石油污染土壤的生物修复研究

通过田间试验研究了玉米和向日葵两种植物对石油污染土壤的修复作用,考察了外源菌(DX-9)对植物修复的强化和协同效应,对"外源菌-植物"修复效果进行了初步评价.结果表明,在10000mg·kg-1污染浓度下,150 d玉米、向日葵试验区土壤中石油降解率分别为42.5%和46.4%,较对照区提高了100.5%和118.9%.外源节细菌的施加可使生物修复速度显著加快,150 d"DX-9-玉米"和"DX-9-向日葵"试验区石油烃降解率分别达到72.8%和76.4%,较同期单独植物修复的降解率提高了71.3%和64.7%.500 d各试验区土壤中石油烃降解率分别为95.5%、96.1%、97.6%和98.9%,土壤中石油烃含量均低于国家标准规定限量(<500mg·kg-1);土壤主要理化性质、生物群落分布、呼吸强度及植物不同部位中石油烃的残留量与对照无显著差异.结果表明:玉米、向日葵与节细菌对石油污染土壤的联合生物修复效果显著;经过两年修复,污染土壤恢复健康状态.     

不同污染时长土壤中石油烃的生物去除特性及影响因素

利用生物刺激法修复不同污染时长的土壤,比较了向新污染(污染7 d)和陈旧性污染(污染5 a以上)土壤中加入有机肥、有机肥+KNO_3复合物(C∶N=100∶10)、脱硫石膏等处理剂对土壤中石油烃的去除效果。结果表明:对于新污染黄绵土,向土壤中加入有机肥、有机肥+KNO_3对土壤中石油烃去除效果较好,修复150 d时土壤中石油烃去除率分别为60.13%、56.09%;对于陈旧性污染土壤,施入有机肥+KNO_3、脱硫石膏对石油烃去除效果较好,修复150 d时土壤中石油烃的去除率分别为36.62%、36.61%;生物刺激对新污染土壤中石油烃的去除效率高于陈旧性污染土壤。两种不同污染时长土壤中的石油烃生物降解均符合伪一级动力学。生物刺激修复使土壤的pH值由8.50～8.56降低至7.35～7.91。新污染土壤中石油烃的降解率与pH值呈显著负相关(相关系数为-0.789),与微生物数量呈显著正相关(相关系数为0.849);陈旧性污染土壤中石油烃降解率与土壤pH值呈显著负相关(相关系数为-0.683)。研究表明,土壤受到石油污染后立即进行生物刺激修复有利于土壤中石油烃的去除,影响不同污染时长土壤中石油烃生物降解的关键因素并不相同。     

石油污染土壤对黄豆生长的生态毒性效应

【目的】分析石油污染对黄豆的生态毒性。【方法】通过盆栽试验,研究了土壤中不同石油烃质量浓度对黄豆幼苗叶绿素、丙二醛(MDA)含量和SOD活性的影响;通过田间试验,探讨了石油污染对黄豆生长性状、籽粒品质和土壤微生物的影响,考察了黄豆不同器官中石油烃的残留量。【结果】盆栽试验表明,当土壤中石油烃的质量浓度为3~5 g/kg时,其对黄豆幼苗叶绿素含量、MDA含量和SOD活性影响甚小;当其质量浓度为10 g/kg时,叶绿素含量减少10.8%,MDA含量增加12.4%,SOD活性降低9.8%。田间试验表明,土壤中石油烃的质量浓度为10 g/kg时,黄豆的出苗率、株高、根重及籽粒中的粗脂肪、粗蛋白质含量与对照无显著差异,但单株荚数、百粒重、单株产量和生物量较对照分别降低8.1%,10.0%,18.6%和7.7%;当土壤中石油烃的质量浓度由10 g/kg增加到30,50 g/kg时,黄豆根部石油烃残留量由3.15 mg/kg增加到10.64,17.87 mg/kg,黄豆籽粒中的苯并[a]芘含量由4.71μg/kg上升到5.32,5.59μg/kg,石油烃对黄豆的生长性状和籽仁品质有明显毒害作用,但对土壤细菌的生长表现出一定的促进作用。【结论】黄豆生长土壤中石油烃污染的安全限量为5 g/kg,黄豆不同部位石油烃的残留量表现为根>茎>叶>荚>籽粒。     

土壤石油污染对2种藜科植物种子发芽率的影响

[目的]筛选土壤石油类污染敏感指示指标、确定石油类污染土壤生物修复植物。[方法]在实验室人工控制条件下,研究不同浓度土壤石油污染对2种藜科植物种子萌发的影响。[结果]土壤石油污染质量分数为500 mg/kg时,对2种藜科植物种子的出芽都有一定的促进作用,对翅碱蓬的促进作用大于碱蓬,土壤石油污染浓度在1 000~30 000 mg/kg时,皆抑制2种种子的出芽,对翅碱蓬的抑制小于碱蓬。[结论]在土壤污染情况下种子萌发率具有某种程度的不确定性,土壤石油污染对2种藜科植物种子萌发的抑制率指标只能作为生态评价的初级指标或土壤开始发生污染的信号,而不宜作为深度评价的标准。     

微波热修复石油污染土壤的影响因素研究

利用微波热修复技术快速修复原油污染的土壤.通过室内模拟试验,以灰漠土为供试土壤,将添加生物黑炭介质与微波技术相结合,达到修复土壤中石油污染的目的.在单因素试验基础上,采用 Box-Behnken 实验设计和响应曲面法,以生物黑炭作为外源吸波介质,对微波辐射时间、土壤含水率等因素对石油污染土壤微波热修复效果的影响进行研究.研究结果表明,微波功率为800 W,微波辐射时间10 min,土壤含水率10．3％,生物黑炭添加量6．9％,为石油浓度20 g/kg 时土壤最佳修复条件,此时土壤中石油烃降解率达到95．76％.此外研究结果显示,土壤含水率与土壤中生物黑炭的含量在微波热修复石油污染土壤中存在显著的交互作用.     

生物修复大庆原油污染土壤

对生物修复大庆原油污染土壤的最佳条件进行了筛选,并在最佳条件下开展了工程规模的模拟修复试验.试验结果表明,在试验选定的三个污染浓度范围内,污染浓度高的土壤石油烃的去除率最高,修复初期土壤中石油烃的去除率较高,修复后期土壤中石油烃的生物降解速率趋于平缓;60 d内污染土壤中石油烃的去除率达到80%;7个月后土壤中石油烃的去除率达到99%.研究表明,在适宜条件下采用生物技术修复大庆原油污染土壤,可取得最佳效果.     

生物修复对黄土壤中石油烃的去除作用及影响因素

利用微生物法对石油污染黄土壤进行实验室模拟修复研究,通过测定修复过程中的不同组分烃、不同形态氮和有效磷含量,石油烃降解菌数量对修复效果及影响因素进行了评价。结果发现,经过5周的修复处理,生物刺激法处理的土壤中总石油烃、烷烃、多环芳烃的去除率分别为14.54%、21.98%、33.14%,土壤铵态氮含量由初始添加的210.4 mg·kg-1降低至97.2 mg·kg-1,土壤硝态氮含量在修复过程中基本保持不变。经过生物刺激修复的土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃降解菌数分别为1.60×105、3.09×105、7.08×103,而未经修复处理的土壤中三种烃降解菌数量分别为2.69×10~4、2.57×10~4、4.07×103。结果表明利用生物刺激法可有效去除黄土壤中的石油烃。影响石油污染黄土壤生物修复作用的限制性因素为土壤中铵态氮和有效磷含量,与未经修复处理的石油污染土壤相比,生物刺激处理使土壤中烃降解菌数量增加。     

玉米草（Zea Mexicana）与海藻寡糖联合修复石油烃污染土壤的研究

采用玉米草及海藻寡糖联合修复技术研究了石油污染土壤的修复效果,对修复过程中酶活性变化进行了测定,并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术测定了土壤中微生物群落的变化.结果表明,种植玉米草可以有效提高土壤中石油烃的降解,与对照相比石油烃降解率增加了11%;加入不同浓度海藻寡糖进一步增加了石油烃的降解效果,降解率最高达到28.6%.种植植物及加入海藻寡糖可以有效提高多酚氧化酶、脱氢酶及尿酶的活性.PCR-DGGE结果表明植物种植及海藻寡糖的加入增加了土壤中微生物数量,其微生物群落结构与未种植植物及修复前上壤相比发生了较大的变化.     

土壤生物修复过程中石油类组分变化规律的研究

[目的]研究土壤生物修复过程中石油类组分的变化规律。[方法]采用微生物修复和植物修复法对油污土壤进行修复,通过分析土壤生物修复过程中石油类含量及组分的变化来评价污染土壤的生物修复效果。[结果]随着修复时间的延长,土壤中矿物油可降到3 000 mg/kg以下;土壤中石油类总烃所占比例大幅下降,而沥青质所占比例明显上升;修复前土壤中石油类以C24为主,微生物修复后（41 d）主碳峰为C29,植物修复后（139 d）主碳峰为C17和C18。[结论]该研究为今后油污土壤生物修复效果的评价提供了科学依据。     

陕北黄土高原不同植物对石油污染物的吸收与积累

【目的】分析陕北黄土高原不同石油开采区土壤石油污染状况,并比较了研究区主要植物对石油污染物的吸收情况。【方法】在野外调查的基础上,采用重量法测定了3个采样区(安塞萝卜地、延长严家湾西山和东山)土壤中总石油烃的含量,分析了当地主要草本和木本植物对石油污染物的吸收情况。【结果】研究区土壤石油污染状况比较严重,石油污染物多集中于0～20cm土层。随着土壤中总石油烃含量的增加,大部分草本植物体内的总石油烃含量也增大。当土壤中总石油烃含量低于10 000mg/kg时,大部分植物体内的总石油烃含量高于土壤。狗娃花、冰草、梭草茎叶中的总石油烃含量高于根,而铁杆蒿、黄蒿和无芒雀麦根部的总石油烃含量高于茎叶。冰草、铁杆蒿对总石油烃的转移和富集系数均大于1。沙棘和紫穗槐各部位的总石油烃含量为叶>枝、根,而狼牙刺则为枝>根>叶。3种木本植物对总石油烃的转移和富集能力由高到低为狼牙刺>沙棘>紫穗槐。【结论】冰草、铁杆蒿、沙棘和狼牙刺对总石油烃的转移和富集能力均较强,是当地石油污染土壤修复的优势耐性植物。     

虫酰肼在水稻及稻田中的消解动态和残留规律研究

[目的]评价虫酰肼在水稻及稻田中的残留动态和生态安全性.[方法]采用田间试验方法,研究了虫酰肼在稻田水、土壤和水稻植株中的消解动态,测定了虫酰肼在水稻和土壤中的最终残留量.样品用乙腈提取,提取液用二氯甲烷萃取,经弗罗里硅土-活性炭柱净化,采用HPLC-UVD测定.[结果]在稻米、稻田水、土壤、水稻植株和稻壳的空白样品中分别添加3个质量水平虫酰肼的平均回收率为86.79％ ～ 110.47％,平行测定的变异系数为1.39％ ～ 6.08％;虫酰肼在稻田水、土壤和水稻植株中的消解半衰期分别为3.73 ～ 9.05、7.76 ～ 13.32、3.14～7.31d;用20％虫酰肼悬浮剂210 g/hm2（推荐使用剂量）和315 g/hm2（高剂量）间隔7d分别施用2次和3次,稻米中虫酰肼的最高残留量为0.103 mg/kg,低于我国规定的虫酰肼在糙米中的最大残留限量（MRL）2 mg/kg.[结论]在水稻移栽田施用20％虫酰肼悬浮剂210 g/hm2,间隔7d,最多施药2次,距末次施药21 d以上,收获的糙米食用是安全的.     

构树对菱镁矿区破损土地的生态适应性

[目的]研究菱镁矿粉尘对土壤理化性质的影响以及构树对镁粉尘污染土壤的耐受性.[方法]采用盆栽试验,室内模拟氧化镁粉尘沉降、人工掺和废矿堆.[结果]当镁粉尘施加量小于10％时,促进构树生长,当土壤镁含量为4.17 g/kg时,构树单株生物量达3.46g,明显大于洁净土壤的生物量（2.81 g）;构树对生长土质的要求低,土壤中矿石含量25％时,生物量最大为6.12g,明显比洁净土壤生物量高出3.31 g;施加镁粉尘明显改变了构树生长土壤的理化性质,pH由6.78升到9.48,电导率先增加到651.8 μS/cm后降至375.7 μS/cm,速效磷含量从52.1 mg/kg降至16.9 mg/kg,全镁含量从1.403 g/kg升至9.015 g/kg.[结论]构树对镁具有较强耐受能力,并对生长土质要求低,在不同程度破损土质中均能健康生长,在修复菱镁矿区镁污染土地方面具有相当大的潜力.     

通用调理剂对土壤PCB28降解的效果及影响因素研究

[目的]明确施用通用调理剂对土壤PCB28降解的影响。[方法]土壤添加2 mg/kg PCB28后,根据不同浓度通用调理剂、有机肥和含水率等设置12个处理,开展培养试验,并于培养0、14、21、28 d采集土样分析PCB28浓度。[结果]施用调理剂能够促进土壤PCB28的降解,其降解率为48.6%,施用有机肥可以继续促进PCB28的降解率至59.8%,并且提高含水率能够进一步提高PCB28的降解率至67.9%。[结论]施用0.4 mg/g调理剂、0.7 mg/g有机肥和提高土壤含水率能够显著提高土壤PCB28的降解率。     

空气曝气技术修复石油类污染地下水的影响因素

[目的]研究空气曝气（AS）技术修复石油类污染地下水的影响因素.[方法]选择二甲苯和萘作为典型的石油烃污染物,砾砂、粗砂和中砂作为模拟含水层介质,通过土柱模拟试验研究了不同影响因素下（如曝气量、介质渗透性、曝气方式）空气曝气技术对石油类污染地下水的修复效果.[结果]曝气量和介质渗透性对AS的修复效果有较大影响,污染物的去除效率随着曝气量的增加而增大,但曝气量超过300 ml/min,污染物的去除率不再随曝气量的增加而增加;介质渗透性越强,污染物的去除率越高.对于渗透系数较小的中砂,间歇曝气较连续曝气效果好;对于砾砂和粗砂,2种曝气方式效果相仿.AS在去除污染物的过程中存在明显的拖尾现象.污染物萘不适合采用AS技术去除.[结论]该研究可为AS技术应用提供数据支持.     

两种方法提高山樱花种子发芽率试验

[目的]探讨提高山樱花[Cerasus serrulata（Lindl.）G.Don ex London]种子发芽率的有效方法.[方法]采用机械破皮和赤霉素浸泡山樱花种子.机械破皮处理为：用剪刀剪破种子的外种皮,使种仁露出,分别用清水、2 g/L赤霉素浸泡破皮和没破皮的山樱花种子24h,然后在温度为20℃、湿度为80％的恒温箱中催芽.赤霉素浸泡处理为：山樱花种子沙藏90d后,分别用1 000、2 000、3 000 mg/kg赤霉素及清水浸泡24h,放在在恒温箱中催芽,温度为20℃,相对湿度80％.[结果]机械破皮和赤霉素浸泡均能提高其发芽率,破皮可使其提高到67.21％;用1 000、3 000 mg/kg赤霉素处理能使发芽率提高到77.19％、72.58％,但用1 000 mg/kg赤霉素处理的种子出芽后生长较快,而用3 000 mg/kg赤霉素处理的种子生长较慢,且生长点有黄花现象,说明赤霉素浓度过高会抑制幼苗生长.[结论]推荐使用1 000 mg/kg赤霉素浸泡山樱花种子.     

精恶唑禾草灵在土壤·植株和小麦中的残留分析

[目的]建立精恶唑禾草灵在土壤、植株和小麦中残留分析方法.[方法]采用高效液相色谱,研究精恶唑禾草灵在土壤、植株和小麦中的残留.[结果]该方法的最小检出量为2×10-9g,最低检出浓度,对土壤为0.005 mg/kg,对植株为0.025 mg/kg,对小麦为0.010mg/kg.土壤中的平均添加回收率为83.0％ ～ 89.8％,相对标准偏差4.4％～8.8％;植株中的平均添加回收率为93.1％～ 108.3％,相对标准偏差为2.5％ ～14.8％;麦粒中的平均添加回收率为84.7％ ～96.6％,相对标准偏差为4.4％ ～8.5％.[结论]灵敏度、精密度和准确度都符合农药残留分析的要求.     

石油污染土壤的微生物生态原位修复研究

[目的]研究微生物生态技术对中原油田石油污染土壤的修复效果。[方法]在前期室内外模拟修复试验的基础上,选择中原油田某油井场旁石油污染场地,设置5种修复条件,开展微生物生态技术修复石油污染土壤研究。[结果]经过99d修复后,黑麦草（苜蓿）微生物联合技术、纯微生物技术和黑麦草（苜蓿）技术对石油污染土壤具有明显的修复作用,其中的石油烃降解率均在40.00%以上,以黑麦草微生物联合技术修复效果最佳,石油烃降解率达67.38%;修复过程中易溶盐、NO3-、Cl-等易溶营养物质只有极小部分随水而进入下部土层（50cm）;由于苜蓿草的根部可能具有固氮作用,使加入的大量化肥进入了土层下部,导致3和5号修复区50cm土壤层NH4＋明显增大。影响修复效果的因素包括温度、水、氧气、营养元素、微地质环境等。[结论]原位微生物生态修复技术在野外原位石油污染土壤修复效果是显著的,具有处理方法简单、费用低、修复效果好、对环境影响小、无二次污染、可原位治理等优点。     

石油降解固体菌肥的制备和应用研究

[目的]研究石油降解固体菌肥的制备和应用。[方法]以从大港石油污染土壤筛选的石油降解细菌菌群为基础,将液体石油降解菌剂接种到麸皮和锯末质量比为1∶1的固体介质中培养,通过温度、接种量、培养时间对固体菌肥影响,制备一种活菌数量较高的石油降解固体菌肥,将其应用于不同含盐量的石油污染土壤研究其修复效果。[结果]通过分析不同温度、接种量对固体菌肥的特性的影响确定其短期内的最佳培养条件为:培养温度37℃、接种量为15%、培养3 d,获得固体菌肥的活菌量可达1.95×1010cfu/ml;将石油降解固体菌肥进行60 d石油污染土壤修复表明,在含盐量为2.0、6.1 g/kg的2种土壤中,60 d修复期结束后,石油降解率分别达52.91%、34.74%。[结论]该固体菌肥适宜用于轻度盐土的石油污染土壤,并取得较好的降解效果。