張夙夙

摘 要：石油素有“工業(yè)血液”之稱，是現(xiàn)代工業(yè)的重要能源之一。然而，隨著石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在石油勘探、開采、運(yùn)輸和儲(chǔ)存的過程中，各種泄漏事故造成的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)因其具有速度快、消耗少、效率高、成本低、無二次污染以及反應(yīng)條件溫和等優(yōu)越性而被人們所提倡。該文綜述了微生物修復(fù)石油污染土壤技術(shù)的主要方法、影響因素和強(qiáng)化途徑，分析了現(xiàn)有研究中的不足，并對(duì)今后的研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：石油污染；土壤；微生物修復(fù)

中圖分類號(hào) X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2014）10-27-02

Abstract：Petroleum as industrial blood is one of the most important energy in modern industry. However，during the petroleum exploration，mining，transportation and storage，all kinds of environmental pollution caused by leakage accidents is more and more serious with the development of oil industry. Microbial remediation technology of petroleum contaminated soils accepted by people because of its high speed，less consumption，high efficiency，low cost，no secondary pollution，and mild reaction conditions. This paper introduce the main methods，influence factors and strengthening approaches.It also analyzed the shortcomings of the existing researches and prospected the future research trends.

Key words：Petroleum pollution；Soil；Microbial remediation

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，石油開采規(guī)模日趨擴(kuò)大。但由于環(huán)保意識(shí)的缺乏和技術(shù)管理的落后，在油田開發(fā)、石油運(yùn)輸和煉油業(yè)發(fā)展等過程中，部分原油直接或間接流入土壤，不僅浪費(fèi)寶貴的資源，并且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染[1]。石油進(jìn)入土壤后，能夠改變土壤有機(jī)質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，使其理化性質(zhì)產(chǎn)生變化，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生有害的影響[2]。同時(shí)石油中的致畸、致癌物質(zhì)會(huì)通過“土壤—植物—人”這一食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康[3]。故探究土壤石油污染的治理方法顯得極為迫切。

1 石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)

1.1 原位微生物修復(fù)技術(shù) 原位微生物修復(fù)技術(shù)是指在不破壞土壤原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，向污染區(qū)土壤中投放氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而增加土著微生物或接種的高效微生物菌株的代謝活性，提高微生物降解石油烴的效率。原位微生物修復(fù)技術(shù)主要包括生物培養(yǎng)法、生物強(qiáng)化法和生物通風(fēng)法等。

1.1.1 生物培養(yǎng)法 生物培養(yǎng)法是指直接利用土壤中的土著微生物，通過定期向石油污染土壤中投放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，刺激土著微生物的活性，滿足其生長(zhǎng)繁殖的需要，從而達(dá)到降解污染物的目的[4]。

1.1.2 生物強(qiáng)化法 生物強(qiáng)化法是指在原有微生物的基礎(chǔ)上，向石油污染土壤中投放外源降解菌，同時(shí)提供N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn等微生物生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其中N和P為微生物修復(fù)系統(tǒng)中最主要的元素，微生物生長(zhǎng)所需要的C、N、P質(zhì)量比大約為120∶10∶1[5]。

1.1.3 生物通風(fēng)法 生物通風(fēng)法是指通過排出土壤中的二氧化碳并補(bǔ)充氧氣，增強(qiáng)微生物的生理活性，提高土壤中污染物的降解速率。生物通風(fēng)法常用于由地下油罐泄露造成的輕度污染土壤的生物修復(fù)，此法已應(yīng)用于美國(guó)空軍基地處理航空機(jī)油污染的土壤治理[6]。

1.2 異位微生物修復(fù)技術(shù) 異位微生物修復(fù)技術(shù)是指將石油污染的土壤轉(zhuǎn)移并集中進(jìn)行生物降解處理，適用于石油污染嚴(yán)重并且面積較小的土壤修復(fù)。異位微生物修復(fù)技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：一方面可以在土壤受污染之初限制污染物的擴(kuò)散和遷移，減少污染范圍；另一方面，可以通過設(shè)計(jì)并安裝反應(yīng)控制器或生物反應(yīng)器，促進(jìn)生物降解的速率。異位微生物修復(fù)技術(shù)主要包括生物堆積法、生物堆肥法和生物反應(yīng)器法。

1.2.1 生物堆積法 生物堆積法是一種土耕法的改良降解技術(shù)，通常是將石油污染的土壤堆積成條狀，中間留有“田埂”，堆起的土壤中鋪有管道，提供降解用水，并在土壤以下設(shè)有多孔集水管，收集滲濾液，系統(tǒng)還設(shè)有送氣管和空氣泵，以穩(wěn)定氧的補(bǔ)給。李培軍[7]等利用生物堆積法對(duì)不同類型的石油污染土壤進(jìn)行修復(fù)處理，經(jīng)過近60d的運(yùn)行，石油總烴的去除率達(dá)到38.37%～56.74%。此方法的優(yōu)點(diǎn)是二次污染少，處理效率更高。

1.2.2 生物堆肥法 生物堆肥法是指向石油污染土壤中添加樹枝、稻草、糞肥、木屑等改良劑，使用機(jī)械或壓力系統(tǒng)充氧，同時(shí)加入石灰調(diào)節(jié)pH值，為微生物的生長(zhǎng)和石油類物質(zhì)的降解提供基本能源，經(jīng)過30～120d[8]，大部分污染物被降解。此方法適用于高揮發(fā)、高濃度的石油污染土壤的修復(fù)。

1.2.3 生物反應(yīng)器法 生物反應(yīng)器法也叫生物泥漿法，是指將石油污染土壤用水調(diào)成泥漿，然后裝入反應(yīng)器中，加入微生物和營(yíng)養(yǎng)物等添加物質(zhì)，在氧氣充足的條件下劇烈攪拌，處理達(dá)標(biāo)后，將土壤脫水排出，運(yùn)回原地[9]。此方法適用于處理表層的石油污染土壤。endprint

2 微生物降解石油烴的影響因素

2.1 微生物的種類 微生物的專一性決定了其只對(duì)石油烴的一種或幾種特定成分有較強(qiáng)的降解能力，把不同的微生物混合起來可以提高對(duì)石油污染物的降解率。

2.2 石油烴的性質(zhì) 石油烴是由化學(xué)性質(zhì)不同的化合物組成的復(fù)雜混合物。相同條件下，微生物對(duì)不同種類的石油烴的降解能力是不同的。烴類化合物的降解率為：低于C10的直鏈烷烴>C10～C24的直鏈烷烴>低于C10的支鏈烷烴>C10～C24的支鏈烷烴>單環(huán)芳烴>多環(huán)芳烴>雜環(huán)芳烴[10]。

2.3 環(huán)境因素 微生物對(duì)石油降解作用受到多種環(huán)境因素的影響，如溫度、pH值、含水量和含氧量等。土壤溫度對(duì)微生物修復(fù)結(jié)果的影響較大，低溫會(huì)抑制烴的降解。在0～10℃，隨著溫度的升高，微生物增多；當(dāng)溫度從20℃升至30℃時(shí)，正構(gòu)烷烴的降解率可增加一倍。pH值對(duì)微生物修復(fù)結(jié)果的影響主要體現(xiàn)在對(duì)微生物本身代謝活性以及降解酶活性的影響方面。水是維持微生物細(xì)胞活性和新陳代謝的必需品，含水量過低不足以滿足微生物正常生活的需要，含水量過高會(huì)阻礙空氣的流通。而微生物在沒有氧的情況下對(duì)石油烴的降解速率是很低的。

3 微生物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化途徑

3.1 激活劑對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化 張秀霞[11]等研究發(fā)現(xiàn)，向石油污染土壤中適當(dāng)添加氮源、葡萄糖、H2O2、木屑4種不同作用的激活劑，能起到較好的強(qiáng)化修復(fù)作用。

3.2 復(fù)合微生物菌劑對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化 單金玉[12]等研究發(fā)現(xiàn)，混合培養(yǎng)菌通過協(xié)同作用，其降解效果明顯高于單株培養(yǎng)菌。丁克強(qiáng)[13]等研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌和真菌在生長(zhǎng)方面以及對(duì)石油烴的降解途徑方面具有互補(bǔ)性，構(gòu)建的真菌-細(xì)菌微生物菌劑大大地提高了石油烴的生物降解。

3.3 表面活性劑對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)的強(qiáng)化 Hisashi Saeki等[14]通過培養(yǎng)Gordonia sp.Strain JE-1058制備了含生物表面活性劑的修復(fù)劑JE1058BS，其在海水和海灘等含鹽條件下的石油污染修復(fù)中顯示出極大的降解潛力。

4 結(jié)論

我國(guó)在成為石油消費(fèi)大國(guó)的同時(shí)，已經(jīng)成為石油污染受害國(guó)，石油污染已經(jīng)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)及生態(tài)環(huán)境造成不可估量的破壞。隨著生物修復(fù)技術(shù)的逐漸成熟，微生物修復(fù)技術(shù)在石油污染治理方面將逐漸成為核心技術(shù)，成為當(dāng)今去除石油污染的主要途徑。展望未來，在石油污染土壤的治理過程中，應(yīng)將微生物修復(fù)技術(shù)與物理、化學(xué)處理技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)做好高效微生物菌株的篩選、構(gòu)建以及環(huán)境條件的優(yōu)化。石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用，必將對(duì)中國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)得實(shí)施產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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（責(zé)編：張長(zhǎng)青）endprint