植物—微生物聯合修復含油污泥污染土壤中的多環芳烴分析

和晶亮

【摘 要】油氣田污泥是油氣田開發過程中主要的污染物之一，如果油氣田污泥不能得到有效的處理，將會嚴重影響到周圍的環境，造成土壤石油烴超標，植被遭到破壞，生態環境受到嚴重影響。本文以油污泥作為研究對象，對土壤中產生的多環芳烴進行重點分析，探究使用植物-微生物聯合生產處理工藝修復油污泥污染，改善土壤環境。

【關鍵詞】油污泥；土壤；多環芳烴；生物修復

中圖分類號： TP212 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0103-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.044

Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil contaminated with oily sludge jointly remedied by plant-microorganism

HE Jing-liang

（Henan University of Engineering， Zhengzhou Henan 451191， China）

【Abstract】the oil sludge is one of the main pollutants in the process of oil and gas field development， if the oil sludge can not get effective treatment， will seriously affect the surrounding environment， soil petroleum hydrocarbon， vegetation destruction， the ecological environment is severely affected. As the research object， based on the oil sludge on the soil of polycyclic aromatic hydrocarbons， focus on analysis， to explore the use of plants - joint production process to repair the sludge oil pollution， improve the soil environment.

【Key words】Oily sludge； Soil； Polycyclic aromatic hydrocarbons； Bioremediation

原油中混入泥土后，油分不能回收，且對環境造成一定污染的混合物就是造成油污泥的主要原因，含油污泥是在石油煉制過程中產生的，污泥中有毒性，有大量的礦物質以及重金屬，如果不能合理對油污泥進行處理，將會對自然界的土壤造成極大的危害，影響人類的生活環境。多環芳烴是油污泥中主要的污染物之一，不僅會影響土壤的正常生態系統，還會破壞土壤的生長質量，當多環芳烴有機污染物進入到農田系統后，在動物體中集聚，動物體內有致癌的污染物，通過食物傳遞到人類的生活，嚴重威脅人類的身體健康。因此，我國將油污泥列入了國家廢球無名單中，并對油污泥的排放有著嚴格的控制。本研究對多環芳烴展開分析，研究生物修復的技術，為修復油污泥土壤提供技術保障。

1 含油污泥的來源

在原有開采過程中，產生的含油污泥主要是因為地面處理不當導致的，含油污泥如果加上投放凈水劑產生的絮體含油量非常高，且粘度較大，會嚴重影響到原有的質量，導致排污困難；油田運輸時，經過油罐、污水罐揮著其他生產作業會產生油污泥；煉油廠也會產生油污泥，對污水進行處理時，隔油池底泥中的含油率在15%左右，含水率在80%左右，伴有一定污染物。含油污泥不僅會占用我們的土地資源，同時會對我們的空氣、土壤以及水資源造成嚴重的污染，含油污泥中的油體一旦揮發會造成總烴超標，散落的含油污泥會污染地表水，使水中的COD超標；大量的原有會造成土壤超標，植被破壞，生態惡化。如果不對此加以管理，會造成資源的嚴重浪費，對人體的健康造成極大的威脅。因此，不管是從環境保護的角度出發，還是節約能源的角度出發，亦或者是從國家規定的相關法律出發，都需要對含油污泥進行處理，對含油污泥中的有資源進行合理利用，對含油污泥中的污染物進行無污染處理，是一個迫在眉睫的社會性問題。

2 油污泥污染土壤中的多環芳烴分析方法

2.1 前處理方法

根據多環芳烴疏水性強、沉淀物系數高的特點，提出適用于多環芳烴的處理方法。索氏提取（SE）是從土壤、底泥等固相中提取多環芳烴最常用的一種方法，不需要特殊的儀器作為輔助。索氏萃取法對固體進行萃取，將固件物體裝在提取器中，將其與裝有溶劑的圓底燒瓶相互連接，對圓底燒瓶進行加熱，溶劑沸騰后通過提取器的支管將冷凝后的氣體進行提取，當溶劑面超過支管的頂端，將溶劑吸回燒瓶中，進而提取部分的物質。反復重復實驗的過程，將萃取的物質都集中到燒瓶中用于完成多環芳烴的提取；超聲萃取的方式非常簡單，通過超聲波產生的空化效應加速萃取，得到有機溶劑；加速溶劑萃取需要在溫度與壓力的共同影響下，加速溶解，提高提取速度；微波輔助萃取應用在無極和有機萃取中，萃取速度快，效率高；超臨界流體萃取以超臨界條件下的流體最為溶劑，通過流體的特性實現分離，對人體傷害小，速度較快，能夠提取到較好的物質。

2.2 測定方法

氣相色譜-氫火焰離子化檢測器是一種較為常用的檢測儀器，具有較高的靈敏性，為了縮短樣品的時間，需要根據沸點設置合適的溫度，使組分之前能夠在最佳的溫度下完成洗脫，對于多環芳烴而言，使用氫火焰離子化檢測方法適用于四環以下的檢測；高效液相色譜發展迅速，被逐漸應用在了多環芳烴的檢測中，開發出了占有的分析柱，并在液相流動相上進行選擇相應的體系，熒光檢測器比紫外-可見光的靈敏度高，因此，使用熒光檢測器檢測多環芳烴更合適；質譜法用于復雜的鑒定，具有較高的靈敏性，能夠對不同組分進行精準定位，結果準確，效果良好，應用廣泛。為了提高儀器的靈敏度，消除干擾，質譜儀單獨使用的效果不好，需要結合氣相色譜儀，對多環芳烴進行全方位的掃描，選擇合適的檢測模式進行測量，滿足有機污染物的相關要求。

3 植物-微生物聯合修復含油污泥污染的土壤中的多環芳烴

上個實際中旬，人們對耐重金屬機理進行了研究，使用的就是植物修復技術，它是一種需要利用太陽能動力進行原位處理的一種綠色環保技術，削減污染物的環境，去除植物中的有機物，通過吸收、降解的方式將污染物剔除，費用低，對環境污染小，具有可持續發展的現實意義。在油泥污中，危害比較大的就是多環芳烴，多環芳烴中的降解效果與石油中生物接觸有關，但是因為油的疏水性以及揮發性的原因，使微生物之間不能充分融合，影響生物降解效果。微生物在油/水范圍內活動，分解的程度直接影響微生物的活動，直接影響微生物對石油烴的降解效果。通過植物-微生物聯合修復油污泥污染土壤，選擇耐用性較好的材料，將植物與微生物兩者的材料進行結合，對表面活性劑進行測定，通過測定總油與多環芳烴的濃度，比較污染物降解率的速度與不同之處。

3.1 實驗儀器

一臺全自動張力測定儀、一臺紅外光度測油儀、一臺火焰光度計。

3.2 實驗方法

首先對表面活性劑產生菌進行測定，從一支斜面試管中抽取一環芳烴放到三角瓶中，在22攝氏度的溫度下培養將近18小時；使用5ml的移液槍從培養基中取出2ml的發酵液到三角瓶中，在不同的時間段內取出液體放入冷庫中進行測量。以未接種培養液作為對比，測定吸光度。在測定生產線時，采用表面張力法進行測定，觀察微生物在培養過程中活性劑的變化。將油泥污染嚴重的水稻通過不同的方式進行處理，并對比前后的結果。對高羊茅進行接菌時，從種子液中取出適量的液體放在培養液中，使用無菌術將離心管中的菌體倒入接菌處理的盆中。首先測試修復前后的土樣含量，通過提取、凈化的方式進行測試，取出冷凍后的樣品，并將其置于離心管中，并加入適量的四氯化碳，晃動一分鐘使兩種物體融合，然后將離心管放入超聲波水浴中，搖勻，將總油提煉出。總油提取出之后開始進行凈化，取出干燥的弗羅里硅土，將其裝到玻璃窗層中，輕輕敲打，添加適量的無水硫酸鈉，操作完成后將提取液凈化，取適量的萃取液測定總油含量。

3.3 結果與討論

微生物強化植物修復油污污染的土壤實驗中，植物選擇的材料要選擇耐用性強的高羊茅，設計以高羊茅為核心的油泥污土壤修復技術。經過120d的植物-微生物聯合修復與其他的處理方法相比，菌S-B與D5A強化植物修復處理的土壤總多環芳烴有所下降，下降最為明顯的就是苯并芘含量，因為苯并芘具有較強的致癌性，對人體有一定的傷害。不同類型的多環芳烴性質有所差異，通常情況下多環芳烴的溶解性會隨著苯環數量的增加而發生變化，且毒性也會隨之改變。在B（a）P是多環芳烴中毒性最強的一種物質，致癌性特別高，是我國明文規定優先控制的一種污染物之一。S-B產生的活性劑，如果達到一定的濃度，B（a）P的溶解度就會增加。

為了得出強化植物修復油泥污染土壤的實驗效果，以實驗的形式，對表面活性劑產生的菌產表面活性劑進行了測試。表面活性劑的產生菌為假單胞菌，說明菌株產生的活性劑穩定性較高，對經過嚴重油泥污染的土壤進行修復，在根際促生菌和表面活性劑的基礎上，選擇D5A與S-B進行試驗，研究植物微生物聯合作用下對受油泥污染的修復效果。試驗證明，采用S-B和D5A效果良好。S-B和D5A強化植物修復處理土壤中，多環芳烴的降解率達到了60%，苯并芘含量也得到了明顯下降，苯并芘含量降解達到了57.2%。試驗分析，不同植物不接菌的對照處理效果明顯，對植物方面的生物量進行了測量，得到的結果為，在高羊茅中加入S-B比加入D5A達到的降解率大。使用S-B進行處理比單獨通過高羊茅進行處理差異顯著，說明植物與微生物之間存在一種互利共存的關系，高羊茅與S-B聯合修復油泥污染土壤能力是最具有研究意義的植物-微生物聯合修復方式。

4 結束語

油泥污染問題嚴峻，威脅到我們賴以生存的環境，對油泥污染土壤進行修復是目前的首要任務。在眾多的修復技術中，生物修復最被看好，效果好、成本低，不會對環境造成二次污染。植物-微生物聯合修復的方式對油污泥污染土壤進行修復，植物選擇高羊毛，微生物選擇假單胞菌S-B，將兩種方法進行聯合，結果顯示油污泥土壤修復效果良好。

【參考文獻】

[1]孫劍英.含油污泥污染土壤中多環芳烴測定方法及植物—微生物聯合修復機制研究[D].南京師范大學，2012.

[2]沈源源.多環芳烴污染土壤的植物-微生物聯合修復效應[D].南京農業大學，2010.