石油是一類(lèi)具有致癌、致畸和致突變性的有機污染物，隨著(zhù)其在國防、航天、工業(yè)等重要領(lǐng)域的廣泛應用，大量的石油及其制品由于各種途徑進(jìn)入土壤和水環(huán)境并對生態(tài)與人類(lèi)健康造成嚴重危害。微生物修復技術(shù)因其經(jīng)濟及有效性而成為一種最具發(fā)展潛力的治理石油烴污染的技術(shù)，它是微生物催化降解有機污染物從而去除或消除環(huán)境中石油類(lèi)有機污染的一個(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，可采取多種措施強化生物修復這一過(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)境下的穩定性及粘土、壤土及砂土三種不同土壤類(lèi)型對其的吸附作用。

本文證明鼠李糖脂對原油飽和烴(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)驗基礎上采用投加表面活性劑、提供微生物生長(cháng)繁殖所需條件(O2、營(yíng)養元素)和投加外源微生物等方式對石油類(lèi)污染土壤及地下水進(jìn)行修復。本文其次分析了表面活性劑及各環(huán)境因子對石油類(lèi)有機污染土壤的生物降解過(guò)程的影響，并對微生物降解進(jìn)行一級動(dòng)力學(xué)分析，為高鹽度的含油土壤修復提供了理論依據和數據支持。最后通過(guò)地下水原位修復中試裝置，結合基礎實(shí)驗數據和中試實(shí)驗數據，建立了地下水飽和帶石油類(lèi)污染物的遷移及微生物修復模擬模型。

本文主要結論如下：

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)地修復中具有較好的穩定性和較強的實(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(zhù)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%。對鼠李糖脂濃度-液相SAT濃度進(jìn)行線(xiàn)性擬合，發(fā)現表面活性劑鼠李糖脂對SAT各組分的溶解限為0.04%左右。鼠李糖脂溶液濃度增加對石油中PAH組分的增溶能力影響趨勢與SAT組分相同。由于多環(huán)芳烴強烈的疏水性，鼠李糖脂溶液對其增溶能力遠低于對飽和烴組分的增溶能力。對環(huán)境因素鹽度和酸堿度的正交實(shí)驗考查結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(lèi)型不同，兩種，組分的解吸率也不同，砂土有機含量低且顆粒比表面積小從而導致吸附的石油組分會(huì )更易被解吸。當鼠李糖脂濃度為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，從而導致石油在土壤上的吸附量增加。鼠李糖脂的存在對兩種土樣中石油飽和烴的去除率均有一定積極作用，且當鼠李糖脂濃度達到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，且環(huán)數越高結構越復雜的PAH疏水性和吸附能力越強。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律不同。

4、通過(guò)控制微生物降解石油污染土壤實(shí)驗過(guò)程中的溫度、濕度及氧氣等重要因素，利用正交方法設計實(shí)驗，考察了土壤類(lèi)型、表面活性劑和石油初始濃度等因素間交互作用對土著(zhù)微生物降解土壤中石油烴的影響。正交試驗中所有樣品的石油烴降解率達到66.21-94.00%，比添加HgCl2以控制微生物活性的空白對照樣品高出了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)驗結果表明土壤類(lèi)型是微生物降解過(guò)程中的最重要因素，土壤顆粒對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-微生物細胞界面的接觸行為，通過(guò)增強細胞膜疏水性、增強疏水性有機物的親水性等方式加快了微生物對油類(lèi)污染物的利用速度及降解速率。

5、土壤-油-微生物系統中，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石油烴的降解速率最大，達到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(lèi)有機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 )對微生物產(chǎn)生毒性，從而降低其對有機污染物的降解能力。本實(shí)驗證明鹽度的增加對微生物降解石油烴污染物具有抑制作用，系統中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污染物的降解。

6、設計了砂箱土壤及地下水物理實(shí)驗模型，并構建了一套微生物處理系統，利用Visual MODFLOW進(jìn)行了數值模擬，對實(shí)驗數據和預測數據進(jìn)行擬合且擬合結果較好。實(shí)驗證明生物表面活性劑鼠李糖脂能有效改進(jìn)地下水飽和帶有機污染生物修復技術(shù)，對柴油等有機污染去除率較高，修復效果顯著(zhù)。