地下水有機污染的原位生物修復技術

文_潘澄 蘇州中晟環境修復股份有限公司

1 地下水有機污染物的主要來源分析

1.1 天然有機物污染

如果地下的含水層和煤系地層、含油層等具備比較密切的水力聯系，就很可能會給地下水帶來一定程度的有機污染。通常情況下，大多數地區地下水中都具有一定量的天然有機化合物，比如腐殖酸。尤其是在一些草原和森林地區，有機物可能會在地下水中具備更高的活動性。

1.2 工業生產跑冒滴漏污染

隨著當今經濟的發展，社會對于工業產品的需求量也在不斷增加，而隨著工業生產企業數量和規模的增加，跑冒滴漏等的污染問題也越來越顯著。這些問題的存在經常會導致大量的有毒有機物溢散到空氣中或者是滲透到土壤里，進而對地下是資源造成比較嚴重的有機物污染。

1.3 農藥和化學藥劑施用

而作為一個農業大國，我國在單位耕地面積內的農藥使用量十分可觀，截止2013 年，河北平原的淺層地下水中就已經形成了大面積的有機氯農藥污染情況，且污染面積依然在不斷擴大。

1.4 石化污染

石化污染主要包含金屬有機物、揮發性有機物以及半揮發性有機物、多氯聯苯、放射性有機物、石油烴以及石棉等的這些有機污染，其中最常見的有鹵代溶劑和石油烴。而在這些污染物中，主要的一個污染源就是地下燃料儲罐的泄露。

1.5 生活污水排放

生活污水排放也是導致地下水有機污染的一個主要因素，尤其是一些未經過處理的生活污水，如果直接排放到自然中，其中的揮發性氯代鏈烴將會對地下水資源造成很大程度的污染。

2 地下水有機污染的原位生物修復技術分析

2.1 地下水中苯系有機污染物的原位生物修復技術

在本次研究中，主要選擇的材料有硝基苯、苯、苯胺、二甲苯、甲苯、乙苯、分液漏斗等。在進行硝基苯、苯胺以及苯系物質有機物地下水污染原位生物修復技術的應用過程中，首先進行的是力學實驗：選擇100mL 的無機鹽培養基，其接菌量是2mL 培養3 天的種子液，種子液的OD 值是0.3mg/l。實驗過程中，硝基苯以及苯胺的濃度取1ml/L；10ml/L；100ml/L；300ml/L 和800ml/L；苯系物的總濃度分別是25ml/L；50ml/L；75ml/L；100ml/L；150ml/L 和200ml/L，每兩次取樣之間的時間間隔是2小時。將這些目標污染物濃度所對應的時間變化趨勢和零級、一級和二級的動力學方程擬合到一起，將相關系數高的作為反應級數，以下是動力學方程：

在以上幾個級別的動力學方程中，有機物伴隨時間變化的濃度用CA表示，其單位是ml/L；出示時的有機物濃度用CA0表示，其單位是ml/L；時間用t 表示，其單位是h；講解速度常數用k， k1和k2表示，其單位是（ml/L）/h。

然后對硝基苯以及苯胺降解的范圍以及降解動力學進行分析，具體分析過程中，分別選擇初始濃度不同的苯胺以及硝基苯溶液來進行降解實驗，并對其降解效果進行觀察，以此來實現對苯胺以及硝基苯這兩種有機污染物降解范圍的考察。本次試驗過程中，苯胺以及硝基苯伴隨著時間變化所呈現出的濃度曲線變化情況如圖1～5。

圖1 濃度為1ml/L 的變化情況

圖2 濃度為10ml/L 的變化情況

圖3 濃度為100ml/L 的變化情況

圖4 濃度為300ml/L 的變化情況

圖5 濃度為800ml/L 的變化情況

在對苯胺以及硝基苯濃度伴隨時間變化的曲線和零級、一級降解動力方程曲線的擬合過程中，所獲得的力學方程和降解半衰期情況如表1 所示。

表1 不同初始濃度下的苯胺以及硝基苯的降解動力學方程及其半衰期情況

通過表1 可以看出，在通過原位生物修復技術進行地下水中苯胺和硝基苯污染物進行處理的過程中，如果污染物濃度比較低，則可以與一級降解動力方程進行擬合，如果濃度在中等及以上，則應該與零級降解動力學方程進行擬合，這樣才可以獲得更好的降解效果，且其降解的半衰期一般為9 ～125h。

2.2 地下水污染質降解菌群制備

本次菌群制備中，主要材料有苯和硝基苯以及苯系物。在接種制備過程中，首先分別在M1 和M2 這兩個無機鹽培養基中對苯胺以及硝基苯降解混菌和苯系物降解混菌進行培養，培養時間為3 天。然后按照不同配比對這兩種降解菌群的降解效果進行研究，見表2。

表2 降解菌群添加量和各種苯系污染物的去除率情況

不同比例的降解菌群接軸也對于苯系污染物的去除率影響程度比較大，在苯胺硝基苯降解菌群和苯系物降解菌群的比例為1：1的情況下，污染物的降解率都可以超過96%。因此在具體的原位生物修復過程中，這兩種降解菌群的混合比例應該控制在1：1 最佳。

3 結語

為實現地下水有機物污染的良好治理，應對生物原位修復技術加以合理應用和深入研究，并不斷進行新材料和新技術的研究，以此來不斷提升處理效果，保障水資源與環境的可持續發展。