石油污染土壤的生物修复研究进展

生物修复技术是解决环境污染、恢复被人类活动破坏的生态系统、实现人类社会可持续发展的重要手段之一,它具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点.本文主要介绍了生物修复的原理和特点,石油污染土壤的各种生物修复技术:微生物修复技术、植物修复技术和菌根根际生物修复技术的研究和应用进展.     

生物修复石油污染土壤研究现状

石油污染土壤的生物修复方法具有操作简便、费用低、对周围环境污染小、修复效率高等优点,应用前景广阔。从石油污染土壤生物修复过程中修复生物的选择、修复条件的优化、修复效果的评价等方面对近年来生物修复技术的研究进展进行了综述。为推动该方法的广泛应用,还应深入探究降解微生物之间的拮抗和协同机制、进一步降低修复成本、进一步完善修复评价标准,加强重石油污染土壤和特殊环境下石油污染土壤的治理研究,开展复合污染(如石油污染和重金属污染)土壤的修复研究。     

石油污染土壤的生物修复研究进展

对于石油污染土壤的修复,其生物修复具有环境友好、费用较低等特点,是最具应用前景的土壤修复技术。本文较全面地介绍了石油污染土壤生物修复的影响因素、石油污染土壤的生物修复技术,并对该领域今后的研究重点进行了展望。     

石油污染土壤的生物修复技术研究

从炼油厂污水池底泥中驯化、分离、筛选,得到4种优势石油降解菌。采用摇床培养,研究了各优势菌和混合菌对石油烃的降解性能;采用黄豆、苜蓿和混合菌对石油污染土壤进行了植物-微生物联合修复试验。结果表明,4种菌和混合菌25天可将初始质量浓度为10000mg/L的石油烃依次降解74.36%、54.36%、78.19%、62.17%和83.73%;运行120天,苜蓿、黄豆试验田污染土壤中的石油烃减少46.83%和41.27%;外源混合菌的施加使两种植物的降解率分别提高到67.14%和56.92%。苜蓿或黄豆-土著微生物-外源混合菌联合修复石油污染土壤效果显著。     

土壤石油污染对植物苗期生长和土壤呼吸的影响

选取陕北延安地区原油和黄绵土，设计了完全混合和表面施油两种处理方式，通过盆栽试验，研究了不同浓度石油污染处理对植物生长和土壤呼吸的影响。结果表明，玉米和紫花苜蓿在完全混合的油污土壤上萌发良好，但生长受阻，而表面喷洒处理的石油污染严重影响紫花苜蓿的萌发和生长；土壤呼吸作用对石油污染十分敏感，完全混合处理土壤呼吸与石油污染比例成正相关关系，污染越重，土壤呼吸强度越大，所有污染处理1周后土壤呼吸强度出现抑制而迅速回落，并在波动中逐渐趋于稳定，但仍然显著高于对照组，表明黄土中存在对石油耐受的土著微生物群落。     

我国部分油田土壤及油泥的石油污染初步研究

通过对大庆、胜利、江汉和江苏油田油井周边土壤以及胜利油田部分油泥的初步调查,发现在胜利、大庆油田油井周围100m范围内采集的土壤其含油量大多数高于临界值(500mg/kg);油田的接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐产生的油泥以及隔油池的底泥也会污染土壤。土壤受石油污染后,使土壤有机C显著增加,对全N、水解N、有效P、速效K、pH等无显著影响。石油污染土壤中C、N、P比例严重失调,因此在进行石油污染土壤修复时需要补充适量N、P营养元素,以增强土壤中微生物的活性,加快石油的分解。     

土壤石油污染对植物种子萌发和幼苗生长的影响

为了研究土壤石油污染对植物种子萌发和幼苗生长的影响,选取中原油田地区的原油和潮土,通过盆栽试验研究了不同石油污染水平条件下的植物种子发芽率、株高和鲜重.结果表明,土壤中石油含量不同,对黑麦草(Lolium perenne L.)、高羊茅(Festuca arundinacea)、紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、白三叶草(Trifolium repens L.)、红三叶草(Trifolium pratense)的各项生长指标影响不同,当土壤中的石油含量较高时,对植物的生长有抑制作用.向日葵(Helianthus annus L.)、棉花(Gossypium hirsutum L.)、高丹草(Sorghum sudangrass)、狗牙根(Cynodon dactylon)在试验设计石油污染水平范围内发芽率、株高及鲜重受影响较小,能生长在石油污染的土壤上,其中狗牙根,生存能力强,是试验中的最具有修复土壤石油污染研究潜力的植物.     

土壤汞污染研究进展

对国内外学者近些年来对土壤汞污染研究的工作进展作了系统的综述。主要包括土壤汞污染的途径、迁移方式和治理办法。其中重点介绍了大气汞的干湿沉降、土壤汞的释放及生物修复治理土壤污染。最后,还介绍了土壤汞形态的分析方法以及土壤挥发性汞释放通量的测量方法。     

狗牙根对石油污染土壤的修复效果研究

为了研究狗牙根对中原油田地区土壤石油污染的修复效果,通过盆栽实验,设置4组处理,对照组(即不种植狗牙根组)、种植狗牙根组、种植狗牙根并添加尿素组、种植狗牙根并添加有机肥组,分别在15,30,60,90,120 d取样分析.结果表明:经过120 d后,对照组的土壤石油污染去除率为25.40%;种植狗牙根组的土壤石油污染去除率为58.67%,是对照组的2.3倍;添加尿素可以有效的增加狗牙根对石油的去除率,当尿素:土为1:2000时,石油污染去除率达到69.43%;土壤石油污染去除率随着有机肥的增加而增加,施加有机肥水平为12 g/kg时,土壤石油污染去除率达到83.97%,是狗牙根组去除率的1.4倍.因此,种植狗牙根对土壤石油污染修复有较好的作用,合理施肥对狗牙根修复土壤石油污染影响显著.     

铅镉、石油污染和黑麦草种植对土壤微生物活性的影响差异

矿产和石油的生产与使用导致不同程度的土壤重金属和石油污染,已影响到人类健康与安全,土壤污染修复迫在眉睫。本研究采用室内盆栽试验的方法,在铅镉污染、石油污染土壤中种植黑麦草(Lolium perenne),探究土壤基础呼吸(SBR)、微生物生物量碳(MBC)及相关土壤酶活性的变化,揭示铅镉、石油污染对土壤微生物的影响,进而为重金属及石油污染土壤修复及其环境评价提供理论依据。共设置6个处理:未污染土壤(S),未污染土壤+黑麦草(SG),铅镉污染土壤(SH),铅镉污染土壤+黑麦草(SHG),石油污染土壤(SP),石油污染土壤+黑麦草(SPG)。研究发现:与处理S相比,在本研究铅镉及石油污染水平下,处理SH的SBR、MBC、过氧化氢酶活性和脲酶活性分别显著降低22.42%、44.90%、6.35%和44.88%(P 0.05);处理SP的SBR、MBC、脲酶活性和脱氢酶活性分别增加23.06%、52.04%、42.26%和65.37%(P 0.05);处理SG的MBC和过氧化氢酶活性分别降低60.54%和4.55%(P 0.05),SBR和脱氢酶活性分别增加31.51%和94.86%(P 0.05)。土壤受污染后,种植黑麦草处理的SBR和MBC、过氧化氢酶活性、脲酶活性高于对应未种植黑麦草的处理。这一结果表明,在一定含量范围内重金属污染抑制土壤微生物活性,而石油污染初期抑制、后期可以提升微生物活性,种植黑麦草在后期可显著增强污染土壤的微生物活性、提高土壤微生物生物量。     

生物修复石油污染土壤

本文概述了石油污染土壤的生物降解机制,分析了生物修复土壤污染技术及其影响因子,提出了强化生物修复的措施及其在我国的应用前景。     

陕北石油污染土壤原位生物修复技术试验研究

为修复陕北石油开采区土壤中石油污染物,采用优化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与微地质环境相结合的微生态技术,在试验区均匀加入了3%的优化菌群制剂,调控了土壤温度、含水量、氧和营养物质等,进行了土壤中石油污染物的降解与修复试验研究.试验结果显示,在试验区土壤中人为添加石油平均含量在2 121.5 mg/kg时,经过11～32 d原位微生态修复技术的修复,土壤中的石油含量降解率可达69.52%～88.11%,而对照区土壤中石油含量变化不大,降解率<20%,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的.这个试验验证了地质微生态修复技术在陕北黄土区土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性.     

石油污染土壤中芳烃降解菌及邻苯二酚2,3双加氧酶的克隆

石油污染土壤中的芳烃降解菌是进行土壤修复的主要生物资源,本研究对某炼油厂附近土壤中的芳烃降解菌及邻苯二酚2,3双加氧酶基因进行了研究。结果表明,部分石油烃污染土壤中存在着大量的芳烃降解菌;对其中一个土壤样本中的邻苯二酚2,3双加氧酶基因进行克隆,获得了7个不同的邻苯二酚双加氧酶基因序列,序列分析表明这些基因可能来源于土壤中的假单胞菌,且该基因在土壤中的丰度与污染水平及芳烃降解菌的数量相关。可见,土壤中芳烃降解菌数量及降解基因的丰度和多样性,可以对石油污染土壤的生物修复进行监控并为生物修复提供丰富的微生物资源。     

不同石油污染程度土壤细菌群落多样性及优势菌群分析

  目的  探究辽河油田不同石油污染程度土壤中理化性质及细菌群落多样性和组成的变化规律,并对石油污染土壤中的石油降解菌进行分离培养和鉴定。  方法  采集了辽河油田不同石油污染程度土壤,采用高通量测序技术和化学分析法对土壤细菌群落组成和土壤理化性质进行测定,并进一步筛选出石油降解菌株。  结果  在出油口（A）、距离出油口50 m（B）和距离出油口150 m（C）采集的三个土壤样品,其土壤总石油烃含量分别为2467.44 mg kg?1、884.99 mg kg?1和141.63 mg kg?1,三个土壤样品具有不同的石油污染程度。石油污染显著提高了土壤总有机碳含量,土壤总石油烃含量与总有机碳含量呈现正相关（P < 0.001）。土壤细菌群落多样性和丰富度指数与土壤石油烃的浓度呈显著负相关（P < 0.01）。不同石油污染程度土壤具有不同的细菌群落组成和结构,土壤石油烃含量是影响细菌群落变化的主要因素。出油口石油污染土壤样品（A）中,变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门,假单胞菌属（Pseudomonas）、假黄单胞菌属（Pseudoxanthomonas）、博代氏杆菌属（Bordetella）和伯克氏菌属（Burkholderia）为优势菌属。从出油口石油污染土壤（A）中分离出3株石油降解菌株,通过16S rRNA基因测序分别被鉴定为Pseudomonas baetica、黄褐假单胞菌（Pseudomonas fulva）和施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）,其石油降解率分别为37.2%、46.9%和57.8%。此结果与A样品高通量测序属水平组成分析相吻合,表明石油污染能够选择性富集土壤中具有石油降解能力的假单胞菌属。  结论  石油污染提高了土壤总有机碳含量,降低了土壤细菌群落多样性,富集了具有烃类降解能力的优势菌属,是造成土壤细菌群落组成和结构改变的主要因素,并筛选出具有潜在开发应用价值的石油降解假单胞菌株。     

黄河三角洲生态区土壤石油污染及其与理化性质的关系

基于黄河三角洲生态区内部分油田生产区石油污染土壤的调查取样,研究了土壤的石油污染特性及其与理化性质的关系。结果表明,油田区土壤受到了不同程度的石油污染,溢油处油泥含油率最高达6230mg/kg。石油污染土壤总有机碳(TOC)含量与含油率呈正相关关系,研究区TOC为0.22%～1.14%,其中老油井含量大于新油井。但值得注意的是本次研究发现部分石油污染区域土壤的TOC反而低于未污染区,这可能与碱蓬的覆盖状况有关。石油污染对土壤的全氮含量没有显著影响,所研究的石油生产区土壤总氮含量为207.74～870.20mg/kg,未受石油污染的生态核心区该值为591.02～938.28mg/kg。土壤有机碳、全氮及C/N随土壤深度的增加皆呈下降趋势,土壤各层中有机碳和全氮含量的变化趋势基本一致,呈极显著线性相关。石油烃污染导致石油污染土壤中C、N比例严重失调,因此在进行石油污染土壤修复时需要添加相应的N营养元素来增强土壤中微生物的营养来增强土壤中微生物的活性,加快其对石油的分解。     

石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响

[目的]研究石油污染对土壤持水能力及供水强度的影响,为有机污染物在土壤中迁移与转化规律研究提供理论基础。[方法]以陕北采油区的主要土壤类型—轻壤质黄绵土为研究对象,人为模拟获得5个不同梯度的石油污染土壤(0%,0.5%,1%,2%和4%),室内测定土壤水分特征曲线,采用Van Genuchten模型拟合获得模型参数,并以此为基础对比分析不同处理土壤持水能力、水分有效性、比水容量之间的差异。[结果]石油污染引起土壤持水性显著降低,污染浓度越大,持水性越低;对土壤水分特征曲线影响的显著区间主要在水吸力(pF)为1.5的低吸力段和水吸力(pF)为3.5以上的高吸力段,石油污染对土壤结构性的影响更加显著;高浓度的石油污染引起土壤有效水含量下降,加剧了土壤的干燥化程度,不利于协调干旱气候与植物需水性之间的矛盾;随着石油污染浓度的增加,土壤比水容量也呈现出显著递减趋势,土壤可利用水分对应的吸力范围相应变窄。[结论]石油污染显著降低了土壤的持水能力及供水强度,加剧了地区土壤旱情,给植物生产和生态环境带来严重危害。     

广东大宝山矿区土壤重金属污染

Soil contamination in the vicinity of the Dabaoshan Mine, Guangdong Province, China, was studied through determi- nation of total concentrations and chemical speciation of the toxic metals, Cu, Zn, Cd, and Pb, using inductively coupled plasma mass spectrometry. The results showed that over the past decades, the environmental pollution was caused by a combination of Cu, Zn, Cd, and Pb, with tailings and acid mine drainage being the main pollution sources affecting soils. Significantly higher levels （P ≤ 0.05） of Cu, Zn, Cd, and Pb were found in the tailings as compared with paddy, garden, and control soils, with averages of 1486, 2516, 6.42, and 429 mg kg^-1, respectively. These metals were continuously dispersed downstream from the tallings and waste waters, and therefore their concentrations in the paddy soils were as high as 567, 1 140, 2.48, and 191 mg kg^-1, respectively, being significantly higher （P ≤ 0.05） as compared with those in the garden soils. The results of sequential extraction of the above metals from all the soil types showed that the residual fraction was the dominant form. However, the amounts of metals that were bound to Fe-Mn oxides and organic matter were relatively higher than those bound to carbonates or those that existed in exchangeable forms. As metals could be transformed from an inert state to an active state, the potential environmental risk due to these metals would increase with time.     

石油类污染物在土壤中迁移的实验研究进展

自从发现石油类污染物给人类带来危害以来,研究者们从不同角度对这种污染进行了研究,以了解其产生污染的特征、规律和机理等,为治理污染及修复已被污染的土壤提供了可靠的依据。本文根据目前国内外对石油类污染物在土壤中的迁移规律和建立数学模型所设计的实验研究,概述了对此类研究实验的历史、已取得的成果、具有代表性的实验和实验研究进展,指出了现有实验研究中存在的问题及发展趋势。     

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（OX-9）对植物修复的强化和协同效应,对“外源菌一植物”修复效果进行了初步评价。结果表明,在10000mg·k-1污染浓度下,150d玉米、向13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,150d“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％。500d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。     

石油污染土壤的偏振反射特性分析

分析了土壤石油污染偏振遥感监测机理,并以0号柴油、摩托车机油和97号汽油等三种成品油作为污染源配制成石油污染土壤样品,应用多角度光谱偏振测量仪实测了不同石油污染土壤样品的偏振反射特性数据。结果表明,与清洁土壤相比较,石油污染土壤表现出较为明显的偏振特性,并且偏振特性与观测方位角、光源入射天顶角、观测天顶角、探测波段、污染源类别以及污染程度等影响因素均有关,为土壤石油污染偏振遥感监测的研究与应用提供了一定的科学依据。