石油污染土壤微生物修復技術

程浩 劉海濤 范海波

陜西省土地工程建設集團寶雞分公司 陜西 西安 710000

石油是指氣態、液態和固態的烴類混合物。石油又分為原油、天然氣、天然氣液及天然焦油等不同形式，通常情況下又會把“石油”定義為“原油”[1]。近些年來，石油行業迅猛發展，石油在開采、運輸、加工等過程中不可避免會發生泄漏，例如原油遺撒、含油污水違規排放等。石油污染會對自然環境如海洋、陸地等造成破壞。其中，土壤作為自然界的一部分，其調節功能、農作物生產、動植物棲息地功能等方面不容小覷。而石油污染會對土壤環境造成嚴重的影響。已有研究證實，石油污染不僅會對土壤造成嚴重的破壞，且石油污染產生的有害物質會經由植物的生長作用進入植物中，經食物鏈被人體所吸收，從而危害人的身體健康。因此石油污染土壤修復工作刻不容緩。

目前，石油污染土壤修復技術尚處于發展階段，常用的有物理、化學和生物修復方式。但相較于前兩種方式，生物法在成本投入和修復效率等方面優勢明顯，已獲得了廣泛的應用，同時，石油污染的技術方法也在與時俱進不斷創新。本文從石油污染土壤的危害及常見的修復方法出發，重點分析了石油污染土壤修復技術中的微生物技術，以期為我國的石油污染土壤修復工作提供技術支持。

一、石油污染土壤的危害

眾所周知，石油具有含碳量高、有機物質豐富、疏水性極強、黏滯系數比較高、石油的密度更是小于水的密度等特性。石油在原油開采、儲藏運輸及加工過程中會出現泄漏問題，對周圍的地下水或土壤造成或多或少的破壞。對土壤而言，當受到石油污染時，會對土壤的物理、化學還是生物學方面都會產生嚴重的影響，抑制植物的生長發育和危害人類的生命安全[2]。由于石油的污染物有疏水性，密度小，黏著力更強等特點，就導致石油污染物會與土壤微粒粘起來，土壤的孔道會發生堵塞，嚴重影響了土壤的通氣透水相關能力；而且石油泄漏到土壤中還能繼續滲透和侵蝕到土層中，促使土壤的整體結構發生改變，土壤產生鹽漬化和板結化的機會增多；同時石油污染會使土壤整體的含水率發生極速降低，土壤持水和供水能力遠遠低于正常水平，這對于干旱半干旱地區農作物的相關生長發育是一個致命的打擊；石油進入土壤也會導致土壤中存在的有效態氮的含量和有效態磷的含量逐漸降低，嚴重影響了土壤中的微生物進行生長和繁殖，微生物的整體群落結構也會隨之而進行調整和改變，破壞了整個土壤環境的生態平衡。

二、常見的石油污染土壤恢復技術

（一）利用物理法進行石油污染土壤恢復

1、采用焚燒法進行石油污染的土壤恢復：可以通過使用焚燒爐和一些熱解設備在高溫中把石油污染的土壤進行消解工作。該技術能夠把污染物中的大多數有害物質去除，效果不錯，但是焚燒法需要投入的成本教高，投資更多，更加適用被石油污染嚴重和污染面積較小的石油污染土壤的恢復工作中，利用該方法還要求溫度必須保持在815℃~1200 ℃之間，而且一些污泥進行焚燒時還要添加助燃劑如柴油或污油去輔助進行燃燒，雖然會產生巨大的熱量，但是這些熱量并不能回收和二次利用，在焚燒時會產生空氣污染如大量灰塵，導致對焚燒裝置的利用率偏低[3]。

2、采用固化法進行石油污染的土壤恢復：該技術是應用惰性材料如水泥、黏土等一些固化材料把石油污染的土壤進行單獨的固化或者包覆隔離起來，減少對環境的危害作用，保證運輸安全和處置安全的處理方法。適用于對一些危險廢物、放射性廢物的處置工作中。固化法操作簡單且成本較低，但不能用于長期治理，多適用于需要進行緊急處理的石油土壤污染。

3、采用換土法進行石油污染的土壤恢復：可以把受到污染的土壤采用沒有受到污染的土壤進行替換和將污染物的濃度進行稀釋的方法。

（二）利用化學法進行石油污染土壤恢復

采用萃取法進行石油污染的土壤恢復：指采用有機溶劑萃取出土壤中含有的石油污染物。多數適用于泥沙多、顆粒小和含油率 10%~20%的鉆井巖屑的含油污泥處理工作中，該技術的脫油率能夠達到90%，但是需要消耗的能源多、投入的成本高、對萃取劑的使用量特別大等特點，可以應用到石油污染濃度高的土壤的回收原油的工作中[4]。

采用土壤洗劑法進行石油污染的土壤恢復：指把污染物利用添加一些表面活性劑、酸或堿的水溶液進行充分混合，在適合的溫度下污染的土壤進行旋轉和熱洗。多數用于大規模的污染區域治理工作中，但是整套的操作流程比較復雜、對于設備的使用量比較大、消耗的能源多、費用比較高、容易造成二次污染等。

（三）采用生物修復法進行石油污染土壤恢復

指對利用植物和微生物對污染物進行一些吸收、轉化等工作，把污染物進行清除的技術方法。采用該技術方法可以在不破壞土壤原本生態結構和不影響植物的生長發育前提下對石油污染的土壤進行恢復工作，而且整個污染物的轉化過程只需要常溫常壓下利用酶促反應就可以有效的進行，促使全部的處理過程消耗的能源更少、投入的成本更低，方法簡單等，也讓利用微生物技術進行土壤微生物恢復工作成為最有前景的技術手段之一。工作原理是石油污染物進入到降解微生物的細胞膜后，通過三種同化作用好氧呼吸、厭氧呼吸和發酵作用進行降解。通常情況下，要充分利用好生物對石油污染物的降解作用，向受到石油污染的土壤中添加植物或者微生物。

三、土壤污染的微生物恢復技術

采用投菌法進行微生物恢復：指向被污染的土壤投放外源的高效降解菌和提供微生物生長所需要的一系列營養，包括大量的常量營養元素和一些微量的營養元素。常量營養元素主要有氮、磷、硫、鈣、鎂、鐵等，而且氮和磷更是利用土壤微生物進行治理相關系統中最為重要的營養元素。

采用生物培養法進行微生物恢復：指需要定期向污染的土壤中投放營養和氧，來滿足被污染的環境中存在的降解菌的生存條件，逐漸提高土著微生物的代謝能力，最終將污染物徹底消除，而且由于土著微生物是已經充分地適應了土壤中污染物的存在，所以人工添加的外源微生物是不會與土著微生物產生競爭關系，但需要注意的是只有在現存微生物已經根本不能降解污染物的前提下在引入外源微生物，以防留下任何破壞環境安全的隱患。

采用生物通氣法進行微生物恢復：指在被污染的土壤上打出至少兩口井，還要安裝鼓風機和抽真空機，把外界空氣強進排入到被污染的土壤中，然后在進行抽出的一種強迫氧化的微生物降解方法。而且在通入空氣時，可以選擇添加適量的氨氣，確保能夠為土壤中的降解菌提供基本所需要的氮素營養前提下，也能夠增加微生物降解的能力。但是該技術方法在操作過程中會受到不同土壤結構的影響，如果遇到不合適的土壤結構就會導致外界提供的氧氣和營養元素還沒有到指定的污染區域之前就全部被損耗，所以這種方法適用于具有多孔結構的石油土壤污染的恢復工作中。

采用土壤耕作法進行微生物恢復：指采用耕作機械，定期把污染物與營養物、細菌和空氣進行接觸，使上部處理帶能夠處于良好的好氧狀態。而且該方法可以節約成本，更加適用于石油工業廢物和污泥的處理工作，揮發性有機物有可能造成空氣污染，導致了難降解物質會緩慢積累，從而增加了土壤的毒性，不能保證治理好土壤環境的安全性。

采用土壤堆腐法進行微生物恢復：是一種和土壤耕作法進行微生物恢復類似的技術手段，區別是該方法添加了土壤調理劑為微生物的生長繁殖和石油污染物進行降解提供了能量。固體調理劑可以是干草、劉割草、樹葉、木屑、麥稈或肥料等等，加入土壤調理劑不僅僅提高了土壤的滲透能力，還能增加氧的運輸能力，更好的改良了土壤的質地，營造一個微生物種群去提供相應的能量來源。與此同時，該方法還能夠減少石油污染土壤的處理時間，通常情況下是需要1~4個月。

采用預制床法進行微生物恢復：指通過在不泄漏的平臺上進行鋪石子和沙子，把已被污染的土壤在大約15~30cm的厚度上及逆行平鋪，再添加一定的營養物和水，也可以選擇添加一些表面活性劑等物質，經常的翻動土壤來不斷的補充氧氣，滿足好土壤中微生物的生長繁殖需要。但在整個處理過程中流出的滲濾液，需要回灌到該土層，確保徹底清除污染物。

結束語

石油污染土壤這個問題已經對整個國家乃至全球范圍的生態環境、經濟發展和社會進步帶來了嚴重的不良影響，因此處理好石油污染土壤環境情況刻不容緩，無論是國家還是人民群眾都要充分認識到問題的嚴重性，加大對石油污染土壤的研究工作力度。而且要時刻牢記國家對生態環境建設和保護的決心，保護好地球這個人類賴以生存的地方，讓石油產品在滿足人類生產生活的需求基礎上，更不會對環境造成污染，這就需要因地制宜，選擇適合當地的污染土壤的治理方法。