張秀霞，張守娟，張 涵，韓雨彤，郭云霞

(中國(guó)石油大學(xué) 環(huán)境與安全工程系，山東 青島266580)

固定化微生物對(duì)石油污染土壤生物學(xué)特性的影響

張秀霞，張守娟，張 涵，韓雨彤，郭云霞

(中國(guó)石油大學(xué) 環(huán)境與安全工程系，山東 青島266580)

在固定化微生物對(duì)石油污染土壤修復(fù)35 d的過(guò)程中，考察了土壤脫氫酶、過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶、脲酶活性及細(xì)菌數(shù)量幾種生物學(xué)特性的變化規(guī)律，進(jìn)一步分析其石油烴降解率變化與酶活性、細(xì)菌數(shù)量之間的相關(guān)性，并以添加游離菌、秸稈及土著菌的土壤對(duì)照。結(jié)果表明，固定化微生物修復(fù)石油污染土壤的各個(gè)階段，細(xì)菌數(shù)量、酶活性均高于對(duì)照組，石油烴降解效果最好，降解率高達(dá)40.8%；土壤的脲酶活性與其石油烴降解率的相關(guān)性最顯著，相關(guān)性系數(shù)為0.994，可以作為固定化微生物降解石油污染土壤效果的指標(biāo)。

固定化微生物；生物學(xué)特性；相關(guān)性；降解率

隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，在勘探、開(kāi)采、運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中，油田周圍大面積的土壤受到石油的污染，石油混合物已經(jīng)成為土壤中主要污染物[1]。石油污染導(dǎo)致土壤的通透性降低，土壤的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)失調(diào)，嚴(yán)重影響土壤的肥力[2]，還嚴(yán)重影響土壤的酶活性，使土壤微生物數(shù)量降低，導(dǎo)致新陳代謝緩慢[3]。所以石油污染土壤的治理是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

近年來(lái)很多學(xué)者研究表明，高等植物、指示微生物、蚯蚓、土壤酶等可以用來(lái)評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)污染土壤修復(fù)過(guò)程[4-6]。其中，土壤酶是一種生物催化劑，可有效地促進(jìn)土壤中的有機(jī)污染物降解[7-8]，成為石油污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的中心。

筆者從土壤生物學(xué)特性角度出發(fā)，考察固定化微生物在修復(fù)過(guò)程中土壤脫氫酶、過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶、脲酶活性和細(xì)菌數(shù)量與石油烴降解率的變化規(guī)律，然后使用SPSS18.0軟件對(duì)石油烴降解率變化與生物學(xué)特性進(jìn)行相關(guān)性分析，揭示固定化微生物高效降解石油烴的原因，為實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

石油污染土樣取自新疆風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)附近被石油污染的土壤，風(fēng)干，碾碎，裝瓶置于4℃冰箱備用。菌種來(lái)自大慶油田、新疆風(fēng)城作業(yè)區(qū)等15個(gè)石油污染土壤，經(jīng)過(guò)層層篩選馴化培養(yǎng)，選取石油烴降解率最高的菌株作為后續(xù)固定化對(duì)象，培養(yǎng)基中原油降解率為51.7%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 土壤理化性質(zhì)

采用超聲萃取-紫外分光光度法[9]測(cè)定得到供試土樣石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為4.72%；采用重量法測(cè)得供試土樣含水率在8.58%～8.86%范圍；采用pH S-3酸度計(jì)電位法測(cè)得土樣的pH值為7.2；采用重鉻酸鉀容量法測(cè)得土樣的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在47.12～51.84 g/kg范圍；采用半微量凱氏法測(cè)定土壤的全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.145～0.161g/kg；采用鉬銻抗比色法測(cè)定土壤的速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.911～3.231×10-3g/kg[10]。

調(diào)節(jié)土壤的有機(jī)質(zhì)含量與全氮、速效磷的質(zhì)量比m(C)∶m(N)∶m(P)=100∶10∶1。土壤的含水率保持在18%左右。

1.2.2 土壤生物學(xué)特性測(cè)定

采用比色法(波長(zhǎng)為485 nm)測(cè)定土壤脫氫酶活性，每1 g干土6 h生成的TPF為脫氫酶的一個(gè)活性單位；采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性，單位為0.1 KMnO4/(h·g)；采用比色法(波長(zhǎng)為578 nm)測(cè)定脲酶活性，以24 h后1 g土壤中含NH3-N的mg數(shù)表示；采用比色法(波長(zhǎng)為430 nm)測(cè)定多酚氧化酶活性，以2 h后每1 g土的紫色沒(méi)食子酸的mg數(shù)表示[11]，采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定土壤的細(xì)菌量。測(cè)得的土壤脫氫酶、過(guò)氧化氫酶活性及細(xì)菌數(shù)量分別為0.0049 mg/(g·6h)、0.16 mL(0.1 KMnO4)/(h·g)、7.56×107個(gè)/g，脲酶、多酚氧化酶活性均未檢出。

1.2.3 固定化微生物制備及生物量測(cè)定

以實(shí)驗(yàn)室前期篩選出來(lái)吸菌量較大、降油率較高的秸稈DG作為載體，將其粉碎后篩分至40目，采用吸附法制備固定化微生物。采用稀釋平板計(jì)數(shù)法測(cè)定生物量[12]，計(jì)算1 mL游離菌菌液與1 g固定化微生物的細(xì)菌數(shù)量之間的關(guān)系，得到1 g固定化微生物相當(dāng)于8.58 mL游離菌菌液。使用牛肉膏蛋白胨為細(xì)菌培養(yǎng)基[13]。

1.2.4 微生物修復(fù)石油污染土壤花盆模擬實(shí)驗(yàn)

4個(gè)花盆中各盛500 g供試土樣，然后在其中3個(gè)花盆分別添加按100 g土樣加10 mL比例的活化的游離菌菌液、同等生物量的固定化微生物、5.83 g滅菌秸稈，最后1個(gè)花盆不添加任何微生物。將這4個(gè)花盆置于30℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行35 d室內(nèi)土壤修復(fù)實(shí)驗(yàn)。每1 d翻耕澆水，以保證微生物充足的氧氣和水分，每隔7 d分別測(cè)定它們的脫氫酶、過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶、脲酶活性，細(xì)菌數(shù)量及石油烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)。采樣前，將土壤翻耕均勻，以四分法分樣，取3個(gè)平行樣，以平均值計(jì)為結(jié)果，并研究石油烴降解率與酶活性的相關(guān)性。

2 結(jié)果與討論

2.1 微生物修復(fù)石油污染土壤時(shí)石油烴降解率的變化

秸稈、游離菌、固定化微生物、土著菌35 d修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中石油烴降解率的變化如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，固定化微生物修復(fù)35 d，石油烴降解率達(dá)到40.8%，高于秸稈、游離菌、土著菌3個(gè)對(duì)照組，它們的石油烴降解率分別為18.6%、21.7%、6.9%。固定化微生物和游離菌在修復(fù)的前14 d石油烴降解率增加緩慢，14～28 d時(shí)效果明顯增加，游離菌修復(fù)的土壤降解率一直比較低，而且降解緩慢，35 d時(shí)二者均達(dá)到最高值。秸稈對(duì)石油烴的降解有一定的效果，因?yàn)榻斩捘転橥林峁┮欢ǖ臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提高土壤中酶活性，進(jìn)而降解石油烴。由于石油烴的揮發(fā)及土著菌的降解，只含土著菌的石油污染土壤也有一定的降解率。

圖1 不同微生物修復(fù)石油污染土壤的石油烴降解率隨時(shí)間的變化

2.2 固定化微生物對(duì)土壤生物特性影響

2.2.1 對(duì)脫氫酶活性的影響

微生物對(duì)石油烴的降解或轉(zhuǎn)化從脫氫開(kāi)始，起著氫的中間轉(zhuǎn)化傳遞作用，因此可以利用脫氫酶活性作為評(píng)價(jià)微生物降解石油烴能力的指標(biāo)。微生物對(duì)石油污染土壤35 d修復(fù)過(guò)程中脫氫酶活性的變化如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，無(wú)論固定化微生物、游離菌還是秸稈都能使土壤脫氫酶活性逐漸增強(qiáng)，其中固定化微生物修復(fù)土壤的脫氫酶活性增加幅度最大，從0.0049 mg/(g·6h)增至0.1840 mg/(g·6h)，游離菌略小，增至0.1570 mg/(g·6h)。王旭輝等[14]研究表明，脫氫酶活性與石油烴降解率變化趨勢(shì)基本相同。固定化微生物的石油烴降解率一直處在較高的水平(見(jiàn)圖1)，在修復(fù)初期，由于微生物不適應(yīng)新環(huán)境，不能分泌大量的土壤酶，導(dǎo)致脫氫酶活性變化不明顯；修復(fù)7～21d，脫氫酶活性增加迅速，說(shuō)明土壤微生物新陳代謝增強(qiáng)，脫氫酶大量分泌；21 d后各種修復(fù)方式的脫氫酶活性增加緩慢，可能是由于降解石油烴過(guò)程中產(chǎn)生了難降解物質(zhì)積累以及有毒代謝產(chǎn)物增加，抑制酶活性增強(qiáng)。秸稈處理的土壤的脫氫酶活性也增加，添加秸稈能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力[15]，刺激脫氫酶的分泌。

2.2.2 對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響

過(guò)氧化氫酶能促進(jìn)H2O2分解生成O2和H2O，防止H2O2對(duì)生物體的毒害[16]。石油污染土壤35 d修復(fù)過(guò)程中過(guò)氧化氫酶活性變化如圖3所示。由圖3可見(jiàn)，在修復(fù)過(guò)程中，過(guò)氧化氫酶活性均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。添加游離菌、秸稈及固定化微生物都能夠增加土壤微生物密度，微生物的呼吸作用增加微生物對(duì)土壤中H2O2的分解，促進(jìn)了過(guò)氧化氫酶的分泌，導(dǎo)致酶活性增大。其中，固定化微生物和游離菌修復(fù)初期，過(guò)氧化氫酶的活性相近，分別為0.153 mL(0.1KMnO4)/(h·g)和0.150 mL(0.1KMnO4)/(h·g)；修復(fù)14 d后，固定化微生物修復(fù)的土壤中過(guò)氧化氫酶活性明顯增加；土壤修復(fù)21d后，過(guò)氧化氫酶活性稍有降低后幾乎不再變化，是由于石油烴分解后產(chǎn)生有毒物質(zhì)積累抑制了酶活性的分泌[17]。由于過(guò)氧化氫酶活性與微生物呼吸量顯著相關(guān)[18]，游離菌和秸稈修復(fù)28 d后，土壤中微生物數(shù)量少，呼吸作用弱，過(guò)氧化氫酶活性小幅度減小。固定化微生物、游離菌、秸稈、土著菌修復(fù)土壤35 d，過(guò)氧化氫酶活性分別為0.60、0.53、0.49、0.26 mL(0.1KMnO4)/(h·g)。固定化微生物修復(fù)的土壤過(guò)氧化氫酶活性顯著增加，為高效降解石油烴提供依據(jù)。

圖2 微生物修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中脫氫酶活性的變化

圖3 微生物修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中過(guò)氧化氫酶活性的變化

2.2.3 對(duì)多酚氧化酶活性的影響

多酚氧化酶能將土壤芳香族化合物氧化成醌，醌與土壤中蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、礦物等物質(zhì)反應(yīng)生成大小分子質(zhì)量不等有機(jī)質(zhì)和色素，完成土壤芳香族化合物循環(huán)，促進(jìn)土壤有機(jī)碳的累積，改善土壤物理性狀[19]。土壤中多酚氧化酶是一類具有重要功能的酶，與土壤酚類物質(zhì)的含量呈正比，在污染土壤石油烴的降解過(guò)程中不斷產(chǎn)生酚類物質(zhì)來(lái)促進(jìn)微生物形成多酚氧化酶，提高了多酚氧化酶活性。

石油污染土壤35 d修復(fù)過(guò)程中多酚氧化酶活性變化如圖4所示。由圖4可見(jiàn)，4種微生物修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中多酚氧化酶酶活性有不同程度的增大。前期的實(shí)驗(yàn)證明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷含量在修復(fù)過(guò)程中逐漸降低，與劉清秀等[20]研究多酚氧化酶活性與土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果一致。固定化微生物35 d修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中，多酚氧化酶活性變幅最大，從起初未檢出增至10.01 mg/(g·2h)；秸稈修復(fù)過(guò)程中多酚氧化酶活性增至8.55 mg/(g·2h)；而游離菌和土著菌修復(fù)時(shí)，多酚氧化酶分別提高到5.52 mg/(g·2h)和0.71 mg/(g·2h)。相比而言，固定化微生物和秸稈在土壤修復(fù)過(guò)程中對(duì)多酚氧化酶活性的增強(qiáng)效果最好，這是由于秸稈的加入有利于土壤微生物對(duì)多酚氧化酶的分泌[15]。

圖4 微生物修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中多酚氧化酶活性的變化

2.2.4 對(duì)脲酶活性的影響

脲酶是一種酰胺酶，可促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)中碳氮鍵(CO—NH)的水解，對(duì)土壤氮素循環(huán)發(fā)揮著重要作用；其活性的提高有利于土壤中穩(wěn)定性較高的有機(jī)氮向有效氮的轉(zhuǎn)化，從而改善氮素供應(yīng)狀況，在石油污染土壤生物修復(fù)中可反映土壤氮素轉(zhuǎn)化狀況及營(yíng)養(yǎng)水平[21]。

石油污染土壤35 d修復(fù)過(guò)程中脲酶活性的變化如圖5所示。由圖5可見(jiàn)，土壤中脲酶活性隨修復(fù)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，固定化微生物修復(fù)土壤的脲酶活性始終高于對(duì)照組，游離菌的略高于秸稈的。在石油污染土壤修復(fù)35 d內(nèi)，固定化微生物修復(fù)土壤的脲酶活性從起初的0增至0.29 mg/(g·h)。土壤修復(fù)初期脲酶活性變化緩慢，7 d后快速升高，表明土壤中添加的微生物大量繁殖，促進(jìn)土壤氮素的轉(zhuǎn)化活躍，促進(jìn)了脲酶的分泌；21 d后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量消耗，易降解組分的減少，多環(huán)芳烴(PAHs)含量的相對(duì)增加，導(dǎo)致脲酶活性變化緩慢。邱莉萍等[22]提出，脲酶活性與土壤肥力有顯著相關(guān)性，秸稈的加入改善了土壤的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，所以秸稈修復(fù)的土壤脲酶活性也有所增加。

圖5 微生物修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中脲酶活性的變化

2.2.5 土壤細(xì)菌量的變化

石油污染土壤35 d修復(fù)過(guò)程中細(xì)菌量的變化如圖6所示。由圖6可見(jiàn)，在幾種修復(fù)方式修復(fù)過(guò)程中，細(xì)菌數(shù)量呈先增大后變化平緩或降低的趨勢(shì)，但數(shù)量上升的幅度不同；固定化微生物修復(fù)的土壤細(xì)菌數(shù)量增大最多，從1.29×108增至1.62×1011，其次是游離菌修復(fù)，細(xì)菌數(shù)量增至3.98×1010，表明固定化微生物和游離菌的加入提高了土壤細(xì)菌量，為石油烴的降解提供了動(dòng)力。在修復(fù)初期，降解菌不適應(yīng)土壤環(huán)境，細(xì)菌量變化不大，隨著修復(fù)時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)菌以石油烴為碳源，不斷繁殖，細(xì)菌量迅速增多。這一現(xiàn)象在固定化微生物修復(fù)土壤的過(guò)程中較為明顯，一方面是因?yàn)?，固定化秸稈材料利用其多孔特性將?xì)菌吸附在內(nèi)孔里，提高了微生物密度[23]，減少外界干擾；另一方面是因?yàn)椋斩捘軌蚍稚⒂皖?，將油類吸附在秸稈表面上[24]，提供給秸稈上的石油降解菌養(yǎng)分，細(xì)菌數(shù)量增多，石油烴降解率隨之提高。在修復(fù)末期細(xì)菌數(shù)量變化不大或者降低，是因?yàn)樵诮到馐蜔N的過(guò)程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞有毒害作用。

圖6 微生物修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中細(xì)菌量的變化

2.3 土壤生物學(xué)特性與石油烴降解率的相關(guān)性

通過(guò)SPSS18.0分析了固定化微生物、游離菌對(duì)污染土壤石油烴降解率與土壤生物學(xué)特性的相關(guān)性，結(jié)果列于表1。由表1可見(jiàn)，土壤生物學(xué)特性，即脲酶、脫氫酶、多酚氧化酶、細(xì)菌量、過(guò)氧化氫酶活性與固定化微生物、游離菌修復(fù)時(shí)的石油烴降解率相關(guān)性依次降低；脲酶活性與固定化微生物、游離菌的石油降解率的相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)分別為0.994、0.981，所以脲酶活性可以作為石油烴生物降解情況的重要指標(biāo)，與Li等[25]的研究結(jié)果一致。細(xì)菌量與石油烴降解率的相關(guān)性并不高，可能由于細(xì)菌量在一定程度上并非準(zhǔn)確反映土壤微生物活性[26]，酶活性能夠直觀反映石油烴降解菌的活性，所以其作為土壤石油烴降解率的指標(biāo)更具有說(shuō)服力。

表1 固定化微生物和游離菌的石油烴降解率與土壤生物學(xué)特性的相關(guān)性

1) Correlation is significant at the 0.01 level (1-tailed); 2) Correlation is significant at the 0.05 level (1-tailed)

3 結(jié) 論

(1)固定化微生物修復(fù)石油污染土壤35 d的過(guò)程中，土壤中細(xì)菌數(shù)量增幅最大，且各種酶的分泌能力強(qiáng)于其他修復(fù)方式，石油烴降解率最高達(dá)到40.8%，高出游離菌的約20%。

(2)固定化微生物對(duì)土壤中的各種生物酶的分泌有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，修復(fù)35 d后脫氫酶活性從0.0049增至0.184 mg/(g·6h)，過(guò)氧化氫酶活性從0.15增至0.60 mL(0.1KMnO4)/(h·g)，多酚氧化酶活性從0增至10.01 mg/(g·2h)，脲酶活性從0增至0.29 mg/(g·h)，從而加強(qiáng)了對(duì)石油烴的降解。

(3)石油污染土壤石油烴降解率與其生物學(xué)特性具有顯著相關(guān)性。固定化微生物、游離菌修復(fù)石油污染土壤的石油烴降解率與脲酶活性存在極顯著相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)分別達(dá)到0.994、0.981，與細(xì)菌量的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.901、0.893。土壤中的脲酶活性更能準(zhǔn)確反映土壤中石油烴的降解狀況。

[1] BANKS M K， MALLEDE H， RATHBONE K. Hizosphere microbial characterization in petroleum-contaminated soil[J]. Soil and Sediment Contamination: An International Journal， 2003， 12(3): 371-385.

[2] 劉五星， 駱永明， 滕應(yīng)， 等. 我國(guó)部分油田土壤及油泥的石油污染初步研究[J]. 土壤， 2007，39(2):247-251.(LIU Wuxing， LUO Yongming， TENG Ying， et al. A survey of petroleum contamination in several Chinese oilfield soils[J]. Soils， 2007， 39(2):247-251.

[3] GUO Huan， YAO Jun， CAI Minmin， et al. Effects of petroleum contamination on soil microbial numbers， metabolic activity and urease activity[J]. Chemosphere， 2012， 87(11):1273-1280.

[4] AL-MUTAIRI N， BUFARSAN A， AL-RUKAIBI F. Ecorisk evaluation and treatability potential of soils contaminated with petroleum hydrocarbon-based fuels[J]. Chemosphere， 2008， 74(1):142-148.

[5] GEISSEN V， GOMEZ-RIVERA P，HUERTA-LWANGA E， et al. Using earthworms to test the efficiency of remediation of oil-polluted soil in tropical Mexico[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2008， 71(3):638-642.

[6] TEJADA M， BENITEZ C，PARRADO J， et al. Application of biostimulants in benzo(a)pyrene polluted soils: Short-time effects on soil biochemical properties[J]. Applied Soil Ecology， 2011， 50: 21-26.

[7] 張麗莉， 陳利軍， 劉桂芬， 等. 污染土壤的酶學(xué)修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2003， 14(12): 2342-2346.(ZHANG Lili， CHEN Lijun， LIU Guifen， et al. Advance in enzymological remediation of polluted soils[J]. Chinese Journal of Applied Ecology， 2003， 14(12): 2342-2346).

[8] KILLHAM K， STADDON W J. Bioindicators and Sensors of Soil Health and the Application of Geostatistics[M].In: Enzymes in the Environment: Activity， Ecology and Applications. BURNS R G， DICK R P， ed. New York and Basel: Marcel Dekker， 2002:391-394.

[9] 周健勇， 顧躍明. 紫外分光光度法測(cè)定工業(yè)廢水中的油含量[J]. 冶金分析， 2002， 22(3):51-52.(ZHOU Jianyong， GU Yueming. Determination of oil content in industrial waste water by UV spectrophotometry[J]. Metallurgical Analysis， 2002， 22(3):51-52.)

[10] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 南京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社， 1999:13-165.

[11] 關(guān)松蔭. 土壤酶活性測(cè)定方法[M]. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社， 1986.

[12] 張秀霞， 吳佳東， 滕芝， 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化固定化微生物降解石油污染物[J]. 石油學(xué)報(bào)(石油加工)， 2012， 28(5):876-882. (ZHANG Xiuxia， WU Jiadong， TENG Zhi， et al. Optimization for oil degradation by immobilized microorganism through response surface[J]. Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section)， 2012， 28(5):876-882.)

[13] 李寶明， 姜瑞波. 營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件對(duì)微生物菌群降解石油的影響[J]. 中國(guó)土壤與肥料， 2008， (3):78-82.(LI Baoming， JIANG Ruibo. Effects of nutrition and environment on oil biodegradation by bacterial community[J]. Soil and Fertilizers Sciences in China， 2008，(3):78-82.)

[14] 王旭輝， 晁群芳， 徐鑫， 等. 石油污染土壤的生物修復(fù)室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)， 2012， 5(6):1663-1668.(WANG Xuhui， CHAO Qunfang， XU Xin，et al. Experimental study on bioremediation of oil-contaminated soil[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering， 2012， 5(6):1663-1668.)

[15] 陳強(qiáng)龍， 谷潔， 高華， 等. 秸稈還田對(duì)土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2009， 27(4):146-151.(CHEN Qianglong， GU Jie， GAO Hua， et al. The influence of straw returning on soil the dynamic change of dehydrogenase and polyphenol oxidase activity[J]. Agricultural Research in Arid Areas， 2009， 27(4):146-151.)

[16] 藺昕， 李培軍， 孫鐵珩， 等. 石油污染土壤的生物修復(fù)與土壤酶活性關(guān)系[J]. 生態(tài)學(xué)雜志， 2005， 24(10):1226-1229.(LIN Xin， LI Peijun， SUN Tieheng， et al. Bioremediation of petroleum-contaminated soil and its relationship with soil enzyme activities[J]. Chinese Journal of Ecology， 2005， 24(10):1226-1229.)

[17] SARKAR D， FERGUSON M， DATTAR， et al. Bioremediation of petroleum hydrocarbons in contaminated soils:Comparison of biosolids addition， carbon supplementation， and monitored natural attenuation[J]. Environmental Pollution， 2005， 136(1):187-195.

[18] 楊鵬鳴，周俊國(guó). 不同肥料對(duì)土壤蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性的影響[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2011， 11:78-80.(YANG Pengming， ZHOU Junguo. Effects of different fertilizer on soil invertase and catalase activity[J]. Guangdong Agricultural Sciences， 2011， 11:78-80.)

[19] 郝建朝， 吳沿友， 連賓， 等. 土壤多酚氧化酶性質(zhì)研究及意義[J]. 土壤通報(bào)， 2006， 37(3):470-477.(HAO Jianchao， WU Yanyou， LIAN Bin， et al. The research and significance of polyphenol oxidase activity[J]. Chinese Journal of Soil Science， 2006， 37(3):470-477.)

[20] 劉秀清， 章鐵， 孫曉莉. 沿江丘陵區(qū)土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2007， 23(7):341-344.(LIU Xiuqing， ZHANG Tie， SUN Xiaoli. The relation between soil enzyme activities and soil fertility factors in the low hill lands along Yantze river[J].Chinese Agricultural Science Bulletin， 2007， 23(7):341-344.)

[21] 吳偉林， 張秀霞， 單寶來(lái)， 等. 不同處置方式對(duì)石油污染土壤理化性質(zhì)和生物學(xué)特性的影響[J]. 石油學(xué)報(bào)(石油加工)， 2010， 26(5):831-834.(WU Weilin， ZHANG Xiuxia， SHAN Baolai， et al. Effect of different treatment methods on the physicochemical and biochemical properties of an oil polluted soil[J]. Acta Petrolei Sinica(Petroleum Processing Section)， 2010， 26(5):831-834.)

[22] 邱莉萍， 劉軍， 王益權(quán)， 等. 土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2004， 10(3):277-280.(QIU Liping， LIU Jun， WANG Yiquan， et al. Research on relationship between soil enzyme activities and soil fertility[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science， 2004， 10(3):277-280.)

[23] 何麗媛， 郭楚玲， 黨志. 不同載體固定高效降解菌去除水體中石油的研究[C]// 中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.上海：中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，2010:2775-2778.

[24] 郭靜儀， 尹華， 彭輝， 等. 木屑固定除油菌處理含油廢水的研究[J]. 生態(tài)科學(xué)， 2005， 24(2):154-157.(GUO Jingyi， YIN Hua， PENG Hui， et al. Study on oil-containing wastewater treatment using microorganisms immobilized by wood crumbs[J]. Ecologic Science， 2005， 24(2):154-157.)

[25] LI Hui， ZHANG Ying， KRAVCHENKO I， et al. Dynamic changes in microbial activity and community structure during biodegradation of petroleum compounds: A laboratory experiment[J]. Journal of Environmental Sciences， 2007， 19 (8):1003-1013.

[26] 李廣賀， 張旭， 盧曉霞. 土壤殘油生物降解性與微生物活性[J]. 地球科學(xué)-中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2002， 27(2):181-185.(LI Guanghe， ZHANG Xu， LU Xiaoxia. Biodegradation of residual petrochemicals and microbial activities in polluted soil[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences， 2002， 27(2):181-185.)

Influence of Immobilized Microorganism on Biological Characteristics of Petroleum-Contaminated Soil

ZHANG Xiuxia， ZHANG Shoujuan， ZHANG Han， HAN Yutong， GUO Yunxia

(DepartmentofEnvironmentalandSafetyEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China)

In the process of 35 d remediation of petroleum-contaminated soil by immobilized microorganism， the changes of dehydrogenase， catalase， polyphenol oxidase， urease activity and bacteria number in the soil were investigated with the free bacteria， straw， native bacteria as the control group. Further， the correlations of hydrocarbon degradation rate with soil enzyme activities and bacteria number were analyzed. The results showed that at each stage of petroleum-contaminated soil remediation by immobilized microorganism， soil bacteria number and enzymatic activity were higher than that by the control group， so the hydrocarbon degradation rate could reach 40.8%. The correlation between hydrocarbon degradation rate and urease activity was significant， with the correlation coefficient of 0.994， thus urease activity could be the indicator for hydrocarbon degradation efficiency in petroleum-contaminated soil remediation by immobilized microorganism.

immobilized microorganism; biological characteristics; correlation; degradation rate

2013-10-28

山東省自然科學(xué)基金(ZR2014BM023)、中國(guó)石油科技創(chuàng)新基金(2009D-5006-07-01)、青島市科技發(fā)展指導(dǎo)計(jì)劃項(xiàng)目(KJZD-12-65-jch)、中央直屬高?？蒲袑ｍ?xiàng)基金(11CX05011A)、中國(guó)石油大學(xué)(華東)研究生創(chuàng)新工程項(xiàng)目(CX-1219和CX2013035)資助

張秀霞，女，教授，博士，從事石油污染土壤修復(fù)研究；E-mail zhxiuxia@upc.edu.cn

1001-8719(2015)01-0112-07

X53

A

10.3969/j.issn.1001-8719.2015.01.018