石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)分析

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關(guān)鍵詞：石油污染；生物修復(fù)；降解率；微生物

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(fèi)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(shí)，我國的油田也在逐步開發(fā)更多的石油。這些石油不僅會(huì)污染土壤，同時(shí)還會(huì)污染到地下水、河流、湖泊和海洋等，對(duì)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(dòng)的重要介質(zhì)，同時(shí)也是各種污染物重要的源和匯。石油類污染物會(huì)改變土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)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(huì)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(duì)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(diǎn)和難點(diǎn)。隨著我國對(duì)環(huán)境重視及“土十條”的，說明我國對(duì)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(shí)不斷落實(shí)土壤污染治理相關(guān)工作。對(duì)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(shí)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(duì)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(fèi)用低、環(huán)境友好，無二次污染及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是迄今為止治理石油污染的主流方法。我國對(duì)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展了對(duì)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(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)所需要的細(xì)菌，在本實(shí)驗(yàn)中，選取4份菌種分別命名為X1、X2、Y1與Y2。

1.2實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)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(duì)不同土壤修復(fù)的能力。

2結(jié)果與分析

2.1不同菌種對(duì)土壤油污降解結(jié)果

從表1可以看出，對(duì)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(duì)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(hào)菌劑的除油率為90.45%；Y2號(hào)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(duì)照；其中X2降解率最高為90.9%，與對(duì)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(duì)不同含油量土樣的降解結(jié)果

2.2.1Z土樣變化圖標(biāo)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(duì)照的含油率為3.96%，一號(hào)菌劑的含油率為3.52%，二號(hào)菌劑的含油率降低到2.49%。三號(hào)菌劑的含油率為2.71%，四號(hào)菌劑的含油率為3.32%。與對(duì)照比，二號(hào)菌劑的含油率降低最多，說明二號(hào)菌劑對(duì)該土壤的修復(fù)效果尤為顯著。

2.2.2T土樣變化圖表由圖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(duì)照的含油率為3.77%，一號(hào)菌劑的含油率為2.76%，二號(hào)菌劑的含油率降低到3.02%。三號(hào)菌劑的含油率為3.56%，四號(hào)菌劑的含油率為3.31%。與對(duì)照比，一號(hào)菌劑的含油率降低最多，說明一號(hào)菌劑對(duì)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(shí)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(duì)受石油污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。

2.3對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)的展望

生物修復(fù)具有費(fèi)用低、處理效果好、對(duì)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(diǎn)，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(duì)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(xiàng)研究和措施對(duì)生物修復(fù)技術(shù)具有很高的理論指導(dǎo)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)際上，石油污染土壤的生物修復(fù)是一個(gè)很復(fù)雜且周期較長的過程，目前，對(duì)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(shí)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(duì)土壤油污降解結(jié)果：經(jīng)過長時(shí)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(duì)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(duì)Z土樣來說，二號(hào)菌劑對(duì)該土壤的修復(fù)效果最佳，含油率降低到2.49%，而對(duì)于T土樣來說一號(hào)菌劑對(duì)該土壤的修復(fù)效果最佳，含油率降低到2.76%。

作者：胡先怡 王愛玲 王平 王帆 單位：大連大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院