石油污染生物修復研究

肖康

摘 要：對于現如今石油的大量的開采，石油泄漏的狀況發生的幾率持續升高，近期的幾個的漏油事故，對于它們的后續處理非常關鍵，特別是如何恢復原先的生態環境，利用生物進行處理不失為一種環保的方式。文章較全面地介紹了環境中降解石油的生物、石油污染土壤、廢水、海洋的生物修復技術以及影響石油污染生物修復的因素。

關鍵詞：石油污染;土壤;廢水;海洋;生物修復

隨著石油的勘探開發和區域經濟的不斷發展，油田各處產生了大量的落地原油、油砂、巖屑、泥漿等固體廢棄物，這些污染物可引起土壤和水理化性質的變化。由于石油的主要成分有烷烴、苯、甲苯、二甲苯等多種復雜芳香烴，這些物質毒性大，有的有致癌致突變作用，難以去除，而且會隨著徑流進入周圍的流域和地下水，從而給油田及周圍的生態環境帶來了嚴重的環境問題。水和土壤作為人類賴以生存的主要自然資源，其生態環境的保護與治理己引起人們的普遍關注。近年來國內外在污染的修復研究方面取得了一定進展，其中生物修復技術被認為是生態環境保護領域最有價值和最具生命力的污染修復技術。

一、石油污染的來源與危害

海洋水體油污染主要來源于海底溢油、海上石油生產、海洋運輸、大氣輸送、城市污染水排放等。其中自然來源約占92%，人類活動來源約占8%。而對環境影響最嚴重的是人類活動造成的突發性溢油事故。據聯合國有關組織統計，每年海上油井井噴事故和油輪事故造成的溢油高達2.2×107t。大量石油瞬間溢出進入海洋環境，通過擴散、漂移等作用可對海洋生態環境以及社會造成嚴重破壞。

目前，我國油田區土壤污染面積約有4.8×1010m2，占油田開采區面積的20-30%。有的油田區長期積存未經處理的含油污泥為主的石油固體廢物，堆放量超過300萬t，成為油田區污染的主要來源。石油的開采、冶煉、使用和運輸過程的污染和遺漏事故以及含油廢水的排放、污水灌溉，各種石油制品的揮發、不完全燃燒物飄落等引起一系列土壤石油污染問題。

石油成品油中燃料油類對人體健康的危害有麻醉和窒息、化學性肺炎、皮炎等。如汽油為麻醉性毒物，急性中毒可引起中樞神經系統和呼吸系統損害。石油污染物進入海洋環境會對水生生物的生長、繁殖以及整個生態系統發生巨大的影響。污染物中的毒性化合物可以改變細胞活性，使藻類等浮游生物急性中毒死亡。當海洋中石油濃度在10-4～10-3mg/L時，可以對魚卵和魚類的早期發育產生影響。而石油的涂敷作用會導致大量的鳥類死亡。

二、石油污染土壤生物修復研究方法

1.微生物修復技術。微生物修復技術是微生物起主導作用，即在人為強化的條件下，用自然環境中的土著微生物或人為投加外源微生物的代謝活動，對環境中的石油污染物進行轉化、降解與去除的方法。發達國家于20世紀80年代就開展了這方面的研究，我國在20世紀90年代也開始了這方面的研究工作。用于生物修復的微生物有3類：土著微生物、外來微生物和基因工程菌。自然界中降解烴類的微生物約占微生物群落總數的1%，而當石油污染物存在時，這個比例可增加到10%141。據Bull等嘲對全球不完全統計，己描述的真菌種為69000個，占總數的5%，細菌種為4760個，占12%，病毒種為5000個，占4%。可以降解石油污染物的細菌有;氣單胞菌屬、芽胞桿菌屬、拜葉林克氏菌屬、棒狀桿菌屬）、藍細菌屬、黃桿菌屬、微球桿菌屬）、分枝桿菌屬、諾卡氏菌屬、假單胞菌屬、紅球菌屬和弧菌屬等。最常見的降解石油的真菌有木霉屬、青霉屬、曲霉屬、森田屬等。微生物（細菌和真菌）降解多環芳烴復合物依賴于酶的活性，細菌產生雙加氧酶，加雙氧原子到苯環上，形成過氧化物，然后氧化為順式二醇，脫氫產生酚;真菌產生單加氧酶，加氧原子到苯環上，形成環氧化物，然后加入H20，產生反式二醇和酚。微生物修復的成本低，對環境的影響小，處理形式多樣，可進行原位、異位及原位一異位聯合修復，操作簡單.不破壞土壤環境。但易受微生物對PAHs同化代謝能力、PAHs的性質（生物可利用性）及降解環境條件的跟制。按修復地點的不同，微生物修復技術主要分為兩類：原位微生物修復和異位微生物修復。

2.植物修復技術。植物主要通過兩種途徑去除土壤中石油類有機污染物：植物直接吸收和降解;植物釋放分泌物和酶，刺激根區微生物活性和生物轉化作用。

（1）直接吸收與降解

①植物吸收是指植物直接吸收污染物并在植物組織中積累非植物毒性的代謝物。其機理是植物利用根系吸收土壤和水中的污染物，整個吸收過程包括植物根表面的吸收，根表面細胞膜上的轉運系統將污染物由表面向細胞內的主動運輸以及污染物在植物體內的轉運和運輸等生化和物理過程，最后將污染物富積于植物體內。在植物根系對多環芳烴吸收的研究中發現，根系的不同會影響植物對多環芳烴的吸收。凌婉婷等研究了二十種植物根對土壤中多環芳烴菲、芘的吸收作用，得出不同植物根中菲、芘的含量和根系富集系數與根的脂肪含量呈顯著正相關，而與根含水量關系不顯著。

②植物降解，即植物本身通過體內的新陳代謝作用將所吸收的污染物在體內分解為簡單的小分子如CO2和H2O，或轉化為無毒或毒性微弱形態的過程。徐端平等通過對禾本科植物高粱和玉米對石油污染土壤修復作用的研究，認為降解方式主要為：1）體內酶氧化降解作用;2）同化污染物;3）植物體內羥基化。

（2）釋放分泌物并刺激生物轉化作用。植物根際是植物—土壤—微生物與環境條件相互作用的場所植物根系在吸收水分、礦營養的同時也向根系周圍土壤環境釋放各種分泌物質。這些分泌物為根系微生物生長提供有機碳源，有些也是微生物共代謝的基質，根系的輸水性能也為微生物生長提供了更為適宜的溫度環境，并且根系巨大的表面積也是微生物的寄宿之處。這些因素刺激著某些微生物和土壤動物在根系周圍大量繁殖和生長，有時可使根系圈內土壤動物和微生物量達到圈外的幾十甚至上百倍。在石油污染區，植物根系圈內土壤中微生物數量往往會顯著增加，分解消耗石油。

三、結語

生物降解石油作為一種高效率、低成本、無污染的生物治理技術，適應我國的國情，也是增加可利用耕地面積的有效途徑。在石油污染土壤的治理過程中。應綜合考慮經濟效益、社會效益和環境效益，進一步完善生物修復技術。注意生物修復方法與傳統方法的有機結合，發揮各自優點，使石油污染土壤修復過程成為一個有機整體，達到系統化、最優化和成熟化。

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