聶司宇

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油用量逐年增長，石油污染土壤的現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。利用生物修復(fù)石油污染土壤，成本低，不會產(chǎn)生二次污染，是目前石油污染土壤的重點(diǎn)研究方向。該文闡述了生物修復(fù)石油污染土壤效果的影響因素以及修復(fù)技術(shù)，并對現(xiàn)階段生物修復(fù)石油污染土壤存在的問題進(jìn)行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：生物修復(fù);石油;土壤

中圖分類號 X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2020）07-0109-02

Abstract： With the development of society and economy， the amount of oil used has been increasing year by

year， followed by the phenomenon of severe oil pollution of the soil. Bioremediation of petroleum-contaminated soil has low cost and does not cause secondary pollution， which is the current key research direction of petroleum-contaminated soil. The article looks forward to the influencing factors of the effect of bioremediation of petroleum-contaminated soil， bioremediation technology of petroleum-contaminated soil， and the current problems of bioremediation of petroleum-contaminated soil.

Key words： Bioremediation; Petroleum; Soil

1 引言

近年來，人們對石油的需求量增加，導(dǎo)致石油污染土壤問題日益嚴(yán)重，石油遺漏、含石油污水未達(dá)標(biāo)排放等成為主要污染因素[1]。石油當(dāng)中含有芳香烴、飽和烴和其他有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)會改變土壤理化性質(zhì)、污染地下水和地表水、減少土壤中生物多樣性、甚至?xí)ㄟ^食物鏈富集而進(jìn)入到動(dòng)物和人體當(dāng)中，嚴(yán)重危害自然環(huán)境和人體健康[2]。據(jù)研究，石油進(jìn)入人體后會引起呼吸系統(tǒng)疾病，也會導(dǎo)致肝腎以及心血管功能異常，甚至?xí)掳3]。因此，石油污染土壤的修復(fù)刻不容緩。生物修復(fù)石油污染土壤的技術(shù)有物理、化學(xué)和生物技術(shù)，其中生物修復(fù)技術(shù)因其成本低、不易產(chǎn)生二次污染、操作簡單、修復(fù)效率高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究應(yīng)用。本文對生物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了闡述和分析，以期為石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)提供參考。

2 影響生物修復(fù)石油污染土壤效果的因素

生物修復(fù)石油污染土壤效果受土壤理化性質(zhì)的影響，例如土壤的溫度、濕度、pH值和鹽濃度。其中最適pH為6.0～8.0、最適溫度在15～30℃，鹽濃度通過影響生物體內(nèi)滲透壓而影響生物的生理活動(dòng)[3-5]。此外石油本身的理化性質(zhì)也會影響土壤修復(fù)效果，研究表明C22以上的石油烴最難被降解，C10～C22的石油烴最容易被降解[6]。

3 生物修復(fù)技術(shù)

石油污染土壤修復(fù)技術(shù)包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)。物理方法包括焚燒法、隔離法、換土法、洗滌法、氣相抽提法、超聲清洗法、熱脫附法，化學(xué)方法包括化學(xué)氧化法、萃取法、光催化氧化法，物理化學(xué)修復(fù)方法因其成本較高、修復(fù)不徹底、后期處理工序復(fù)雜、容易產(chǎn)生二次污染等問題沒有得到普遍認(rèn)可。生物修復(fù)方法作為一種環(huán)保經(jīng)濟(jì)的新興方法，被廣泛應(yīng)用研究。

3.1 植物修復(fù) 植物修復(fù)技術(shù)是利用植物的根部對污染物質(zhì)進(jìn)行提取、吸收、轉(zhuǎn)化或固定在植物體內(nèi)，再將植物上部進(jìn)行削減的一種綠色環(huán)保且兼具景觀價(jià)值的修復(fù)技術(shù)。劉繼朝等[7]對狗牙根進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)，研究其對石油污染土壤的修復(fù)效果，結(jié)果表明，種植狗牙根之后土壤中石油有害成分的去除率是種植之前的2.3倍，向土壤中施加有機(jī)肥后的去除效率更高。Euliss等[8]通過溫室模擬技術(shù)對不同植物去除土壤中石油污染物效率進(jìn)行評價(jià)，發(fā)現(xiàn)草本植物修復(fù)效率明顯高于木本植物。陳嫣等[9]利用披堿草和紫花苜蓿修復(fù)大慶油田污染土壤，并進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢測，發(fā)現(xiàn)了植物根系微環(huán)境與生物因子間的關(guān)系。

3.2 微生物修復(fù) 微生物修復(fù)技術(shù)是指土壤中的污染物被微生物降解為CO2和H2O等無毒無害的物質(zhì)以達(dá)到降低污染程度的目的。劉健等[10]利用現(xiàn)代生物技術(shù)對勝利油田不同時(shí)期油井附近的污染土壤篩選培育優(yōu)勢菌群，為微生物原位修復(fù)技術(shù)提供理論依據(jù)。張海榮等[11]從石油污染土壤中篩選出3種土著優(yōu)勢種，其修復(fù)石油污染土壤的結(jié)果良好。王新新等[12]引用堆肥方法對石油污染污泥進(jìn)行處理，90d后污泥中的石油污染物降解率比對照組高22.1%。Plotnikova等[13]發(fā)現(xiàn)真菌和土著微生物群落結(jié)合修復(fù)石油污染土壤效果比單獨(dú)修復(fù)效果好。劉五星等[14]利用預(yù)制床生物修復(fù)技術(shù)，在含油污泥中接種石油烴降解菌，發(fā)現(xiàn)其修復(fù)效率比對照組高31.2%。Mishra等[15]在微生物群落當(dāng)中加入營養(yǎng)物質(zhì)，對石油污染土壤進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果顯示石油烴的降解效率在120d內(nèi)達(dá)到了90.2%。

3.3 植物-微生物聯(lián)合修復(fù) 單一的植物或者微生物處理效果不明顯，植物-微生物的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可以使石油污染土壤得到更高效的修復(fù)。劉世亮等[16]在苯并[a]芘污染土壤修復(fù)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，接種真菌菌根的植物對污染物的降解效率比不接種高。耿春女等[17]進(jìn)行三葉草修復(fù)石油污染物盆栽實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接種菌加三葉草修復(fù)效果比單一用三葉草或接種菌的處理高。Huang等[18]研究發(fā)現(xiàn)植物根際細(xì)菌可以提高植物在石油污染土壤中的耐受能力和生長速率，進(jìn)而提高植物對石油污染土壤修復(fù)的效果。Lefrancois等[19]研究發(fā)現(xiàn)赤楊和弗蘭克菌屬聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的礦化效果更好。王金成等[20]研究發(fā)現(xiàn)，石油降解菌與金盞菊共生修復(fù)石油污染土壤，可使土壤中微生物數(shù)量增多，改善土壤理化性質(zhì)，為根際微生物提供了良好的生存環(huán)境，有效提高了修復(fù)效率。Fan等[21]研究發(fā)現(xiàn)紫花苜蓿處理Pyr污染污染土壤60d，根際土壤微生物的含量和修復(fù)效果均比非根際高。Dashti等[22]利用豆科植物和細(xì)菌共生修復(fù)石油污染土壤，提高了根瘤植物對石油利用能力。

4 展望

生物修復(fù)石油污染土壤技術(shù)具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、后期處理簡單、易操作等優(yōu)點(diǎn)，但生物修復(fù)技術(shù)適合低濃度石油污染土壤，濃度過高會對生物體本身造成毒害且減緩生物生長，降低修復(fù)效果。因此，今后可在以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究與改進(jìn)：（1）深入研究植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，加強(qiáng)對土著細(xì)菌真菌的篩選，從大田實(shí)驗(yàn)走向?qū)嶋H應(yīng)用;（2）利用基因工程、基因組學(xué)等技術(shù)，選育耐性強(qiáng)生長周期短的生物，培育更多優(yōu)良品種;（3）建立生物修復(fù)技術(shù)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，防治未知生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生;（4）繼續(xù)優(yōu)化技術(shù)，降低成本，加強(qiáng)后期處理技術(shù)，防止二次污染。

參考文獻(xiàn)

[1]李楊，李凡修.石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)[J].化工環(huán)保，2007，37（6）：605-610.

[2]謝麗鳳，吳衛(wèi)飛.微生物—植物聯(lián)合修復(fù)石油污染土壤的研究進(jìn)展[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（08）：34-35.

[3]單榮，黃玲巍，李志文，等.不同石油降解菌降解特性及修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2019，（10）：73-74.

[4]孫清，陸秀君，梁成華.土壤的石油污染研究進(jìn)展[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，33（5）：390-393.

[5]Hwang H M. Interactions between subsurface microbial assemblages and mixed organic and inorganic contaminant system[J].Bull Environ Contain Toxicol，1994，53（5）：771-778.

[6]任磊，黃延林.石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2001，1（2）：50-54.

[7]劉繼朝，崔巖山，張燕平，等.狗牙根對石油污染土壤的修復(fù)效果研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2009，23（2）：166-168.

[8]Euliss K，Ho C-h， Schwab A P，et al. Greenhouse and field assessment of phytoremediation for petroleum contaminants in a riparian zone[J].Bioresource Technology，2008（99）1 961-1 971.

[9]陳嫣，李廣賀，張旭，等.石油污染土壤植物根際微生態(tài)環(huán)境與降解效應(yīng)[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，45（6）：784-787.

[10]劉健，宋雪英，孫瑞蓮，等.勝利油田采油區(qū)土壤石油污染狀況及其微生物群落結(jié)構(gòu)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25（3）：850-856.

[11]張海榮，李培軍，孫鐵珩，等.四種石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，2001，20（2）：70-80.

[12]王新新，韓禎，白志輝，等.含油污泥的堆肥處理對微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（7）：1413-1421.

[13]Plotnikova E G，Altyntseva O V， Kosheleva I A， et al. Bacterial Degraders of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Isolated from Salt-Contaminated Soils and Bottom Sediments in Salt Mining Areas[J]. Microbiology，2001，70（1）：51-58.

[14]劉五星，駱永明，余冬梅，等.石油污染土壤的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和生物修復(fù)[J].土壤學(xué)報(bào)，2010，47（4）：621-627.

[15]Mishra S，Jyot J，Kuhad R C，et al. In situ bioremediation potential of an oily sludge-degrading bacterial consortium[J].Current Microbiology，2001，43（5）：328-335.

[16]劉世亮，駱永明，丁克強(qiáng)，等.苯并[a].芘污染土壤的叢枝菌根真菌強(qiáng)化植物修復(fù)作用研究[J].土壤學(xué)報(bào)，2004，41（3）：336-342.

[17]耿春女，李培軍，陳素華，等.不同AM真菌對三葉草耐油性的影響[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2002，8（6）：648-652.

[18]Huang X D，El-Alawi Y，Gurska J，et al. A multi-process phytoremediation system for decontamination of persistent total petroleum hydrocarbons （TPHs） from soils[J].Microchemical Journal，2005（81）：139-147.

[19]Lefran?ois E，Quoreshi A，Khasa D，et al. Field performance of alder-Frankia symbionts for the reclamation of oil sands sites[J].Applied Soil Ecology，2010（46）：183-191.

[20]趙愛芬，趙雪，常學(xué)禮.植物對污染土壤修復(fù)作用的研究進(jìn)展[J].土壤通報(bào)，2000，31（1）：43-45.

[21]Fan SX ， Li PJ，Gong ZQ，et al. Promotion of pyrene degradation in rhizosphere of alfalfa （Medicago sativa L.）[J].Chemosphere，2008（71）：1593-1598.

[22]Dashti N，Khanafer M，El-Nemr I，et al. The potential of oil-utilizing bacterial consortia associated with legume root nodules for cleaning oily soils[J].Chemosphere，2009，74：1354-1359.

（責(zé)編：張 麗）