生物表面活性剂-天然有机质复合体系对石油污染物在土壤和地下水中迁移与降解过程影响研究

石油污染的土壤和地下水的恢复治理是世界性的难题，亟需对污染物的迁移转化机理以及地下修复机制展开深入研究。生物表面活性剂强修复是去除疏水性石油污染物的有效途径。本项目针对目前生物表面活性剂研究中存在的不足，系统研究了生物表面活性剂和天然有机质的联合效应对污染物迁移转化降解规律的影响及其增强修复机理。具体内容包括（1）生物表面活性剂和天然有机质的特性表征（2）生物表面活性剂和天然有机质的耦合机制研究（3）复合体系对于石油污染物溶解度的影响研究（4）复合体系对石油类污染物吸附解吸及迁移过程的影响研究（5）复合体系对石油类污染物生物降解过程的影响研究（6）石油污染物在土壤和地下水中迁移与降解过程综合模拟模型。研究项目的实施将极大推动表面活性剂强化微生物修复技术的研究，对提高我国地下石油污染物修复整体水平具有重大意义。

表面活性剂强化修复是去除石油污染物的有效途径，天然有机质是环境中污染物的主要宿体。然而目前关于表面活性剂与天然有机质的联合互动机理及其对污染物归趋的影响尚未清晰。因此本项目系统研究了生物及双子表面活性剂和天然有机质的联合效应对污染物迁移转化降解规律的影响及其增强修复机理。主要研究结果包括如下几方面：（1）对新季铵盐型Gemini阳离子表面活性剂CG12-3-12、生物表面活性剂鼠李糖脂Rhamnolipid、普通非离子表面活性剂TX-100以及他们的混合体系对多环芳烃菲和芘的增溶效果进行了比较研究。三种表面活性剂对菲和芘的增溶性大小顺序为：CG12-3-12＞Rhamnolipid＞ TX-100。TX-100/CG12-3-12与TX-100/Rhamnolipid混合表面活性剂在降低表面张力效率方面都能够产生协同效应。但是两种混合溶液都不符合理想溶液的性质。TX-100/Rhamnolipid混合体系对菲和芘的增溶能力的提高要整体大于TX-100/CG12-3-12混合体系。（2）系统开展了表面活性剂和天然有机质的耦合作用机理研究。比较了从城市生活垃圾中提取的腐殖酸与双子表面活性剂，以及两者混合体系对不同菲污染土壤的洗脱率。从堆肥中提取的腐植酸具有较好的表面活性。单一CG12-3-12与HA对两种菲污染土壤都有较好的洗脱效果。堆肥HA与双子表面活性剂混合在土壤上的吸附行为有较强的相互作用。CG12-3-12与 HA混合后显著增加了土壤对CG12-3-12和HA的吸附量。此外还研究了土壤中的溶解性有机质及生物表面活性剂联合效应对于多环芳烃在土样上解析的影响。结果表明DOM和生物表面活性剂之间存在一定的协同效应，他们会通过憎水界面耦合或是氢键结合形成混合胶束，从而有效的促进了多环芳烃从土壤中的解析。同时多环芳烃、DOM和生物表面活性剂之间也存在竞争吸附。在高浓度溶质体系，吸附点位的竞争较低浓度体系更为激烈。（3）开展了生物表面活性剂和天然有机质联合作用对于多环芳烃生物降解的影响研究。多环芳烃在系统中降解符合一级动力学反应，并且降解速率与系统中表面活性剂浓度成正比。DOM和生物表面活性剂的联合会增强体系中多环芳烃的生物可利用性，从而促进其降解。该课题的研究成果将极大的扩充现有的表面活性剂强化微生物修复机理的研究，对提高我国地下石油污染物修复整体水平具有重大意义。