石油污染土壤生物原位修復技術試驗

孫可靜

大慶油田采油八廠

石油污染土壤生物原位修復技術試驗

孫可靜

大慶油田采油八廠

針對采油試驗區原油特征及土壤環境，采用極限稀釋法或平皿劃線法，觀察100株降解菌的菌落特征，通過斜面穿刺試驗，獲得菌株在固體中的擴散能力，測定目標菌株的石油降解能力。初選20株高效微生物菌株，研究了其降解能力與溫度、pH值、表面活性劑和激活劑的關系，選取出以降解菌為主、適合試驗區石油污染土壤的兩種環境治理方案。在2口井上開展了現場試驗，結果表明，DPF2和DPF4復合菌劑對石油污染土壤的現場修復具有良好的效果，石油烴濃度值降到3%以下，具有一定推廣價值。

石油污染；土壤；生物原位修復；菌群；試驗

在石油生產、儲運、煉制加工及使用過程中，由于事故、不正常操作及檢修等原因，都會有石油烴類的溢出和排放，造成土壤、地下水和海洋等嚴重污染。目前，針對不同的污染狀況，國內外已經形成了一系列修復技術。簡單地分為三大類，即物理修復技術、化學修復技術和生物修復技術。微生物原位修復技術是利用微生物處理土壤和含油污水，使污染物最終完全礦化，同時該技術是在污染場地進行修復，避免了污染物運輸過程中的二次污染，因其具有費用低、環境影響小、應用范圍廣的優點，廣泛地應用在環境治理中。

1 最佳修復菌群的篩選

1.1 目標菌擴散和降解能力的測定

用平板培養及固體斜面穿刺試驗，觀察菌株擴散能力，采用液體搖瓶培養，測定單位時間內石油最大的降解能力（降解率），優選降解率最高的10株細菌和10株真菌作為后續研究對象，如表1所示。

表1 優選的20株菌株的擴散能力及石油降解率

1.2 溫度對菌株石油降解能力的影響

對20株降解菌適宜溫度進行驗證，10℃時各菌株活性不高，生長緩慢，35℃時各菌株生長緩慢甚至大量死亡，因此取試驗區0～20 cm處的表層土壤，測定不同溫度（10、16、22、28、34℃）下各試驗組的石油降解情況。試驗結果表明，溫度在16～34℃區間，各菌株石油降解率隨溫度提高而提高，34℃條件下，菌株降解率前五名從大到小排序：DPF4＞DPF2＞DPF33＞DPF28＞DPB005（見表2）。

表2 不同溫度對菌株石油降解率的影響%

1.3 土壤pH值對菌株石油降解能力的影響

實測試驗區土壤pH值為8.5，屬于典型鹽堿土，試驗設計了7.0、7.5、8.0、8.5、9.0五個pH值，研究了20株供試菌株的適應性。試驗表明，pH=8.5條件下菌株降解率前五名從大到小排序：DPF2＞DPF4＞DPB005＞DPB008＞DPB001，并且在pH=7～8.5范圍內，菌株DPF2和DPF4降解率最高（見表3）。

1.4 表面活性劑對菌株石油降解能力的影響

優選15組表面激活劑，試驗結果表明，活化能力最好的三種表面活性劑是：自制表面活性劑＞Triton X100＞Tween80。在自制表面活性劑配方條件下，菌株降解率前五名從大到小排序：DPF2＞DPF4＞DPF33＞DPF28＞DPB011（見表4）。

表3 不同pH值對菌株石油降解率的影響%

1.5 激活劑對菌株石油降解能力的影響

現針對試驗區土壤條件設計了5種激活劑配方A、B、C、D、E，試驗表明，C配方為最佳激活劑配方，在此配方條件下，菌株降解率前五名從大到小排序：DPF2＞DPF4＞DPF28＞DPF33＞DPB009（見表5）。

1.6 最佳優勢共生菌群的確定

考慮實際可操作性，20取2有190個自由組合，工作量巨大，為提高工作效率，試驗根據表6來選取降解率最高的6株真菌和6株細菌，共12株降解菌，12取2有66個自由組合，大大降低了工作強度。試驗采用錐型瓶液體發酵培養，每個250 mL錐型瓶裝入液體50 mL，添加石油，使初始含油濃度為946.6 mg/L，分別添加不同組合的微生物，溫度34℃、pH=8.5、自制表面活性劑、激活劑C測定7 d石油降解率，重復三次，每瓶中均為1g總菌數（12 000 r/min離心的菌體），測定方法參照《碎屑巖油藏注水質指標及分析方法（SY/T 5329—2012）》。

表4 表面活性劑對20株菌株石油降解能力的影響%

試驗結果表明，菌株DPF2、DPF4組合是所有試驗組中石油降解率最大的組合，7 d石油降解率達到88.47%。34℃溫度下降解率前五名的菌株排序為DPF4＞DPF2＞DPF33＞DPF28＞DPB005；在pH值8.5時，降解率最高的菌株排序為DPF2＞ DPF4＞DPB005＞DPB008＞DPB001；在自制表面活性劑配方條件下，降解率前五的菌株排序為DPF2＞DPF4＞DPF33＞DPF28＞DPB011；最優激活劑C條件下降解率前五的菌株排序為DPF2＞DPF4＞DPF28＞DPF33＞DPB009。綜合溫度、pH值、表面活性劑、激活劑因素條件進一步確認最佳2株復合菌劑為菌株DPF2和DPF4。

綜合溫度、pH值、表面活性劑、激活劑因素的影響，確定2株最大協同效應組合為菌株DPF2和DPF4。試驗采用食用菌固態發酵技術，對真菌DPF2、DPF4固態菌劑進行規模化生產。

表5 激活劑對菌株石油降解率的影響%

2 現場試驗

選擇A、B兩個試驗現場，每個試驗場地分別劃分4個試驗小區（A1、A2、A3、A4，B1、B2、B3、B4），每個小區2 m×1 m，深度10 cm。

試驗用料：修復菌劑（DPF2和DPF4）、表面活性劑（自制表面活性劑）、激活劑(配方C)

具體試驗步驟：

（1）將每個小區塊約265 kg土壤，采用機械或人工將含油污泥和試驗區土壤按一定比例混合調制成總石油烴含量在18%～23%之間。

（2）將待修復的場地翻耕、平整。

（3）分別在每個小區添加液態菌劑（13 kg）、激活劑（6.5 kg）、表面活性劑（0.78 kg），澆水拌勻。

（4）分別在試驗小區土壤表面鋪設草簾和薄膜，參照小區不處理（A1）。

（5）微生物修復時保持濕度10%～25%。

（6）修復結果測定。

（7）種植小麥等農作物，恢復自然生態環境。

3 試驗效果

為了保證試驗的嚴謹性，本試驗在7—9月期間進行，對這8塊實驗區鋪設草簾和農用薄膜，確保膜內溫度在16～34℃之間，同時對8塊試驗區塊進行澆水，保證試驗區塊的濕度保持在10%～25%之間，試驗效果見圖1。

圖1 兩種方案試驗前后的對比

A試驗區：采用自然修復的A1試驗區經過55天生物處理，含油量降至5.3%，而采用覆蓋草簾和薄膜的A2、A3、A4試驗區的石油烴濃度降至2%以下（見表6），經大慶油田有限責任公司環境監測評價中心檢測，試驗區土壤初始石油烴濃度由初期的18.7%降到2.86%。

表6 A試驗區石油污染土壤現場試驗結果

B試驗區：采用覆蓋草簾和薄膜的1、2、3、4試驗區，經過55天生物處理，石油烴濃度降至3%以下（見表7），經大慶油田有限責任公司環境監測評價中心檢測，試驗區土壤初始石油烴濃度由初期的19.9%降到2.98%。

表7 B試驗區石油污染土壤生物修復結果

通過A和B試驗區取得的效果可以看出，在修復菌劑（DPF2和DPF4）、表面活性劑、激活劑(配方C)以及pH值為7～8.5的共同作用下，石油污染土壤得到了很好的治理，井場、管線、聯合站、中轉站及計量間周圍受到石油烴類污染的土壤都可以采用該方法進行土壤修復。

4 結語

（1）鋪設草簾和農用薄膜起到控溫保濕的效果，對菌株DPF2和DPF4現場生物修復具有明顯促進作用。

（2）在氣溫16～34℃、土壤水分10%～25%條件下，采用DPF2和DPF4復合菌劑對試驗區石油污染土壤進行現場修復取得了較好的效果，石油烴濃度降到3%以下，該技術適合油田周邊地區石油污染土壤的原位修復。

（欄目主持 紀嫦杰）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.005

孫可靜：2009年畢業于中國石油大學（華東）資源勘查工程專業，從事地面工程技術管理工作。

2015-01-30

13946947739、158252794@qq.com