落地油污染土壤的微生物修复技术可行性研究

【摘 要】微生物修复可通过环境因素的最优化加速自然生物降解速率，是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。通过实验分析结果表明，受原油污染土壤可通过微生物修复技术，培养驯化优势菌种，控制实验温度、适度、营养等条件，取得理想的处理效果。

【关键词】石油；污染；微生物修复；土壤

石油是由上千种化学性质不同的物质组成的复杂混合物，主要包括饱和烃、芳香烃类化合物、沥青质、树脂类等。在油田生产中，由于井下作业、油水井检修及油水管道腐蚀穿孔等原因造成的油水泄漏经常会对周围土壤和生态环境造成污染。

经实践证明，原油和含油污水的事故性泄漏对土壤环境污染显著。原油使生长于地表面的植物受到破坏和死亡，导致土壤抗蚀能力下降，土地风沙化严重。事故性原油的大规模泄漏还可影响生态环境，减少农作物产量或降低草原有机物的生物量，影响草原、荒地中动物的生长、发育、繁殖。可见，落地油对土壤及生态环境的影响是十分显著的，因此，选择利用技术手段消除其对土壤和生态环境的污染，恢复其使用功能，具有十分重要的意义。

一、落地油污染土壤的处理方法

对于受石油污染的土壤生态环境，目前采取的技术途径主要有两种，即采用物化处理法和生物处理法。物化法对于处理含油量高的含油污泥，可取得一定的经济效益和环境效益，但是，经该处理方法处理后的受污染土壤，含油量仍然达不到农作物生长条件，仍需要对其进行后续处理。

生物修复技术是在生物降解的基础上发展起来的一种新兴的清洁技术。目前，治理石油烃类污染土壤的生物修复技术主要有两类：一类是微生物修复技术，另一类是植物修复法。微生物修复技术具有成本低，污染物氧化安全，无二次污染，处理效果好，操作简单等特点，因此具有很高的实用性。

二、受污染土壤生态环境的净化及修复技术可行性研究

1、微生物在油污染土壤中的作用机理

含油污泥或受原油污染土壤的生物修复处理，是借助于一定的环境条件，利用一类对油类具有降解能力的微生物，将作为污染物的油分解气化的一个过程。在这一过程中，微生物将油类作为电子供体，在满足一定的营养条件、水气含量、电子受体（比如氧气等）、pH以及温度等条件下，进行生长增殖，并使土壤中的油类得到有效的降解。

2、影响微生物降解的因素及控制方法研究

微生物在降解原油污染土壤的过程中受到包括土壤温度、pH值、供氧、湿度、营氧以及油污染强度、表面活性剂等诸多条件的影响。

①温度。温度会影响微生物的代谢速度，影响污染物的酶活性以及微生物的种群组成。高温时，微生物的代谢速度快，其降解烃类物质的速度也相应加快，一般在30~40℃时达到最大。但温度过高，烃的膜毒性增大，会抑制微生物对烃类的降解能力。反之，温度低时，油粘度增加，有毒的短链烷烃挥发性下降，生物降解滞后。因此对微生物降解的土壤环境，进行温度控制是十分必要的。

②pH值。土壤的pH值为7.0～7.8时烃类的生物降解速度最快，且大多异养菌和真菌适宜于中性环境。在石油烃类生物降解过程中会产生一些酸性代谢产物而使得土壤的pH值下降。因此应对土壤的pH值定期测定，若土壤的pH值低于微生物的最佳适应范围，就应该及时添加石灰等物质进行调整。

③湿度。微生物在水环境中的活性最大。国外有人报道，在土壤含水量为其饱和含水量的30～90%时，油的生物降解率较大。对于干旱地区的油污土壤的治理，可采取间断性的喷淋等手段以增强土壤的湿度，提高微生物降解效率。

④营氧。在受石油污染的土壤中，通常有机碳含量高，而N、P相对缺乏，如C:N:P的比率为100:10～30:1，而C污染物的比率大，那么认为营氧物质比例是平衡的，不需要添加营氧物质。否则应向土壤中加入适宜微生物生长的营氧物质。试验结果表明，加入生物处理剂（降解菌）后，再添加氮、磷营氧的受原油污染土壤，污油的去除率达98.8%，其中烃降解菌和氮、磷营氧补充对烃降解的贡献率分别为38%和14%，它们明显强化了土壤的自净作用。

⑤土壤中可降解石油类物质的微生物基本是好氧细菌，土壤中含氧量是否充足对降解效率有重大的影响。一般来说，需要对土壤进行曝气，使土壤中氧的浓度增加，可通过如下方法：一是土壤气相抽提及其衍生技术，即生物通风技术；二是以H2O2作为氧源，H2O2可提供47.1%的氧，可满足污染环境中的降解菌的一定需要。

⑥油污染强度。油污染强度为降解的首要限制性因子，且污染强度越大，降解率越高，这是因为在含大量油污染的土壤中，降解初期会淘汰一部分适于降解低浓度石油烃的微生物，从而参加降解的微生物总数减少，造成降解率偏低的现象，但在中期，适于降解高浓度石油烃类的微生物得到大量繁殖，降解速度则大幅度增加。但是如果烃浓度过高也会抑制微生物的生长。

⑦加入表面活性剂。根据研究，在微生物降解的初期（0～5天），表面活性剂是烃类降解的主要影响因素。很多石油烃类污染物可强烈地吸附于土壤上，不易降解。表面活性剂能促进解吸和溶解，因此被用于去除土壤中石油的污染。

3、微生物法处理受原油污染土壤试验研究

①实验步骤。该技术对污染土壤的处理效果除受土壤中含油量高低影响外，还受当地气温等环境因素的影响。针对油田地区的气温等环境因素及原油物性，我们开展了生物处理原油污染土壤的实验室室内试验。本研究中采用的生物法修复技术，属于生物添加技术、生物激发技术、土壤耕作技术的一种整合技术。其过程大致为：

a对土著细菌进行驯化培养；b将培养的混合菌株施入土壤中，并在土壤中喷施一定的营养物质，促进对油类具有降解作用的土著微生物的增殖；c对处理前后的土壤取样化验。

②实验结果实验室内的处理结果如下：实验温度：1-40℃；实验周期：120天；实验处理前土壤中含油：1.7g/kg；处理1个月后含油:0.7g/kg，处理2个月后含油0.5g/kg，处理3个月后含油0.3g/kg，处理4个月后含油0.05g/kg。

经微生物处理后，受污染的土壤得到了比较彻底的净化，达到了生物的生长条件。

③实验结论及分析通过对原油对土壤及生态环境的影响原因及后果分析，我们认为，在油田地区开展微生物治理受污染土壤在技术上是可行的。但在具体应用该技术时，首先要进行菌种的驯化和优选，以确保取得理想的处理效果。生物修复技术虽然已经取得一定进展，但由于受生物特性的限制，还存在着许多问题。以下几个方面还需进行深入研究：

a共存物质对微生物修复的抑制效应及外源物质对微生物修复的促进效应；b生物修复机理及影响因素；c通过基因工程的手段培育高效降解菌属，以加速污染物的转化；d微生物修复过程中的基因调控机制。

参考文献

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