石油污染土壤生物修复技术分析

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关键词：石油污染；生物修复；降解率；微生物

引言

由于中国经济的快速发展，导致能源的需求越来越大。据世界能源机构（IEA）的数据，到2020年，中国的石油消费量将达到4.5亿吨，中国将进口2.5亿吨原油。与此同时，我国的油田也在逐步开发更多的石油。这些石油不仅会污染土壤，同时还会污染到地下水、河流、湖泊和海洋等，对环境造成巨大的影响和污染[1]。其中，土壤是人类和其他生物活动的重要介质，同时也是各种污染物重要的源和汇。石油类污染物会改变土壤的物理化学性质，对土壤结构和功能产生影响，尤其是其中的多环芳烃类物质，其会影响其肝、肾等器官的正常功能，甚至导致癌变[2]。基于此，对于土壤中石油类污染物的降解，减轻石油污染土壤问题迫在眉睫，成为国内外环境保护工作的热点和难点。随着我国对环境重视及“土十条”的，说明我国对土壤污染的治理问题非常重视，已经上升到国家层面上，同时不断落实土壤污染治理相关工作。对于国内外土壤污染的治理方法主要有三种：物理方法、化学方法和生物方法（生物修复）[3][4]。物理方法和化学方法这两种方法都能产生一些实际效果，但也存在着许多明显的缺陷，如负处理、高成本和严重的二次污染[5]。现在一般仅作为生物修复方法的辅助手段。微生物修复技术是在20世纪80年代出现的，如美国在1990年资了100多亿美元用于土壤生物修复[6]。土壤生物修复技术的原理是利用某些特有的生物将土壤中的油类产品分解或转化为对环境无污染的简单化合物（一般为H2O和CO2）的过程。生物修复技术具有处理效果好、费用低、环境友好，无二次污染及应用范围广等优点，是迄今为止治理石油污染的主流方法。我国对于含油土壤的生物处理起步比较晚，目前也在积极探索各种油污土壤处理技术，创新出适用于我国现状的土壤修复技术，保护油田环境[7][8]。但与国外的技术水平相比仍存在着一定的差距。但基于以上原因，本论文以“循环经济、低碳经济，绿色经济”为核心理念，在实验室内开展了对某块被石油污染土壤生物修复模拟研究，来探究微生物降解石油类污染物的作用效果，通过此研究为油类污染的土壤修复作用提供理论依据，从而达到环境可持续发展目的。

1实验材料与方法

1.1实验材料

1.1.1供试土壤：取自某油田周围区块的土壤。1.1.2菌种来源：从环境中筛选出的高效的菌剂再通过富集、驯化、筛选、分离得到实验所需要的细菌，在本实验中，选取4份菌种分别命名为X1、X2、Y1与Y2。

1.2实验方法

1.2.1含油率的测定：重量法[9]。

1.2.2油污降解率的测定。

1.2.3菌剂对不同土样含油率的测定取两份不同的土样分别命名为Z与T，其中Z土样的含盐率为0.27%，含水率为7.43%，土壤含油率为5.6%；T土样含盐率为0.23%，含水率2.93%，土壤含油率为3.9%，分别对两份土样进行4种不同菌剂的培养，测定其含油率，检测菌剂对不同土壤修复的能力。

2结果与分析

2.1不同菌种对土壤油污降解结果

从表1可以看出，对于加入菌种的土壤的除油率显著提高，经过120天处理后，对照的降解率仅为54.25%，而X1菌剂的除油率为84.57%；X2菌剂的除油率为90.9%，Y1号菌剂的除油率为90.45%；Y2号菌剂的除油率为88.05%。四种菌剂的降解率均能达到80%以上，都高于对照；其中X2降解率最高为90.9%，与对照比，X2降解率提高了67.6%，X2处理的降解效果显著，说明添加微生物减轻了石油污染，保护了土壤环境。

2.2菌种对不同含油量土样的降解结果

2.2.1Z土样变化图标从图1可以看出，经过42天的培养处理，Z土样的含油率均有所降低，对照的含油率为3.96%，一号菌剂的含油率为3.52%，二号菌剂的含油率降低到2.49%。三号菌剂的含油率为2.71%，四号菌剂的含油率为3.32%。与对照比，二号菌剂的含油率降低最多，说明二号菌剂对该土壤的修复效果尤为显著。

2.2.2T土样变化图表由图2可知，经过42天的培养处理，T土样的含油率均有所降低，对照的含油率为3.77%，一号菌剂的含油率为2.76%，二号菌剂的含油率降低到3.02%。三号菌剂的含油率为3.56%，四号菌剂的含油率为3.31%。与对照比，一号菌剂的含油率降低最多，说明一号菌剂对该土壤的修复效果尤为显著。综上所述，不同成分的土壤需要不同的菌种来处理，这也就是影响菌种处理含油土壤的因素，但其实影响微生物降解的因素有很多，我们正是要结合这些因素，选出最好的条件对受石油污染的土壤进行修复。

2.3对微生物修复技术的展望

生物修复具有费用低、处理效果好、对环境影响低、无二次污染、不破坏植物生长所需要的土壤环境等优点，其在污染土壤修复方面具有广阔的应用空间。因此许多研究者已经对各种影响微生物修复效果的因素进行了较全面地探讨和分析，提出了各种提高微生物降解效率的有效措施，各项研究和措施对生物修复技术具有很高的理论指导价值和现实意义。实际上，石油污染土壤的生物修复是一个很复杂且周期较长的过程，目前，对于其中许多的降解机理和过程还未完全明确，而且由于环境介质的复杂性和相关性，该领域的研究还需要进一步的拓展和深入[10]。所以在石油污染土壤的修复技术的选用过程中，需要考虑技术成本和时间成本，综合各方面的因素选出适合污染地域的修复技术，以达到人与自然环境的可持续发展[11~13]。

结语

（1）不同菌种对土壤油污降解结果：经过长时间处理后，四种菌剂的降解率均可达到80%以上，其中X2降解率最高为90.9%，而未经微生物处理的土壤，其去除率只有54.25%。（2）菌种对不同含油量土样的降解结果：经过42天的培养处理，Z土样和T土样的含油率均有所降低，不同的是对Z土样来说，二号菌剂对该土壤的修复效果最佳，含油率降低到2.49%，而对于T土样来说一号菌剂对该土壤的修复效果最佳，含油率降低到2.76%。

作者：胡先怡 王爱玲 王平 王帆 单位：大连大学环境与化学工程学院