高。
目前生物泥浆反应器处理技术尚未普及, 较多的是实验室的小试和现场中试。Weissenfels 等利
处理油泥污染土壤还未见报道。
本文用简易生物泥浆反应器装置, 通过实验室模拟试验, 对生物泥浆反应器技术处理油泥污染土壤的可行性及对生物降解过程调控因子(供氧、营养物、微生物、无机盐等) 进行实验研究。为生物泥浆反应器法处理油泥和污染土壤提供最佳工艺条件并为该技术实用化提供科学依据。1 材料与方法1. 1 供试材料
1. 1. 1 样品 污染土壤采自辽河油田某采油井旁, 未污染土壤采自该地区远离采油井的稻田土, 油泥为辽河油田的废弃油泥, 其理化性质见表1, 微生物生态分布见表2。
*国家自然科学基金(29977021) 与中国科学院知识创新项目
(KZCX2-40) 资助.
作者简介:张海荣, 女, 48岁, 1978年毕业于上海复旦大学放射
化学专业。现主要从事污染生态化学和生态环境恢复的研究工作。发表论文20余篇。
1. 1. 2 肥料多元有机复合肥, 由中国科学院沈阳应用生态研究所第三开发公司提供, 理化性质见表1。
1. 1. 3 菌剂 本实验采用定向富集培养筛选方法, 从污染土壤土著微生物中筛选出的降解石油的优势真菌, 经鉴定为镰刀菌(Fusarium sp. ) , 经三级培养后制成固体菌剂。
表1 供试材料理化性质(pH 除外, mg kg -1)
Tab. 1 Physical and chemical properti es of testing materials 供试材料未污染土*污染土*油泥肥料
pH 7. 57. 27. 36. 8
总N [1**********]000
总P
有机质
TPH
腐殖酸
4301730024. 8-[1**********]1. 0-606050500. 0-[1**********]-130000
*未污染土壤和污染土壤均为盐化草甸土. 下同.
表2 不同污染土壤状况下的微生物生态分布[个 (g 干土) -1]
T ab. 2 Ecol ogical distributi on microorganism in soil w i th different contamination
细菌
类别
油为碳源
未污染土污染土油泥
注: - 表示未检出.
1. 3 1041. 8 1071. 6 107
总数4. 2 1063. 3 1073. 1 107
油为碳源3. 0 1021. 0 102
总数6. 0 1031. 1 1041. 0 102
油为碳源
9. 0 102
总数1. 0 1032. 4 1047. 9 103
真菌
放线菌
1. 1. 4 简易生物泥浆反应器 玻璃材料, 配置空气调节器, 容积为1. 5L, 见图1
。
10%; 无机盐为NH 4NO 3, CH 3COONH 4, KH 2PO 4, 加入后使土壤中NH 4+-N, NO 3--N 和PO 43--P 含量为40, 20和20mg kg 。每隔15d 对各反应器进行采样, 测定TPH 残留量。2 结果与讨论
该实验首先对不同污染状况下的微生物生态分布进行调查(表2) 。发现污染土壤和油泥中, 细菌总数均超过未污染土。嗜油性细菌的数量比未污染土高3个数量级, 说明嗜油性细菌的存在与石
-1
图1 生物泥浆反应器示意图Fig. 1 Bioreactor device
油污染物密切相关。污染土中真菌和放线菌的总数也超过了未污染土, 但嗜油菌的数量没有明显增加。油泥中真菌则相对较少, 这可能是由于钻井油泥来源于地层深处有关。从污染土壤中分离的微生物类群鉴定结果见表3, 优势细菌主要有6个菌属, 真菌主要有8种。
各类嗜油菌在液体震荡培养下, 15d 后测定污染土壤中T PH 的降解率, 通过降解率比较, 发现真菌降解率普遍高于细菌。就真菌而言, 镰刀菌属降解能力最强。无论是细菌还是真菌混合菌的降解率均高于单株菌。根据实验结果, 本实验选择镰刀菌为优势降解菌。镰刀菌经大量增殖后重新投加回油泥污染土壤中, 从而可缩短驯化及适应时间, 促使投加菌株尽快形成优势菌群, 这种方法仍属于混合菌生物降解过程。生物泥浆反应器处理油泥过程中, 生物有机肥的加入是为了改善土壤结构, 同时增加其营养元素含量。无机盐NH 4NO 3, CH 3COONH 4和KH 2PO 4的加入, 主要是为了增加土壤速效N 和P 的含量, 激活微生物, 另外考虑
1. 2 分析方法
石油烃总量的测定用红外法[5]。1. 3 微生物数量测定
细菌和真菌计数均采用平板计数法。培养基:细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基, 真菌采用察氏培养基, 放线菌为高氏一号培养基。微生物数量的测定和类群鉴定方法见文献1. 4 实验方法
试验设计5个处理, 如下:A 为对照; B 为通气+菌剂; C 为通气+菌剂+肥料; D 为通气+菌剂+肥料+无机盐; E 为(不通气) 菌剂+无机盐+肥料。
每个反应器均加入600g 处理物。油泥:客土为1 1。客土过2mm 筛后加入5%的原油, 稀油 稠油为1 1。水 土为1 1; 温度25 (即对照) 。其它处理, 通气每日4次, 每次30min, 空气流速为0. 7L min -1; 菌剂加入量为5%; 肥料加入量为
[6~9]
。
CH 3COONH 4比一般盐类有更大的亲油性。
效果看出, 在通气条件下, 加肥料和菌剂比只加菌表3 石油污染土壤中的优势细菌和真菌类群
T ab. 3 The species of bacteria and fungi i n oil contaminated soil 编号名称分 类
细菌
1微球菌属M icrococ c us 2节杆菌属A rthrobacter 3芽孢杆菌属Bacillus 4产碱菌属A lcaligenes 5醋杆菌属A cetobacter 6
黄杆菌属Flav obacter iu m 真菌
1黑曲霉A sp ergillus niger 2杂色曲霉A . v ersicolor
3产黄青霉Penicillium chrysogenu m 4常现青霉P. f requentans 5镰刀菌属Fu sarium sp.
6粉红头孢霉Cephalosp orium roseum Oudem 7绿色木霉T ric hoderma v ir ide 8
出芽短梗霉
A ureobasidium pullu lans
表4 污染土壤中T PH 降解*
Tab. 4 Regression analyses of TPH degradation
处理相关系数样本数编号方程式
(r) (n) A Y =42. 289e-0. 0083t 0. 9410**6B Y =48. 565e-0. 0309t 0. 9610**6C Y =45. 066e-0. 0441t 0. 9840**6D Y =50. 891e-0. 057t 0. 9724**6E
Y =40. 595e-0. 0054t
0. 9261**
6
*初始浓度为43. 39g kg -1; **为0 01显著性水平
.
图2 处理过程T PH 降解
Fig. 2 TPH degradation rates of di fferent reactors
75d 的处理结果见图2, 表4是生物泥浆反应器处理过程TPH 降解曲线回归分析, 石油烃的生物降解是一个比较缓慢的过程, 降解曲线符合一级反应动力学方程。
-dy /dt =ky
式中, y 为TPH 在瞬间t 的浓度, k 为速度反应常数。可以根据速度常数k 来衡量反应速度, 即k 值越大, 反应速度越快。处理A 不通气, 不投加营养和菌剂, 降解速度很慢, 45d 降解率为23. 9%, 75dTPH 去除率为46. 9%。从处理B 和C 的处理
剂去除率高, 30d 和75d 分别高32%和8. 2%。因为此处理物是辽河油田的废弃油泥, 油泥中大部分为颗粒较大的油砂组成, N 和P 含量低, 不具备微生物所需要的土壤微生态环境, 所以有必要加入一定量的客土和肥料。如果在油泥中只接种优势菌剂, 没有足够N 和P 营养物质供应, 微生物活性也会受到抑制, 这就是处理C 比B 处理效果好的原因。处理B, C 和D 均处于通气状态, 尽管其它条件有差别, 但降解速率均较快, 经过75d 的处理, TPH 降解率分别为86. 7%, 94. 9%和98. 3%。处理E 与D 加入菌剂、肥料和无机盐相同, 不同的是处理E 没有通气, 处于厌氧状态, 处理D 为好氧状态。TPH 去除率处理D 为98. 3%, 而E 仅为39. 9%, 这说明生物泥浆反应器是好氧生物降解过程, 提供氧气是重要的调控因子。
生物泥浆反应器处理石油污染土壤过程中TPH 降解速率为好氧状态>厌氧状态, 在好氧状态下的降解速率反应器D>C>B, 反应器D 处理效果最好。经过75d 处理, TPH 从43. 39g kg -1减少到0. 72g kg -1, 去除率为98. 3%。3 小 结
3 1 石油烃中直链烃占比例较大, 其生物毒性较小, 往往成为土壤嗜油菌的良好碳源。在一定范围内, 土壤中TPH 的存在会成为刺激微生物生长的有利因子[12]
。因此, 在石油污染土壤中嗜油微生物数量多, 且类群丰富, 镰刀菌为筛选出的高效石油降解菌。3 2 生物泥浆反应器法处理废弃油泥是好氧生物降解过程, 提供充足的氧气是最关键的调控因子。本实验5种处理, 经过75d 处理, TPH 去除率具有
明显差异, 分别为46. 9%, 86. 7%, 94. 9%, 98. 3%和39. 9%, 说明对环境因子肥料、微生物和无机盐的调控都是很必要的。
3 3 处理D 各环境因子控制较为理想, 即在间歇式通气状况下, 接种石油降解菌, 加入肥料及速效N 、P 营养元素。经过75d 处理, 油泥污染土壤中TPH 含量从43. 39g kg -1可减少到0. 72g kg -1, 去除率达98. 3%。
3 4 生物泥浆反应器法处理油泥污染土壤是可行的, 实验结果为污染土壤恢复和生物泥浆反应器处理技术实用化提供了科学依据。
(下转第31页)
龙门林区, 构成了林区鸟类的主体; 小龙门林区的
列
鸟形目、所有鹃形目、形目、雀形目的伯劳科和绣
鸫、白腹[姬]翁鸟、煤山雀、红交嘴雀等典型的森林鸟类。1994年5~7月我们发现巨嘴柳莺在小龙门林区2条自然沟和1条公路上多次出现, 虽然没有找
到巨嘴柳莺的巢, 但是我们怀疑巨嘴柳莺在小龙门林区为夏候鸟。近些年在小龙门林区的研究发现有褐马鸡、四川柳莺在此繁殖[1], 成为了北京地区留鸟和夏候鸟的新记录, 又有报道在小龙门林区发现了鸟类新种北京[姬]翁鸟(Ficedula beij ingni ca) [10]。
综上所述, 秃山变 绿岛 是现今我们面对的首要问题, 它对于防风固沙, 保持水土, 保护濒危珍稀物种, 保护生物多样性资源, 创造山区景观生态及生态旅游等方面都有极其重要的作用。
参考文献
[1] 李世纯, 刘喜悦, 王丽, 等. 北京小龙门森林鸟类群落结构及
物种多样性研究[A]. 见:陈灵芝. 暖温带森林生态系统结构与功能研究[C]. 北京:科学出版社, 1997. 88-103.
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温带森林生态系统结构与功能研究[C ]. 北京:科学出版社, 1997. 28-37.
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[10] M acArthur, R. H. and M acArthur, J. M . On Bird Species Di ver
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(收稿:2000年11月10日, 改回:2001年1月3日)
眼鸟科只分布于1070~1450m 海拔段的混交林中, 且隼形目、行鸟形目、雀形目的鹪鹩科、翁鸟亚科鸟类均有80%以上的数量活动于该区域中, 这表明1070~1450m 海拔段的混交林中鸟类最为丰富, 这与李世纯等的研究结果相同; 本研究表明, 海拔在1450m 以上的区域鸟类物种数明显减少, 原因可能是在1450~1763m 海拔段灌丛和草本层发育较差, 气候较冷而潮湿, 因而较少昆虫和草籽, 故该海拔段多数是体型较大的、罕见和较珍稀的种类, 这与蔡其侃等[7]的研究结果十分相似。所以, 生活环境的多样性及植被丰富程度对于招引鸟类, 尤其是小型鸟类起着重要的作用。鉴于此, 在我国华北暖温带中山带山区发展混交林, 特别是针阔混交林对于保护森林鸟类群落的物种多样性有着相当重要的意义。3 3 鸟类物种多样性及其影响因素
关于鸟类群落物种多样性的环境影响因素, M acArthur 提出了结构假说[8], 认为物种丰富度与植物群落结构有关, 并首次证明了鸟类物种多样性与植物群落叶层结构多样性密切相关。陈灵芝等认为, 物种多样性与群落内部的空间异质性程度有关, 群落垂直和水平方向的空间结构越复杂, 环境类型越多样, 则物种多样性就越高[9]。本研究结果与上述观点相同, 混交林、纯林、灌丛三类植物群落的叶层结构和空间异质性程度明显不同, 导致了小龙门林区鸟类物种数和多样性指数表现为H 混交林>H 纯林>H 灌丛。
在小龙门林区周围方圆几十到几百平方公里的区域内都是由灌丛、草甸和不成林的树木组成的秃山, 可以说小龙门林区是一个 绿岛 , 它招引了雀鹰、黄爪隼、勺鸡、山 (上接第24页)
参考文献
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(收稿:2000年8月14日, 改回:9月11日)
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Key words:bio slurry r eactor, so il co ntaminated, bior emediatio n.
中图分类号:X131. 3 文献标识码:A 文章编号:1000 4890(2001) 05 0022 03
采油过程产生的油泥是整个石油烃污染源的重点。在陆地生态环境中, 烃类的大量存在往往对植物的生物学质量产生不利影响, 更重要的是石油中的一些多环芳烃是致癌和致突变物质, 这些致癌和致突变的有机污染物进入农田生态系统后, 在动植物体内逐渐富集, 进而威胁人类的生存和健康
[1, 11]
用生物泥浆反应器研究了高浓度低分子量和高分子量PAH s 的生物降解性能, 处理4周后, 土壤中双环、三环和四环PAH s 的平均降解率为80%, 而就地处理仅为50%[3, 12]。李培军等在容积15L 的生物泥浆反应器中处理菲和芘的污染土壤, 当土壤中菲和芘浓度为73和80mg g -1时, 15d 降解率分别为98%和77%
[4]
。大量的废弃油泥, 不仅污染农田, 同时也
。但利用生物泥浆反应器技术
给石油行业带来巨大的经济损失。
污染土壤的治理主要有物理、化学和生物(生
物修复) 方法, 生物修复方法被认为最有生命力。污染土壤生物修复技术主要有3种, 即原位处理、挖掘堆置处理和反应器处理。反应器处理是将受污染的土壤挖掘起来和水混合搅拌成泥浆, 在接种了微生物的反应器内进行处理, 其工艺类似于污水生物处理方法。处理后的土壤与水分离后, 经脱水处理再运回原地[2]。处理后的出水视水质情况, 直接排放或循环使用。这种方法适用于 污染事故现场且要求快速清除污染物的情况; 环境质量要求较高的地区。这种液/固处理法由于以水相为主要处理介质, 污染物、微生物、溶解氧和营养物的传递速度快, 各种环境条件便于控制, 因此去除污染物效率高, 对高浓度的污染土壤有良好的治理效果, 但运行费用较高。
目前生物泥浆反应器处理技术尚未普及, 较多的是实验室的小试和现场中试。Weissenfels 等利
处理油泥污染土壤还未见报道。
本文用简易生物泥浆反应器装置, 通过实验室模拟试验, 对生物泥浆反应器技术处理油泥污染土壤的可行性及对生物降解过程调控因子(供氧、营养物、微生物、无机盐等) 进行实验研究。为生物泥浆反应器法处理油泥和污染土壤提供最佳工艺条件并为该技术实用化提供科学依据。1 材料与方法1. 1 供试材料
1. 1. 1 样品 污染土壤采自辽河油田某采油井旁, 未污染土壤采自该地区远离采油井的稻田土, 油泥为辽河油田的废弃油泥, 其理化性质见表1, 微生物生态分布见表2。
*国家自然科学基金(29977021) 与中国科学院知识创新项目
(KZCX2-40) 资助.
作者简介:张海荣, 女, 48岁, 1978年毕业于上海复旦大学放射
化学专业。现主要从事污染生态化学和生态环境恢复的研究工作。发表论文20余篇。
1. 1. 2 肥料多元有机复合肥, 由中国科学院沈阳应用生态研究所第三开发公司提供, 理化性质见表1。
1. 1. 3 菌剂 本实验采用定向富集培养筛选方法, 从污染土壤土著微生物中筛选出的降解石油的优势真菌, 经鉴定为镰刀菌(Fusarium sp. ) , 经三级培养后制成固体菌剂。
表1 供试材料理化性质(pH 除外, mg kg -1)
Tab. 1 Physical and chemical properti es of testing materials 供试材料未污染土*污染土*油泥肥料
pH 7. 57. 27. 36. 8
总N [1**********]000
总P
有机质
TPH
腐殖酸
4301730024. 8-[1**********]1. 0-606050500. 0-[1**********]-130000
*未污染土壤和污染土壤均为盐化草甸土. 下同.
表2 不同污染土壤状况下的微生物生态分布[个 (g 干土) -1]
T ab. 2 Ecol ogical distributi on microorganism in soil w i th different contamination
细菌
类别
油为碳源
未污染土污染土油泥
注: - 表示未检出.
1. 3 1041. 8 1071. 6 107
总数4. 2 1063. 3 1073. 1 107
油为碳源3. 0 1021. 0 102
总数6. 0 1031. 1 1041. 0 102
油为碳源
9. 0 102
总数1. 0 1032. 4 1047. 9 103
真菌
放线菌
1. 1. 4 简易生物泥浆反应器 玻璃材料, 配置空气调节器, 容积为1. 5L, 见图1
。
10%; 无机盐为NH 4NO 3, CH 3COONH 4, KH 2PO 4, 加入后使土壤中NH 4+-N, NO 3--N 和PO 43--P 含量为40, 20和20mg kg 。每隔15d 对各反应器进行采样, 测定TPH 残留量。2 结果与讨论
该实验首先对不同污染状况下的微生物生态分布进行调查(表2) 。发现污染土壤和油泥中, 细菌总数均超过未污染土。嗜油性细菌的数量比未污染土高3个数量级, 说明嗜油性细菌的存在与石
-1
图1 生物泥浆反应器示意图Fig. 1 Bioreactor device
油污染物密切相关。污染土中真菌和放线菌的总数也超过了未污染土, 但嗜油菌的数量没有明显增加。油泥中真菌则相对较少, 这可能是由于钻井油泥来源于地层深处有关。从污染土壤中分离的微生物类群鉴定结果见表3, 优势细菌主要有6个菌属, 真菌主要有8种。
各类嗜油菌在液体震荡培养下, 15d 后测定污染土壤中T PH 的降解率, 通过降解率比较, 发现真菌降解率普遍高于细菌。就真菌而言, 镰刀菌属降解能力最强。无论是细菌还是真菌混合菌的降解率均高于单株菌。根据实验结果, 本实验选择镰刀菌为优势降解菌。镰刀菌经大量增殖后重新投加回油泥污染土壤中, 从而可缩短驯化及适应时间, 促使投加菌株尽快形成优势菌群, 这种方法仍属于混合菌生物降解过程。生物泥浆反应器处理油泥过程中, 生物有机肥的加入是为了改善土壤结构, 同时增加其营养元素含量。无机盐NH 4NO 3, CH 3COONH 4和KH 2PO 4的加入, 主要是为了增加土壤速效N 和P 的含量, 激活微生物, 另外考虑
1. 2 分析方法
石油烃总量的测定用红外法[5]。1. 3 微生物数量测定
细菌和真菌计数均采用平板计数法。培养基:细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基, 真菌采用察氏培养基, 放线菌为高氏一号培养基。微生物数量的测定和类群鉴定方法见文献1. 4 实验方法
试验设计5个处理, 如下:A 为对照; B 为通气+菌剂; C 为通气+菌剂+肥料; D 为通气+菌剂+肥料+无机盐; E 为(不通气) 菌剂+无机盐+肥料。
每个反应器均加入600g 处理物。油泥:客土为1 1。客土过2mm 筛后加入5%的原油, 稀油 稠油为1 1。水 土为1 1; 温度25 (即对照) 。其它处理, 通气每日4次, 每次30min, 空气流速为0. 7L min -1; 菌剂加入量为5%; 肥料加入量为
[6~9]
。
CH 3COONH 4比一般盐类有更大的亲油性。
效果看出, 在通气条件下, 加肥料和菌剂比只加菌表3 石油污染土壤中的优势细菌和真菌类群
T ab. 3 The species of bacteria and fungi i n oil contaminated soil 编号名称分 类
细菌
1微球菌属M icrococ c us 2节杆菌属A rthrobacter 3芽孢杆菌属Bacillus 4产碱菌属A lcaligenes 5醋杆菌属A cetobacter 6
黄杆菌属Flav obacter iu m 真菌
1黑曲霉A sp ergillus niger 2杂色曲霉A . v ersicolor
3产黄青霉Penicillium chrysogenu m 4常现青霉P. f requentans 5镰刀菌属Fu sarium sp.
6粉红头孢霉Cephalosp orium roseum Oudem 7绿色木霉T ric hoderma v ir ide 8
出芽短梗霉
A ureobasidium pullu lans
表4 污染土壤中T PH 降解*
Tab. 4 Regression analyses of TPH degradation
处理相关系数样本数编号方程式
(r) (n) A Y =42. 289e-0. 0083t 0. 9410**6B Y =48. 565e-0. 0309t 0. 9610**6C Y =45. 066e-0. 0441t 0. 9840**6D Y =50. 891e-0. 057t 0. 9724**6E
Y =40. 595e-0. 0054t
0. 9261**
6
*初始浓度为43. 39g kg -1; **为0 01显著性水平
.
图2 处理过程T PH 降解
Fig. 2 TPH degradation rates of di fferent reactors
75d 的处理结果见图2, 表4是生物泥浆反应器处理过程TPH 降解曲线回归分析, 石油烃的生物降解是一个比较缓慢的过程, 降解曲线符合一级反应动力学方程。
-dy /dt =ky
式中, y 为TPH 在瞬间t 的浓度, k 为速度反应常数。可以根据速度常数k 来衡量反应速度, 即k 值越大, 反应速度越快。处理A 不通气, 不投加营养和菌剂, 降解速度很慢, 45d 降解率为23. 9%, 75dTPH 去除率为46. 9%。从处理B 和C 的处理
剂去除率高, 30d 和75d 分别高32%和8. 2%。因为此处理物是辽河油田的废弃油泥, 油泥中大部分为颗粒较大的油砂组成, N 和P 含量低, 不具备微生物所需要的土壤微生态环境, 所以有必要加入一定量的客土和肥料。如果在油泥中只接种优势菌剂, 没有足够N 和P 营养物质供应, 微生物活性也会受到抑制, 这就是处理C 比B 处理效果好的原因。处理B, C 和D 均处于通气状态, 尽管其它条件有差别, 但降解速率均较快, 经过75d 的处理, TPH 降解率分别为86. 7%, 94. 9%和98. 3%。处理E 与D 加入菌剂、肥料和无机盐相同, 不同的是处理E 没有通气, 处于厌氧状态, 处理D 为好氧状态。TPH 去除率处理D 为98. 3%, 而E 仅为39. 9%, 这说明生物泥浆反应器是好氧生物降解过程, 提供氧气是重要的调控因子。
生物泥浆反应器处理石油污染土壤过程中TPH 降解速率为好氧状态>厌氧状态, 在好氧状态下的降解速率反应器D>C>B, 反应器D 处理效果最好。经过75d 处理, TPH 从43. 39g kg -1减少到0. 72g kg -1, 去除率为98. 3%。3 小 结
3 1 石油烃中直链烃占比例较大, 其生物毒性较小, 往往成为土壤嗜油菌的良好碳源。在一定范围内, 土壤中TPH 的存在会成为刺激微生物生长的有利因子[12]
。因此, 在石油污染土壤中嗜油微生物数量多, 且类群丰富, 镰刀菌为筛选出的高效石油降解菌。3 2 生物泥浆反应器法处理废弃油泥是好氧生物降解过程, 提供充足的氧气是最关键的调控因子。本实验5种处理, 经过75d 处理, TPH 去除率具有
明显差异, 分别为46. 9%, 86. 7%, 94. 9%, 98. 3%和39. 9%, 说明对环境因子肥料、微生物和无机盐的调控都是很必要的。
3 3 处理D 各环境因子控制较为理想, 即在间歇式通气状况下, 接种石油降解菌, 加入肥料及速效N 、P 营养元素。经过75d 处理, 油泥污染土壤中TPH 含量从43. 39g kg -1可减少到0. 72g kg -1, 去除率达98. 3%。
3 4 生物泥浆反应器法处理油泥污染土壤是可行的, 实验结果为污染土壤恢复和生物泥浆反应器处理技术实用化提供了科学依据。
(下转第31页)
龙门林区, 构成了林区鸟类的主体; 小龙门林区的
列
鸟形目、所有鹃形目、形目、雀形目的伯劳科和绣
鸫、白腹[姬]翁鸟、煤山雀、红交嘴雀等典型的森林鸟类。1994年5~7月我们发现巨嘴柳莺在小龙门林区2条自然沟和1条公路上多次出现, 虽然没有找
到巨嘴柳莺的巢, 但是我们怀疑巨嘴柳莺在小龙门林区为夏候鸟。近些年在小龙门林区的研究发现有褐马鸡、四川柳莺在此繁殖[1], 成为了北京地区留鸟和夏候鸟的新记录, 又有报道在小龙门林区发现了鸟类新种北京[姬]翁鸟(Ficedula beij ingni ca) [10]。
综上所述, 秃山变 绿岛 是现今我们面对的首要问题, 它对于防风固沙, 保持水土, 保护濒危珍稀物种, 保护生物多样性资源, 创造山区景观生态及生态旅游等方面都有极其重要的作用。
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(收稿:2000年11月10日, 改回:2001年1月3日)
眼鸟科只分布于1070~1450m 海拔段的混交林中, 且隼形目、行鸟形目、雀形目的鹪鹩科、翁鸟亚科鸟类均有80%以上的数量活动于该区域中, 这表明1070~1450m 海拔段的混交林中鸟类最为丰富, 这与李世纯等的研究结果相同; 本研究表明, 海拔在1450m 以上的区域鸟类物种数明显减少, 原因可能是在1450~1763m 海拔段灌丛和草本层发育较差, 气候较冷而潮湿, 因而较少昆虫和草籽, 故该海拔段多数是体型较大的、罕见和较珍稀的种类, 这与蔡其侃等[7]的研究结果十分相似。所以, 生活环境的多样性及植被丰富程度对于招引鸟类, 尤其是小型鸟类起着重要的作用。鉴于此, 在我国华北暖温带中山带山区发展混交林, 特别是针阔混交林对于保护森林鸟类群落的物种多样性有着相当重要的意义。3 3 鸟类物种多样性及其影响因素
关于鸟类群落物种多样性的环境影响因素, M acArthur 提出了结构假说[8], 认为物种丰富度与植物群落结构有关, 并首次证明了鸟类物种多样性与植物群落叶层结构多样性密切相关。陈灵芝等认为, 物种多样性与群落内部的空间异质性程度有关, 群落垂直和水平方向的空间结构越复杂, 环境类型越多样, 则物种多样性就越高[9]。本研究结果与上述观点相同, 混交林、纯林、灌丛三类植物群落的叶层结构和空间异质性程度明显不同, 导致了小龙门林区鸟类物种数和多样性指数表现为H 混交林>H 纯林>H 灌丛。
在小龙门林区周围方圆几十到几百平方公里的区域内都是由灌丛、草甸和不成林的树木组成的秃山, 可以说小龙门林区是一个 绿岛 , 它招引了雀鹰、黄爪隼、勺鸡、山 (上接第24页)
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(收稿:2000年8月14日, 改回:9月11日)