石油污染土壤的生物修復技術初探

胡先怡 王愛玲 王 平 王 帆,*

（1 大連大學環境與化學工程學院 遼寧大連 116622 2 大連產品質量檢驗檢測研究院有限公司 遼寧大連 116021）

引言

由于中國經濟的快速發展，導致能源的需求越來越大。據世界能源機構（IEA）的數據，到2020 年，中國的石油消費量將達到4.5 億噸，中國將進口2.5 億噸原油。與此同時，我國的油田也在逐步開發更多的石油。這些石油不僅會污染土壤，同時還會污染到地下水、河流、湖泊和海洋等，對環境造成巨大的影響和污染[1]。其中，土壤是人類和其他生物活動的重要介質，同時也是各種污染物重要的源和匯。石油類污染物會改變土壤的物理化學性質，對土壤結構和功能產生影響，尤其是其中的多環芳烴類物質，其會影響其肝、腎等器官的正常功能，甚至導致癌變[2]。基于此，對于土壤中石油類污染物的降解，減輕石油污染土壤問題迫在眉睫，成為國內外環境保護工作的熱點和難點。

隨著我國對環境重視及“土十條”的發布，說明我國對土壤污染的治理問題非常重視，已經上升到國家層面上，同時不斷落實土壤污染治理相關工作。對于國內外土壤污染的治理方法主要有三種：物理方法、化學方法和生物方法（生物修復）[3][4]。物理方法和化學方法這兩種方法都能產生一些實際效果，但也存在著許多明顯的缺陷，如負處理、高成本和嚴重的二次污染[5]。現在一般僅作為生物修復方法的輔助手段。微生物修復技術是在20世紀80 年代出現的，如美國在1990 年代投資了100 多億美元用于土壤生物修復[6]。土壤生物修復技術的原理是利用某些特有的生物將土壤中的油類產品分解或轉化為對環境無污染的簡單化合物（一般為H2O 和CO2）的過程。生物修復技術具有處理效果好、費用低、環境友好，無二次污染及應用范圍廣等優點，是迄今為止治理石油污染的主流方法。我國對于含油土壤的生物處理起步比較晚，目前也在積極探索各種油污土壤處理技術，創新出適用于我國現狀的土壤修復技術，保護油田環境[7][8]。但與國外的技術水平相比仍存在著一定的差距。但基于以上原因，本論文以“循環經濟、低碳經濟，綠色經濟”為核心理念，在實驗室內開展了對某塊被石油污染土壤生物修復模擬研究，來探究微生物降解石油類污染物的作用效果，通過此研究為油類污染的土壤修復作用提供理論依據，從而達到環境可持續發展目的。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 供試土壤：取自某油田周圍區塊的土壤。

1.1.2 菌種來源：從環境中篩選出的高效的菌劑再通過富集、馴化、篩選、分離得到實驗所需要的細菌，在本實驗中，選取4 份菌種分別命名為X1、X2、Y1 與Y2。

1.2 實驗方法

1.2.1 含油率的測定：重量法[9]。

1.2.2 油污降解率的測定。

1.2.3 菌劑對不同土樣含油率的測定

取兩份不同的土樣分別命名為Z 與T，其中Z 土樣的含鹽率為0.27%，含水率為7.43%，土壤含油率為5.6%；T 土樣含鹽率為0.23%，含水率2.93%，土壤含油率為3.9%，分別對兩份土樣進行4 種不同菌劑的培養，測定其含油率，檢測菌劑對不同土壤修復的能力。

2 結果與分析

2.1 不同菌種對土壤油污降解結果

表1 不同菌種修復污染土壤的除油率

從表1 可以看出，對于加入菌種的土壤的除油率顯著提高，經過120 天處理后，對照的降解率僅為54.25%，而X1 菌劑的除油率為84.57%；X2 菌劑的除油率為90.9%，Y1 號菌劑的除油率為90.45%；Y2 號菌劑的除油率為88.05%。四種菌劑的降解率均能達到80%以上，都高于對照；其中X2 降解率最高為90.9%，與對照比，X2 降解率提高了67.6%，X2 處理的降解效果顯著，說明添加微生物減輕了石油污染，保護了土壤環境。

2.2 菌種對不同含油量土樣的降解結果

2.2.1 Z 土樣變化圖標

圖1 Z土樣含油率對照曲線圖

從圖1 可以看出，經過42 天的培養處理，Z 土樣的含油率均有所降低，對照的含油率為3.96%，一號菌劑的含油率為3.52%，二號菌劑的含油率降低到2.49%。三號菌劑的含油率為2.71%，四號菌劑的含油率為3.32%。與對照比，二號菌劑的含油率降低最多，說明二號菌劑對該土壤的修復效果尤為顯著。

2.2.2 T 土樣變化圖表

圖2 T土樣含油率對照曲線圖

由圖2 可知，經過42 天的培養處理，T 土樣的含油率均有所降低，對照的含油率為3.77%，一號菌劑的含油率為2.76%，二號菌劑的含油率降低到3.02%。三號菌劑的含油率為3.56%，四號菌劑的含油率為3.31%。與對照比，一號菌劑的含油率降低最多，說明一號菌劑對該土壤的修復效果尤為顯著。

綜上所述，不同成分的土壤需要不同的菌種來處理，這也就是影響菌種處理含油土壤的因素，但其實影響微生物降解的因素有很多，我們正是要結合這些因素，選出最好的條件對受石油污染的土壤進行修復。

2.3 對微生物修復技術的展望

生物修復具有費用低、處理效果好、對環境影響低、無二次污染、不破壞植物生長所需要的土壤環境等優點，其在污染土壤修復方面具有廣闊的應用空間。因此許多研究者已經對各種影響微生物修復效果的因素進行了較全面地探討和分析，提出了各種提高微生物降解效率的有效措施，各項研究和措施對生物修復技術具有很高的理論指導價值和現實意義。實際上，石油污染土壤的生物修復是一個很復雜且周期較長的過程，目前，對于其中許多的降解機理和過程還未完全明確，而且由于環境介質的復雜性和相關性，該領域的研究還需要進一步的拓展和深入[10]。所以在石油污染土壤的修復技術的選用過程中，需要考慮技術成本和時間成本，綜合各方面的因素選出適合污染地域的修復技術，以達到人與自然環境的可持續發展[11～13]。

結語

（1）不同菌種對土壤油污降解結果：經過長時間處理后，四種菌劑的降解率均可達到80%以上，其中X2 降解率最高為90.9%，而未經微生物處理的土壤，其去除率只有54.25%。

（2）菌種對不同含油量土樣的降解結果：經過42 天的培養處理，Z 土樣和T 土樣的含油率均有所降低，不同的是對Z 土樣來說，二號菌劑對該土壤的修復效果最佳，含油率降低到2.49%，而對于T 土樣來說一號菌劑對該土壤的修復效果最佳，含油率降低到2.76%。