張 箏

（河南省地質(zhì)調(diào)查院//河南省地球化學(xué)生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 45000150001）

土壤環(huán)境承擔(dān)著越來(lái)越多來(lái)自不同污染源的污染負(fù)荷，其中有些問(wèn)題是顯而易見(jiàn)的，現(xiàn)狀影響強(qiáng)烈，有些問(wèn)題是潛在的，土壤污染治理已成為世界性環(huán)境問(wèn)題之一。石油資源的開(kāi)發(fā)在為世界經(jīng)濟(jì)做出重大貢獻(xiàn)的同時(shí)也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一系列的問(wèn)題。石油類(lèi)土壤環(huán)境污染生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究成為了國(guó)內(nèi)外科研的熱點(diǎn)。利用微生物或者植物來(lái)治理污染物，集中于河床、土壤和淤泥污染治理，可以在根本上除去水和土壤中的污染物。由于它的經(jīng)濟(jì)有效，無(wú)再生污染，生物修復(fù)技術(shù)近年來(lái)成為最新、發(fā)展最快的治理技術(shù)。在實(shí)際污染土壤治理中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]。

我國(guó)對(duì)防治土壤污染修復(fù)技術(shù)研究與應(yīng)用起步較晚，多以室內(nèi)機(jī)理性研究為主，實(shí)際應(yīng)用較少。對(duì)油田開(kāi)采區(qū)污染的土壤進(jìn)行治理，選擇一種既經(jīng)濟(jì)又快捷有效、無(wú)二次污染的修復(fù)治理方法，已成為了環(huán)境治理的當(dāng)務(wù)之急。我們利用河南省人民政府與中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局共同實(shí)施的《河南省黃淮平原經(jīng)濟(jì)區(qū)多目標(biāo)區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查》項(xiàng)目，以地球化學(xué)、植物學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)等學(xué)科為技術(shù)支撐，在自然環(huán)境條件下，用傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植方式，對(duì)采油區(qū)被污染土壤中的石油類(lèi)、Hg、Cu、Pb、Cd、As、PH、全鹽量進(jìn)行評(píng)價(jià)，選用苜蓿、黑麥草兩種植物進(jìn)行了栽培和修復(fù)試驗(yàn)，以達(dá)到油田開(kāi)采區(qū)污染土壤治理，探索污染區(qū)植物修復(fù)的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

1.1 位置

種植試驗(yàn)區(qū)位于河南省中原油田采油區(qū)，試驗(yàn)面積3畝。

1.2 地理概況

種植試驗(yàn)區(qū)處于黃河沖積平原，地形較為平坦，地貌體主要為黃河近代泛流平地。土壤類(lèi)型主要為砂質(zhì)潮土，是發(fā)育在黃土性河流沉積物母質(zhì)上，經(jīng)地下水參與成土過(guò)程，在旱耕熟化條件下形成的土壤[4]。春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季涼爽潮濕，冬季嚴(yán)寒多雪，一年四季分明。多年平均降水量592mm，最大凍土深度37cm。

1.3 地質(zhì)條件

出露地層為第四系全新統(tǒng)黃河沖積物。包氣帶的物質(zhì)組成多為黃河泛濫所帶來(lái)的沖洪積物。包氣帶巖性主要為粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土及細(xì)砂等，隔水性能差，為一弱透水層。

1.4 組織管理

為保證項(xiàng)目的正常開(kāi)展，種植試驗(yàn)施工成立了專(zhuān)門(mén)的項(xiàng)目經(jīng)理部，下設(shè)耕作施工組、技術(shù)組，負(fù)責(zé)科研技術(shù)事宜。為防止自然災(zāi)害和人為破壞（如防家禽到地里刨食），成立安全協(xié)調(diào)組，負(fù)責(zé)種植區(qū)安全協(xié)調(diào)事宜。種植試驗(yàn)場(chǎng)地由項(xiàng)目組與當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)共同管理模式，以保證種植試驗(yàn)順利進(jìn)行。

2 種植試驗(yàn)

根據(jù)污染區(qū)水文、氣象、土壤、地質(zhì)、污染物類(lèi)型及污染現(xiàn)狀，選擇切實(shí)可行植物進(jìn)行石油污染治理研究。

2.1 室內(nèi)種植試驗(yàn)

室內(nèi)試驗(yàn)按不同比例加入污染區(qū)已受重污染土放在盆中，用分盆栽的方法研究植物的適應(yīng)性。試驗(yàn)表明苜蓿生長(zhǎng)良好（圖1），適宜種植。

圖1 室內(nèi)的苜蓿

2.2 實(shí)地種植試驗(yàn)

2.2.1 土壤耕作

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)低洼，土壤含水量高的情況，采用機(jī)耕晾墑方法進(jìn)行處理地。采用懸空耙作業(yè)，整地深度在30cm左右，晾曬二天再作業(yè)一次，再晾曬，反復(fù)作業(yè)四次，目的是使土壤均勻，適于種植。項(xiàng)目組人員與當(dāng)?shù)卮迕褚坏理樌瓿闪送寥栏鳌?/p>

2.2.2 播種

播種前將種子與原地粉土混合摻勻，以利于出苗。播種采用撒播、條播兩種方法共同作業(yè)，確保播種效果。將種子均勻的播撒在整好的地里，使種子淺覆土，播種深度1.5～2.0cm，考慮土壤污染的實(shí)際情況，每畝播量按正常土壤播量的2倍確定，每畝播量定為4kg。

播種黑麥草1畝，紫花苜蓿1畝，黑麥草與紫花苜蓿混播區(qū)1畝。

2.2.3 田間管理

出苗前盡量避免種子被破壞，如：避免家禽到示范區(qū)中大規(guī)模刨食等。在雨水較多的情況下，植物會(huì)因淹水而死亡。管理期間，做好田間排水工作保證田間無(wú)積水。

考慮此次工作在11月中旬進(jìn)行，為確保種植試驗(yàn)出苗率及幼苗安全越冬，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)建設(shè)保溫棚一座（圖2）所示。

圖2 越冬大棚

本次工作在收割留茬高度為5～7cm，收割時(shí)期，第一茬在現(xiàn)蕾期收割，以后各茬在初花期收割為宜，盡量避免人為破壞。

3 試驗(yàn)對(duì)比

油田區(qū)污染土壤植物種植試驗(yàn)研究，樣品采集包括水和土壤樣品，土壤樣品分析項(xiàng)目為石油類(lèi)、Cu、Hg、As、Pb、Cd、pH值及顆粒分析共八個(gè)項(xiàng)目；水樣品分析項(xiàng)目為石油類(lèi)、Cu、Hg、As、Pb、Cd、pH值共七個(gè)項(xiàng)目，分析測(cè)試工作委托有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

3.1 樣品采集

項(xiàng)目組與實(shí)驗(yàn)室一道對(duì)樣品的采集、分裝加保護(hù)劑、盛樣容器密封、運(yùn)輸、測(cè)試等工作嚴(yán)格把關(guān)。水樣品的采集嚴(yán)格按要求現(xiàn)場(chǎng)加試劑，現(xiàn)場(chǎng)記錄，現(xiàn)場(chǎng)貼標(biāo)簽，并針對(duì)石油類(lèi)的特性，對(duì)測(cè)試石油類(lèi)因子的樣品采用玻璃容器取樣現(xiàn)場(chǎng)密封。樣品采集后24小時(shí)內(nèi)樣品送達(dá)實(shí)驗(yàn)室。檢查每組樣品的桶數(shù)量是否夠，樣品的包裝容器是否完好，有無(wú)漏水、漏氣現(xiàn)象。樣品有專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理，水樣和土壤樣分庫(kù)存放，確保了樣品無(wú)交叉污染。

3.2 樣品分析

本次樣品分析測(cè)試使用了先進(jìn)的大型精密儀器，如SOLAAS-M6型無(wú)火焰原子吸收光譜儀，UV751GD型紫外分光光度計(jì)，以及YYG-2A型冷原子熒光測(cè)汞儀。這些儀器檢出限低、靈敏度高、分析結(jié)果準(zhǔn)確，分析方法的檢出限和報(bào)出率均能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。

準(zhǔn)確度合格率100%，加標(biāo)回收率95%～105%范圍內(nèi)，均符合規(guī)范要求。

精密度的控制采用重復(fù)分析的方法進(jìn)行控制，質(zhì)量全部符合規(guī)范要求。

4 植物差異分析

4.1 植物長(zhǎng)勢(shì)差異

植物的生態(tài)長(zhǎng)勢(shì)受氣象、水文、土壤、播種方式、田間管理及環(huán)境污染等多方面的影響，呈現(xiàn)多樣性。因其多樣性，導(dǎo)致修復(fù)植物的出苗、生長(zhǎng)狀受到抑制，從氣象方面說(shuō)，播種后突降大雨，土壤水分含量極大，不適宜種子的萌發(fā)條件，加之播種后氣溫驟低，幼苗大部分被凍死。從水文方面講，治理區(qū)地下水位埋深較淺，土壤濕度較大，難以出苗。從土壤和環(huán)境污染方面說(shuō)，土壤中因廢油的散落，造成石油類(lèi)、含鹽量高，抑制幼苗生長(zhǎng)，在高鹽堿地區(qū)（含鹽量在0.21%～0.74%）幼苗死亡。

試驗(yàn)區(qū)種植苜蓿及黑麥草兩種植物進(jìn)行生態(tài)對(duì)比。中西部黑麥草長(zhǎng)勢(shì)良好（圖3）；苜蓿在西部和南部長(zhǎng)勢(shì)一般（圖4），中部長(zhǎng)勢(shì)較好（圖5）。在東部苜蓿無(wú)法生長(zhǎng)，只生長(zhǎng)有雜草，尤其是在東北角則雜草也無(wú)法生長(zhǎng)（圖6），主要原因是地勢(shì)低洼，不利于排水。試驗(yàn)時(shí)間為11月份，采取自然和大棚保溫兩種方式進(jìn)行對(duì)比。大棚區(qū)內(nèi)苜蓿出苗率高，長(zhǎng)勢(shì)好；大棚區(qū)外苜蓿出苗率低，長(zhǎng)勢(shì)差。

圖3

圖4

圖5

圖6

東部土壤易溶鹽含量在0.61ug/g，石油類(lèi)含量在31.4～96.3ug/g；而西部土壤易溶鹽含量在0.1149～0.2406ug/g，平均值為0.1604，石油類(lèi)含量在25.5-61.8ug/g，西部土壤中易溶鹽含量和石油類(lèi)含量明顯小于東部地區(qū)。土壤易溶鹽含量高低是影響修復(fù)植物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的主要因素。

4.2 種植前后對(duì)比分析

本次工作的檢測(cè)項(xiàng)目以石油類(lèi)、Hg、Cu、Pb、Cd、As為主要研究對(duì)象，苜蓿和黑麥草植物對(duì)石油類(lèi)降解、重金屬的吸附有較好效果。根據(jù)兩次分析結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比（表1）。

表1 種植前后土壤中組分含量統(tǒng)計(jì) 單位：ug/g

從兩次取樣對(duì)比分析結(jié)果來(lái)看，種植苜蓿和黑麥草植物，對(duì)污染土壤中的石油類(lèi)和重金屬有一定的吸附作用。治理后土壤中石油類(lèi)降幅31.57%，重金屬類(lèi)降幅3.53%～35.71%。石油類(lèi)含量降幅大于重金屬下降幅度。

苜蓿是直根系植物，根系可深達(dá)3～4m，可以處理深部的污染物。本次試驗(yàn)對(duì)石油類(lèi)、汞有明顯的修復(fù)作用，銅、鎘、砷修復(fù)效果不明顯。

黑麥草是須根系植物，根系發(fā)達(dá)且主要集中在20～30cm，適宜淺部污染物的處理；對(duì)石油類(lèi)、汞有明顯的修復(fù)作用，對(duì)銅、鎘、砷修復(fù)效果不明顯。

5 結(jié)論

根據(jù)中原油田污染特征，種植苜蓿和黑麥草試驗(yàn)后，土壤中石油類(lèi)和重金屬含量有明顯下降，取得了預(yù)期治理效果，選用苜蓿和黑麥草作為修復(fù)植物法治理石油類(lèi)污染進(jìn)行原位修復(fù)方法正確，具有推廣和借鑒價(jià)值。

[1]夏北成.環(huán)境污染生物降解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]張興儒，張士權(quán)，等.油氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)與環(huán)境影響[M].北京：石油工業(yè)出版社，1998.

[3]連會(huì)青，武強(qiáng)，李鐸.石油污染物在淺層孔隙介質(zhì)中的吸附與遷移[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（2）：25-26.

[4]許宇飛.沈陽(yáng)市部分農(nóng)田土壤重金屬污染評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2006（6）：17.