導(dǎo)語：石油烴污染土壤生物修復(fù)技術(shù)探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:生物修復(fù)由于其成本低、操作簡(jiǎn)便、無二次污染的特點(diǎn)，已越來越多的運(yùn)用到石油烴污染土壤的修復(fù)過程中。本文闡述了生物強(qiáng)化、生物刺激、生物通風(fēng)、生物堆肥法和生物反應(yīng)器法幾種常見的生物修復(fù)技術(shù)的修復(fù)原理、使用條件和研究現(xiàn)狀，以及討論了土壤性質(zhì)對(duì)生物修復(fù)的影響，并對(duì)今后利用生物修復(fù)石油烴污染土壤的研究進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:生物修復(fù);土壤;石油烴污染;土壤性質(zhì)

21世紀(jì)以來，全球經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)的同時(shí)石油消費(fèi)量也隨之增長(zhǎng)。由于石油的用途廣泛，需求量大，在石油開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和生產(chǎn)加工等過程中產(chǎn)生的事故性泄漏及含油污水的不合理排放對(duì)土壤和地下水造成了嚴(yán)重污染。由于石油烴污染物是一種持久性有機(jī)污染物，其低反應(yīng)性和抗降解性，對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。石油烴污染物進(jìn)入土壤后會(huì)堵塞土壤孔隙，降低土壤的通透性，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響土壤的理化性質(zhì);并且會(huì)影響植物種子的萌發(fā)，植物根系的呼吸和對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，抑制植物的生長(zhǎng);在石油烴污染土壤生長(zhǎng)的作物，最終會(huì)經(jīng)過食物鏈傳遞給人類，由于石油烴污染物具有致癌、致畸、致突變的危害，對(duì)人類的健康造成了嚴(yán)重的威脅;另一方面，部分石油烴污染物進(jìn)入水體后，會(huì)毒害水體中的生物，造成水生態(tài)失衡［1］。石油烴污染對(duì)環(huán)境及人類健康造成了很大的威脅，因此對(duì)石油烴污染進(jìn)行治理的工作十分緊迫。石油烴污染土壤修復(fù)技術(shù)主要包括物理修復(fù)法、化學(xué)修復(fù)法和生物修復(fù)法。其中物理修復(fù)法成本較高，容易對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞;化學(xué)修復(fù)法是目前發(fā)展比較成熟的修復(fù)方法，但其使用藥劑容易對(duì)土壤中的生物造成影響，并且容易造成二次污染，只適合在特定的條件下使用;生物修復(fù)法由于其成本低、無二次污染、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，能將污染物最終轉(zhuǎn)化為無害的產(chǎn)物，可以同時(shí)運(yùn)用于土壤和地下水修復(fù)，是一種經(jīng)濟(jì)、綠色清潔、最具前景的修復(fù)技術(shù)。生物修復(fù)技術(shù)可以按修復(fù)地點(diǎn)分為原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)兩大類。

1原位生物修復(fù)技術(shù)

原位生物修復(fù)技術(shù)是目前研究較多的生物修復(fù)技術(shù)，其主要是通過向污染土壤中投加外源微生物或者通過添加營養(yǎng)物質(zhì)、通風(fēng)為微生物創(chuàng)造適宜的降解條件，從而增強(qiáng)微生物對(duì)污染物的降解。按照修復(fù)原理可以將原位生物修復(fù)分為生物強(qiáng)化、生物刺激、生物通風(fēng)三種方法。1.1生物強(qiáng)化。生物強(qiáng)化是通過添加外源微生物或基因工程微生物來降解石油烴污染物的修復(fù)方法。生物強(qiáng)化包括使用單一微生物或者多種微生物制成的復(fù)合菌劑，在大多數(shù)情況下，復(fù)合菌劑比單一微生物對(duì)污染物的降解更加有效;這是因?yàn)橄鄬?duì)于單一微生物，混合菌劑更容易形成一個(gè)降解體系。Rahman等人［2］研究單一微生物與混合菌劑對(duì)石油烴污染物的降解，最后發(fā)現(xiàn)添加微生物處理20d后，添加混合菌劑比添加單一微生物降解率提高了58%。生物強(qiáng)化的關(guān)鍵在于高效降解菌的篩選，根據(jù)微生物的來源，可以將生物強(qiáng)化分為外源生物強(qiáng)化和土著生物強(qiáng)化;通常土著微生物強(qiáng)化比外源微生物強(qiáng)化更具有優(yōu)勢(shì)。Abena等3］將從原油污染土壤中篩選出來的高效降解菌株，將其作為外源菌劑添加到石油烴污染土壤中，最終降解率為48.10%，半衰期為41，76d。Ma等人［4］從某煉油廠的土壤中篩選出6株高效降解菌，將其制作成混合菌劑，然后用于修復(fù)該煉油廠的污染土壤，經(jīng)過84d的處理，石油烴污染物的降解率最高達(dá)到了83.3%，為對(duì)照組的4倍。目前，篩選土著微生物來修復(fù)原污染土壤是最常見的技術(shù)。1.2生物刺激。生物刺激是通過往污染土壤中添加營養(yǎng)物質(zhì)(C、N、P)、生物表面活性劑、電子受體等刺激微生物的代謝活性，從而加快污染物的降解。目前生物刺激的主要手段是添加營養(yǎng)物質(zhì)和生物表面活性劑。營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)微生物影響是顯著的，由于一般土壤環(huán)境中是無法滿足微生物降解石油烴所需的營養(yǎng)物質(zhì)，因此通常需要額外添加適量的營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)的添加對(duì)微生物降解石油烴污染物的影響是顯著。張秀霞等人［5］研究了添加了不同量的腐殖酸對(duì)石油烴污染土壤的生物修復(fù)的影響，結(jié)果表明，腐殖酸可以調(diào)節(jié)土壤中的碳氮比，促進(jìn)微生物對(duì)速效磷的利用，當(dāng)添加100mg/g的腐殖酸處理30d時(shí)，石油烴降解率比未添加腐殖酸的空白組提高了21.8%。Emami等人［6］研究了分別添加硝基氮和氨基氮對(duì)微生物降解石油烴污染物的影響，結(jié)果表明氨基氮的修復(fù)效率更好，這可能是因?yàn)榘被芨玫拇龠M(jìn)微生物的生長(zhǎng)，提高微生物的酶活性。表面活性劑可以促進(jìn)石油烴的解吸和溶解，進(jìn)而提高石油烴污染物的生物利用率。生物表面活性劑相較于化學(xué)表面活性具有可生物降解、毒性低的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于石油烴污染的修復(fù)中。目前鼠李糖脂和槐糖脂是研究較多的兩種生物表面活性劑。Razia等人［7］在石油烴污染土壤的生物修復(fù)過程中添加了不同量鼠李糖脂和營養(yǎng)物質(zhì)，石油烴的降解率最高可達(dá)77.6%。孫雨系等人［8］研究了槐糖脂的加入對(duì)微生物降解原油的影響，結(jié)果表明槐糖脂的加入使石油烴的降解率提高了35.0%。在生物修復(fù)的過程中，適量的添加營養(yǎng)物質(zhì)和生物表面活性有利于加強(qiáng)微生物對(duì)石油烴的降解。1.3生物通風(fēng)。生物通風(fēng)是向污染土壤中通入空氣刺激土著微生物的生長(zhǎng)，從而促進(jìn)微生物對(duì)石油烴的降解。劉沙沙等人［9］通過生物通風(fēng)修復(fù)不同濃度(柱Ⅰ(5g/kg)、柱Ⅱ(10g/kg)、柱Ⅲ(20g/kg)、柱Ⅳ(40g/kg))的柴油污染土壤，經(jīng)過90d的生物通風(fēng)，柱Ⅱ(10g/kg)的效果最佳，石油烴的去除率達(dá)到了65.3%，半衰期為60.05d。Thomé等人［10］利用生物通風(fēng)技術(shù)修復(fù)柴油污染土壤，生物通風(fēng)60d后，其柴油降解率高達(dá)85%。生物通風(fēng)的應(yīng)用與土壤結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如果土壤結(jié)構(gòu)不合適，會(huì)導(dǎo)致空氣無法與污染土接觸，因此通常在使用生物通風(fēng)技術(shù)時(shí)會(huì)先添加一些改良劑來改變土壤的結(jié)構(gòu)，使土壤能更好應(yīng)用生物通風(fēng)技術(shù)。

2異位生物修復(fù)技術(shù)

異位生物修復(fù)是將受污染的土壤挖掘轉(zhuǎn)移到其他地方或反應(yīng)器內(nèi)，然后采用生物修復(fù)技術(shù)對(duì)污染物進(jìn)行處理。異位生物修復(fù)技術(shù)主要包括生物堆肥法和生物反應(yīng)器法。2.1生物堆肥法。生物堆肥法是通過向污染土壤中加入土壤調(diào)理劑強(qiáng)化土壤中的微生物對(duì)石油烴降解的一種技術(shù)。在堆肥的過程中，有機(jī)改良物是營養(yǎng)元素的重要來源，為了降低成本，通常選擇工業(yè)和農(nóng)業(yè)中產(chǎn)生的有機(jī)廢物做為堆肥材料添加到污染土壤中。Wan等［11］利用堆肥法修復(fù)柴油污染土壤，對(duì)其進(jìn)行添加有機(jī)肥料來進(jìn)行堆肥，最終土壤中柴油的降解率超過了90%。Khamforoush等人［12］研究了木屑(一種膨脹劑)、改性劑類型，膨脹劑/改良劑與土壤的比例對(duì)土壤生物修復(fù)的影響，最終得出當(dāng)膨脹劑與土壤比為2.25，改良劑與土壤比為2.5時(shí)修復(fù)效果最佳。展漫軍等［13］利用生物堆技術(shù)來修復(fù)某化工廠的有機(jī)污染土壤，確定了最佳的修復(fù)工藝“1%秸稈+2%菇渣+主動(dòng)曝氣+底部被動(dòng)曝氣+翻堆”，修復(fù)成本僅為673元/m3，68d的降解率可達(dá)到了82.8%～99.0%，而對(duì)照組僅為25.2%～46.2%。堆肥法是一種極具前景的修復(fù)技術(shù)，其主要利用有機(jī)廢物進(jìn)行土壤修復(fù)，既可以減少對(duì)廢物儲(chǔ)存和處置費(fèi)用，并且在修復(fù)過程中產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)有助于改善土壤質(zhì)量，該方法主要應(yīng)用于污染濃度較高、冬季時(shí)間較長(zhǎng)的地區(qū)。2.2生物反應(yīng)器法。生物反應(yīng)器法是將往挖出的污染土壤加入大量水使其混合成泥漿，然后轉(zhuǎn)入接種了微生物的生物反應(yīng)器中，從而達(dá)到去除污染物目的的一種異位生物修復(fù)技術(shù)，該法又被叫做生物泥漿法。胡曉芳等人［14］利用生物反應(yīng)器處理不同濃度的石油烴污染土壤，結(jié)果表明，經(jīng)過150d的處理，土壤中石油烴的降解率都超過了90%。TorabifarB等［15］利用生物反應(yīng)器修復(fù)石油烴濃度為23000mg/kg的污染土壤，處理70d后，石油烴的去除率高達(dá)97%。生物反應(yīng)器法在修復(fù)過程中，可以很好的控制修復(fù)條件，是一種理想且比較靈活的修復(fù)方法;該方法不僅可以用來處理石油烴污染土壤還可以對(duì)含油污泥進(jìn)行處理，對(duì)石油烴濃度較高的土壤有較好的處理效果。

3土壤性質(zhì)對(duì)生物修復(fù)的影響

3.1土壤類型。土壤主要分為砂土、黏土和壤土。不同土壤類型對(duì)修復(fù)的影響也有所差異。Haghollahi等［16］選擇了含100%砂的砂土、含95%以上黏土的黏土、含68%礫石和32%砂的粗粒土和含40%礫石+20%砂+40%黏土的粗粒土四種不同類型的土壤，用來研究不同土壤類型對(duì)石油烴降解率的影響;結(jié)果表明，砂土的石油烴降解率最高為70%，黏土的石油烴降解率最低為23.5%。這可能是因?yàn)轲ね恋臐B透性較低，會(huì)阻礙土壤中空氣和養(yǎng)分的運(yùn)輸，從而抑制了微生物對(duì)石油烴的降解，可以看出土壤類型對(duì)生物修復(fù)石油烴污染土壤的影響顯著。Tang等人［17］也發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)脑黾油寥李w粒大小能夠促進(jìn)石油烴污染物的降解。3.2土壤含水率。水對(duì)微生物的生長(zhǎng)繁殖具有顯著的影響，因此在石油烴污染土壤生物修復(fù)的過程中土壤含水率應(yīng)保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，含水率過低會(huì)降低微生物的代謝活性，含水率過高則可能抑制土壤中空氣的轉(zhuǎn)移，甚至可能會(huì)產(chǎn)生一些滲濾液，導(dǎo)致二次污染［18］。李政等人［19］研究了土壤含水率對(duì)微生物降解石油烴的影響，結(jié)果表明，添加固體菌劑處理60d，控制土壤含水率為25%時(shí)，石油烴降解率最高為40.25%。屈撐囤等［20］也得到了同樣的結(jié)論，其研究了含水率對(duì)混合菌株降解石油烴污染物的影響，最終得出土壤含水率為25%時(shí)修復(fù)效果最好，此時(shí)石油烴的降解率為41.49%。

4總結(jié)與展望

土壤法的和土壤防治行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施，使人們對(duì)土壤污染越來越重視，并對(duì)土壤修復(fù)工作提出了新的目標(biāo)和要求。生物修復(fù)由于其成本低，綠色清潔，無二次污染的優(yōu)點(diǎn)近年來已引起研究人員的重視。本文論述了3種原位生物修復(fù)技術(shù)和2種異位生物修復(fù)技術(shù)，并闡述了土壤性質(zhì)對(duì)石油烴污染土壤的生物修復(fù)的影響。微生物很容易受土壤環(huán)境影響，在比較惡劣的環(huán)境中，微生物對(duì)石油烴污染物的降解會(huì)受到抑制。因此，未來利用微生物修復(fù)石油烴污染土壤仍然需要通過多方面的研究推進(jìn):(1)通過遺傳學(xué)和基因?qū)W對(duì)特種微生物和基因工程微生物進(jìn)行研究。(2)應(yīng)該充分了解環(huán)境因素、污染物的性質(zhì)、降解機(jī)理和微生物之間的相互作用，深化研究污染物的遷移轉(zhuǎn)化和降解規(guī)律。(3)目前沒有一種修復(fù)方法能適用于所有類型的污染場(chǎng)地，在實(shí)際處理過程中應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)男迯?fù)方法進(jìn)行修復(fù)。針對(duì)這些情況，應(yīng)當(dāng)開展物理－生物修復(fù)、化學(xué)－生物修復(fù)、植物－微生物修復(fù)等修復(fù)技術(shù)的研究。

作者:刁志龍 唐娜 張笑 蹇川 高煥方 單位:1.重慶理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 2.重慶市固體廢物管理中心 3.重慶市大渡口區(qū)生態(tài)環(huán)境局 .重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心