石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)初探

胡先怡 王愛玲 王 平 王 帆,*

（1 大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 遼寧大連 116622 2 大連產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測研究院有限公司 遼寧大連 116021）

引言

由于中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致能源的需求越來越大。據(jù)世界能源機(jī)構(gòu)（IEA）的數(shù)據(jù)，到2020 年，中國的石油消費量將達(dá)到4.5 億噸，中國將進(jìn)口2.5 億噸原油。與此同時，我國的油田也在逐步開發(fā)更多的石油。這些石油不僅會污染土壤，同時還會污染到地下水、河流、湖泊和海洋等，對環(huán)境造成巨大的影響和污染[1]。其中，土壤是人類和其他生物活動的重要介質(zhì)，同時也是各種污染物重要的源和匯。石油類污染物會改變土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，對土壤結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響，尤其是其中的多環(huán)芳烴類物質(zhì)，其會影響其肝、腎等器官的正常功能，甚至導(dǎo)致癌變[2]。基于此，對于土壤中石油類污染物的降解，減輕石油污染土壤問題迫在眉睫，成為國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)工作的熱點和難點。

隨著我國對環(huán)境重視及“土十條”的發(fā)布，說明我國對土壤污染的治理問題非常重視，已經(jīng)上升到國家層面上，同時不斷落實土壤污染治理相關(guān)工作。對于國內(nèi)外土壤污染的治理方法主要有三種：物理方法、化學(xué)方法和生物方法（生物修復(fù)）[3][4]。物理方法和化學(xué)方法這兩種方法都能產(chǎn)生一些實際效果，但也存在著許多明顯的缺陷，如負(fù)處理、高成本和嚴(yán)重的二次污染[5]。現(xiàn)在一般僅作為生物修復(fù)方法的輔助手段。微生物修復(fù)技術(shù)是在20世紀(jì)80 年代出現(xiàn)的，如美國在1990 年代投資了100 多億美元用于土壤生物修復(fù)[6]。土壤生物修復(fù)技術(shù)的原理是利用某些特有的生物將土壤中的油類產(chǎn)品分解或轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無污染的簡單化合物（一般為H2O 和CO2）的過程。生物修復(fù)技術(shù)具有處理效果好、費用低、環(huán)境友好，無二次污染及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，是迄今為止治理石油污染的主流方法。我國對于含油土壤的生物處理起步比較晚，目前也在積極探索各種油污土壤處理技術(shù)，創(chuàng)新出適用于我國現(xiàn)狀的土壤修復(fù)技術(shù)，保護(hù)油田環(huán)境[7][8]。但與國外的技術(shù)水平相比仍存在著一定的差距。但基于以上原因，本論文以“循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)，綠色經(jīng)濟(jì)”為核心理念，在實驗室內(nèi)開展了對某塊被石油污染土壤生物修復(fù)模擬研究，來探究微生物降解石油類污染物的作用效果，通過此研究為油類污染的土壤修復(fù)作用提供理論依據(jù)，從而達(dá)到環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目的。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 供試土壤：取自某油田周圍區(qū)塊的土壤。

1.1.2 菌種來源：從環(huán)境中篩選出的高效的菌劑再通過富集、馴化、篩選、分離得到實驗所需要的細(xì)菌，在本實驗中，選取4 份菌種分別命名為X1、X2、Y1 與Y2。

1.2 實驗方法

1.2.1 含油率的測定：重量法[9]。

1.2.2 油污降解率的測定。

1.2.3 菌劑對不同土樣含油率的測定

取兩份不同的土樣分別命名為Z 與T，其中Z 土樣的含鹽率為0.27%，含水率為7.43%，土壤含油率為5.6%；T 土樣含鹽率為0.23%，含水率2.93%，土壤含油率為3.9%，分別對兩份土樣進(jìn)行4 種不同菌劑的培養(yǎng)，測定其含油率，檢測菌劑對不同土壤修復(fù)的能力。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌種對土壤油污降解結(jié)果

表1 不同菌種修復(fù)污染土壤的除油率

從表1 可以看出，對于加入菌種的土壤的除油率顯著提高，經(jīng)過120 天處理后，對照的降解率僅為54.25%，而X1 菌劑的除油率為84.57%；X2 菌劑的除油率為90.9%，Y1 號菌劑的除油率為90.45%；Y2 號菌劑的除油率為88.05%。四種菌劑的降解率均能達(dá)到80%以上，都高于對照；其中X2 降解率最高為90.9%，與對照比，X2 降解率提高了67.6%，X2 處理的降解效果顯著，說明添加微生物減輕了石油污染，保護(hù)了土壤環(huán)境。

2.2 菌種對不同含油量土樣的降解結(jié)果

2.2.1 Z 土樣變化圖標(biāo)

圖1 Z土樣含油率對照曲線圖

從圖1 可以看出，經(jīng)過42 天的培養(yǎng)處理，Z 土樣的含油率均有所降低，對照的含油率為3.96%，一號菌劑的含油率為3.52%，二號菌劑的含油率降低到2.49%。三號菌劑的含油率為2.71%，四號菌劑的含油率為3.32%。與對照比，二號菌劑的含油率降低最多，說明二號菌劑對該土壤的修復(fù)效果尤為顯著。

2.2.2 T 土樣變化圖表

圖2 T土樣含油率對照曲線圖

由圖2 可知，經(jīng)過42 天的培養(yǎng)處理，T 土樣的含油率均有所降低，對照的含油率為3.77%，一號菌劑的含油率為2.76%，二號菌劑的含油率降低到3.02%。三號菌劑的含油率為3.56%，四號菌劑的含油率為3.31%。與對照比，一號菌劑的含油率降低最多，說明一號菌劑對該土壤的修復(fù)效果尤為顯著。

綜上所述，不同成分的土壤需要不同的菌種來處理，這也就是影響菌種處理含油土壤的因素，但其實影響微生物降解的因素有很多，我們正是要結(jié)合這些因素，選出最好的條件對受石油污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。

2.3 對微生物修復(fù)技術(shù)的展望

生物修復(fù)具有費用低、處理效果好、對環(huán)境影響低、無二次污染、不破壞植物生長所需要的土壤環(huán)境等優(yōu)點，其在污染土壤修復(fù)方面具有廣闊的應(yīng)用空間。因此許多研究者已經(jīng)對各種影響微生物修復(fù)效果的因素進(jìn)行了較全面地探討和分析，提出了各種提高微生物降解效率的有效措施，各項研究和措施對生物修復(fù)技術(shù)具有很高的理論指導(dǎo)價值和現(xiàn)實意義。實際上，石油污染土壤的生物修復(fù)是一個很復(fù)雜且周期較長的過程，目前，對于其中許多的降解機(jī)理和過程還未完全明確，而且由于環(huán)境介質(zhì)的復(fù)雜性和相關(guān)性，該領(lǐng)域的研究還需要進(jìn)一步的拓展和深入[10]。所以在石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)的選用過程中，需要考慮技術(shù)成本和時間成本，綜合各方面的因素選出適合污染地域的修復(fù)技術(shù)，以達(dá)到人與自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[11～13]。

結(jié)語

（1）不同菌種對土壤油污降解結(jié)果：經(jīng)過長時間處理后，四種菌劑的降解率均可達(dá)到80%以上，其中X2 降解率最高為90.9%，而未經(jīng)微生物處理的土壤，其去除率只有54.25%。

（2）菌種對不同含油量土樣的降解結(jié)果：經(jīng)過42 天的培養(yǎng)處理，Z 土樣和T 土樣的含油率均有所降低，不同的是對Z 土樣來說，二號菌劑對該土壤的修復(fù)效果最佳，含油率降低到2.49%，而對于T 土樣來說一號菌劑對該土壤的修復(fù)效果最佳，含油率降低到2.76%。