1、植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染目錄1我國的石油污染概況：錯誤！未定義書簽。2 土壤石油污染危害：錯誤！未定義書簽。3 土壤石油污染歷來修復(fù)技術(shù)及進(jìn)展：錯誤！未定義書簽。3.1 微生物修復(fù)33.2 植物修復(fù)34植物與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染：34.1 植物與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染具體實驗引用：44.1.1 實驗?zāi)康?4.1.2 方法44.1.3 實驗結(jié)果44.1.4 實驗結(jié)論44.2 植物與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染結(jié)合實驗的理論分析：45植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染技術(shù)展望：7參考文獻(xiàn)7植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染（1.鄭州大學(xué)，河南鄭州10459）摘要石油污染土壤的生物修復(fù)技

2、術(shù)具有成本低、簡便高效、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，正逐步成為石油污染治理研究的熱點領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。介紹了我國的石油污染概況及生物修復(fù)技術(shù)在石油污染治理中的應(yīng)用，重點對石油污染土壤的微生物修復(fù)、植物修復(fù)、植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展及各自的優(yōu)點、局限性進(jìn)行了綜述，并提出了石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)研究的重點領(lǐng)域。關(guān)鍵詞石油污染土壤微生物修復(fù)植物修復(fù)1我國的石油污染概況：我國作為石油生產(chǎn)、消費大國，由于生產(chǎn)條件、環(huán)保技術(shù)等方面相對落后，石油污染問題相當(dāng)突出。據(jù)統(tǒng)計,我國有機污染土壤面積約為0.2億hm2,其中石油污染占相當(dāng)比例。我國自1978年原油年產(chǎn)量突破1億t大關(guān)而成為世界十大產(chǎn)油國之

3、一以來，目前勘探開發(fā)的油氣田和油氣藏已有400多個，年產(chǎn)石油污染土壤近10萬t,累計堆放量近50萬t。以油田為例，每口油井污染的土地面積為200500m2,全國共有油井20萬口，由此造成的土壤污染可達(dá)8000萬m2,這一數(shù)值每年還在增長中。據(jù)統(tǒng)計，我國每年有60萬t石油經(jīng)跑、冒、滴、漏途徑進(jìn)入環(huán)境，對土壤、地下水、地表水造成污染。止匕外，污灌也是造成土壤石油污染的原因之一，如沈撫灌區(qū)污灌面積達(dá)0.87萬hm2,全國類似農(nóng)田有10萬hm2,致使農(nóng)作物中污染物嚴(yán)重超標(biāo)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量低下，同時也造成了嚴(yán)重的地下水污染。隨著石油開采和使用量的增加，大量的石油及其產(chǎn)品進(jìn)入環(huán)境，不可避免地對環(huán)境造成了污染，

4、給生物和人類帶來了嚴(yán)重危害。2土壤石油污染危害：1）80%Z上的落地原油被截留在50cm以上的表層土壤中，逐漸積累導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞，影響土壤通透性并對農(nóng)作物的生長和發(fā)育造成很大的負(fù)面影響。2）同時，石油類污染物還可以通過根系吸收后殘留在植物體內(nèi)，通過食物鏈影響人體健康。20世紀(jì)80年代以來，土壤的石油姓:類污染成為世界各國普遍關(guān)注的環(huán)境問題。3土壤石油污染歷來修復(fù)技術(shù)及進(jìn)展：有蒸汽法、抽氣法、有機溶劑法、水力沖洗法、氧化法、熱處理法、微生物法、植物法等修復(fù)技術(shù)。其中，天然微生物的生物降解作用已成為消除環(huán)境中石油爛類污染的主要機制。3.1 微生物修復(fù)微生物修復(fù)是研究最多、應(yīng)用也最為廣泛的一種生物

5、修復(fù)方法。由此產(chǎn)生一系列生物修復(fù)技術(shù)如土耕法、生物通氣法、預(yù)制床法、堆肥法、生物反應(yīng)器等。微生物修復(fù)技術(shù)是利用土壤中的土著菌或向污染土壤中接種選育的高效降解菌，在優(yōu)化的環(huán)境條件下，加速石油污染物的降解。國內(nèi)外許多研究者對石油污染土壤的微生物降解原理、影響因素、降解菌篩選等方面進(jìn)行了大量研究。例如林力等分離出159株燒降解細(xì)菌和真菌，其中17株可以不同程度地分別利用燒爛和芳爛（酚、蔡、甲苯和二甲苯）作為唯一碳源生長。美國DGI公司的一項專利技術(shù)就是利用混合菌群來促進(jìn)石油爛類的生物降解。到目前為止，已知能降解石油中各種姓:類的微生物共約100余屬、200多種，它們分屬于細(xì)菌、放線菌、霉菌、酵母以至

6、藻類。降解爛類的微生物在土壤和水環(huán)境中普遍存在，但在一般情況下，降解姓:類的微生物只占微生物群落總數(shù)的不到1%,而當(dāng)有石油7染存在時，降解菌的比例可增加到10%10。修復(fù)的效果主要取決于微生物在不同污染生態(tài)系統(tǒng)中的存活與性能，其生長限制因子包括與其他微生物的競爭、土壤環(huán)境條件等。3.2 植物修復(fù)植物對有機污染土壤的生物修復(fù)作用主要表現(xiàn)在植物對有機污染物的直接吸收、植物釋放的各分泌物或酶類促進(jìn)有機污染物生物降解及強化根際微生物的礦化作用等方面。止匕外，植被也可以有效改善土壤條件、增強土壤透氣性，從而提高降解效率。如Martinczz等用Cypcruslaxus處理石油污染土壤已進(jìn)入中試階段，他們

7、認(rèn)為在一定濃度范圍內(nèi)植物修復(fù)能取得很好效果，但如果濃度過高，就必須進(jìn)行預(yù)處理。Dowty等篩選出2種植物（P.hc-mitomon和S.lancifolia）用來處理濕地石油泄漏污染，發(fā)現(xiàn)前者短期處理效果好，而后者長期效果更好。利用植物修復(fù)土壤中的燒爛和單環(huán)芳香化合物BTEX（苯、甲苯、乙苯及二甲苯的異構(gòu)體）比較成功的是楊樹、柳樹和紫花苜蓿等2527。楊柳科的植物，尤其是楊樹屬,可大量去除土壤有機污染物。基因改良的紫花苜?？赡褪芨邼舛鹊脑臀廴?。Re1116y等31研究了酥油草、苜蓿、蘇丹草和三葉草對石油污染土壤中PAHs的降解，發(fā)現(xiàn)在種植植物時慈和昆的降解率有顯著提高，他們認(rèn)為一方面是由于根

8、際效應(yīng)增加了根際微生物的數(shù)量，另一方面是因為根系分泌的有機物為微生物提供了共代謝底物。對于污染的農(nóng)田土壤，可選擇種植一些對石油姓:耐受性強又具有一定經(jīng)濟(jì)價值的綠化苗木、花卉及經(jīng)濟(jì)作物如篦麻等，以提高治理過程的經(jīng)濟(jì)效益。4植物與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染：隨著研究的不斷深入，石油污染土壤的治理方法已由最初的細(xì)菌修復(fù)拓展到真菌修復(fù)、植物修復(fù)及微生物-植物聯(lián)合修復(fù)。微生物能夠利用石油爛作為生長所需的碳源和能源，并在酶的催化下將其水解成甘油、脂肪酸，最后降解為H20、CO2等代謝產(chǎn)物，可用下式表示：石油產(chǎn)品+微生物+02+宮養(yǎng)元素CO2+H20+副產(chǎn)品+微生物細(xì)胞生物量。降解過程可以由改變土壤理化條件

9、（包括土壤pH、溫度、濕度、通氣狀況及添加營養(yǎng)）來完成，同時也可通過接種特殊菌株和工程微生物來提高土壤污染物的降解率。但純微生物方法修復(fù)緩慢，需要時間較長，往往與植物方法聯(lián)合修復(fù)，輔以物理、化學(xué)方法，以微觀效應(yīng)改變宏觀環(huán)境，即為微生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)。該技術(shù)具有操作簡單、費用低廉、場地適應(yīng)性強、無二次污染等特點，有廣闊的應(yīng)用前景。4.1 植物與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染具體實驗引用：4.1.1 實驗?zāi)康难芯课⑸锷鷳B(tài)技術(shù)對中原油田石油污染土壤的修復(fù)效果。4.1.2 方法在前期室內(nèi)外模擬修復(fù)試驗的基礎(chǔ)上，選擇中原油田某油井場旁石油污染場地，設(shè)置5種修復(fù)條件，開展微生物生態(tài)技術(shù)修復(fù)石油污染土壤研究。4

10、.1.3 實驗結(jié)果經(jīng)過99d修復(fù)后，黑麥草（苜蓿）微生物聯(lián)合技術(shù)、純微生物技術(shù)和黑麥草（苜蓿）技術(shù)對石油污染土壤具有明顯的修復(fù)作用，其中的石油始降解率均在40.00%以上，以黑麥草微生物聯(lián)合技術(shù)修復(fù)效果最佳，石油始降解率達(dá)67.38%;修復(fù)過程中易溶鹽、NO3-、C1-等易溶營養(yǎng)物質(zhì)只有極小部分隨水而進(jìn)入下部土層（50cm）;由于苜蓿草的根部可能具有固氮作用，使加入的大量化肥進(jìn)入了土層下部，導(dǎo)致3和5號修復(fù)區(qū)50cm土壤層NH4+明顯增大。影響修復(fù)效果的因素包括溫度、水、氧氣、營養(yǎng)元素、微地質(zhì)環(huán)境等。4.1.4 實驗結(jié)論原位微生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)在野外原位石油污染土壤修復(fù)效果是顯著的，具有處理方法

11、簡單、費用低、修復(fù)效果好、對環(huán)境影響小、無二次污染、可原位治理等優(yōu)點。4.2 植物與微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染結(jié)合實驗的理論分析：植物與特殊的菌根真菌或根際菌群協(xié)同作用，增加對污染物的吸收和降解是一個很有價值的研究方向。目前這方面研究較少。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)系統(tǒng)見圖1。M轉(zhuǎn)為9由帚X一微生物協(xié)同作用事降解污染物供管拉力總階式利用苜蓿草與微生物修復(fù)PAHs和礦物油污染土壤的研究表明，在植物生長條件下，土壤微生物降解功能明顯增強。而一項以水稻為供試植物修復(fù)濕地土壤中礦物油和PAHs的研究表明,真菌和細(xì)菌接種量在不同污染水平上與礦物油和多環(huán)芳爛降解率存在最佳配比關(guān)系。Carman等利用柳樹修復(fù)威斯

12、康星州一塊被2跺油污染的土壤，主要是利用樹木根部的根際微生物促進(jìn)石油姓:的生物降解,24周后,40%90%勺柴油被降解。劉鵬等利用高效石油降解菌結(jié)合種植大豆、堿草等植物對石油污染土壤進(jìn)行聯(lián)合修復(fù)，135d后石油姓:的降解率達(dá)63.65%83.26%,同時發(fā)現(xiàn)根際土壤的石油爛含量明顯低于非根際土壤,研究表明，植物可以促進(jìn)根際微生物的繁殖及對污染物的分解轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提高修復(fù)效率。菌根生物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展為石油組分中難降解有機物的生物修復(fù)帶來了希望。很多經(jīng)過篩選的外生菌根真菌能夠轉(zhuǎn)化降解持久性有機污染物POPs）如多氯聯(lián)苯、殺蟲劑、甲苯、PAHs等，植物與菌根真菌可以形成互利的共生體菌根，而菌根的存在可

13、以顯著提高植物的修復(fù)效率，G1。vann1等研究了菌根對挪威云杉修復(fù)石油污染地的效果及潛在效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)菌根真菌在云杉根部形成一個石油富集區(qū)，從而加速了石油的降解6。Leyva1等研究了韭蔥、玉米、黑麥草和三葉草接種菌根菌后對PAHs的降解，認(rèn)為菌根真菌不僅能增加寄主植物對營養(yǎng)和水分的吸收，提高其抗逆性，而且能增加有機污染物的生物有效性，提高植物對污染物的吸收效率及礦化率7。我們曾對篩選出的4種外生菌根真菌進(jìn)行了純培養(yǎng)條件下的柴油降解實驗，結(jié)果表明，這4種外生菌根真菌都具有很強的降解柴油的能力，同時，以有機氮作為氮源及提供少量葡萄糖作為啟動碳源可大大提高其生物量及礦物油降解率，結(jié)果為應(yīng)用菌根技術(shù)修

14、復(fù)礦物油污染土壤及優(yōu)化降解條件提供了依據(jù)。研究表明，在高濃度（10000mg/kg）柴油污染土壤上，外生菌根真菌仍然可侵染植物形成菌根，菌根化植物的抗干旱、抗低溫能力明顯增強，第二個生長季后某些組合可使土壤油濃度降至正常水平。在非共生條件下，如大豆、萬壽菊、篦麻、苜蓿接種外生菌根真菌也可使植物降解率明顯提高。田間實驗表明玉米、大豆與內(nèi)生或外生菌根真菌的聯(lián)合修復(fù)效果好于它們與專性降解菌的聯(lián)合修復(fù)效果，而外生菌根真菌與專性降解細(xì)菌的聯(lián)合修復(fù)效果則因植物而異。以上研究表明，通過選擇適當(dāng)?shù)闹参锱c微生物協(xié)同作用，可實現(xiàn)污染土壤的快速修復(fù)。但要達(dá)到預(yù)期效果，需要對污染物-植物-微生物相互之間的作用關(guān)系有深

15、入的了解，以便進(jìn)行有效調(diào)控。植物-微生物聯(lián)合修復(fù)同樣受土壤溫度、濕度、養(yǎng)分狀況等環(huán)境條件的影響（見表1）,成本相對較高，目前許多研究仍處在實驗階段?？梢韵嘈牛⑸锱c植物修復(fù)技術(shù)的綜合用，將是今后污染土壤治理的一個頗有潛力的發(fā)展方向。表1微生物修復(fù)、植物修復(fù)及植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的比較優(yōu)點局限性微生物修復(fù)原位或異位修復(fù),成本低、處理形式多樣、可同時處理地下水土著菌修復(fù)效率低，接種外來菌會受到土著菌的競爭而難以保持較高活性；微生物活性受溫度、氧氣、水分和pH等環(huán)境條件的影響；基因工程菌存在環(huán)境安全問題植物修復(fù)原位修復(fù)，成本低、操作簡單、能同時凈化空氣和水體、改善環(huán)境，特別適合于修復(fù)大面積、低

16、濃度污染土壤治理周期長，效率較低；某些植物對土壤肥力、氣候、水分、鹽度、酸堿度排水與灌溉系統(tǒng)等自然條件和人工條件有一定要求，病蟲害會影響其修復(fù)能力植物-微生物聯(lián)合修復(fù)原位修復(fù)，效率高，特別適合難降解有機物的生物修復(fù)。菌根化植物具有較強的抗逆性成本相對較圖,技術(shù)含量高，影響植物、微生物的因素均能影響修復(fù)效果5植物-微生物聯(lián)合修復(fù)土壤石油污染技術(shù)展望：生物修復(fù)技術(shù)一般適于治理中、低濃度土壤石油污染，對于高濃度石油污染則需要與物理、化學(xué)處理方法聯(lián)合使用，作為土壤修復(fù)的最后一個步驟，以減少成本和其他修復(fù)技術(shù)對環(huán)境的影響。目前，我國在該領(lǐng)域的研究主要集中于微生物修復(fù)，而植物修復(fù)和植物-微生物聯(lián)合修復(fù)方面

17、的研究還很少，別對植物-微生物聯(lián)合修復(fù)體系的協(xié)同修復(fù)機理及控制因素等還需進(jìn)一步深入研究。在基礎(chǔ)研究方面，除了篩選優(yōu)良的修復(fù)植物或微生物品種外，如何通過遺傳學(xué)、分子生物學(xué)手段進(jìn)一步提高生物的降解性能和環(huán)境適應(yīng)性，是目前面臨的重要課題之一。生物修復(fù)技術(shù)雖取得了一定成功，但目前仍存在很多問題，制約著生物修復(fù)的效果，要使生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展成為一項成熟的實用修復(fù)技術(shù)，至少還應(yīng)在以下方面進(jìn)行深入研究:(1)環(huán)境因子的選擇和調(diào)控，這是獲得高效處理效果的保證;(2)污染物降解過程監(jiān)測及生物修復(fù)運行周期的確定;(3)優(yōu)良生物品種的選育及其活性的保持；(4)污染物及其代謝產(chǎn)物的生物毒性監(jiān)測與評價;(5)應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技

18、術(shù)的安全性；(6)建立生物修復(fù)技術(shù)的統(tǒng)一評價程序和標(biāo)準(zhǔn);(7)根據(jù)污染土壤的具體狀況制定有針對性的治理方案，將生物修復(fù)技術(shù)與物理、化學(xué)處理方法有機組合，構(gòu)建高效的修復(fù)技術(shù)體系，以達(dá)到科學(xué)性、合理性和可行性的統(tǒng)一。參考文獻(xiàn)1陳鶴建.原油在土壤中的滲透及降解規(guī)律J.氣田環(huán)境保護(hù),2000,10(4):14-15.2陳立1,2,張發(fā)旺1*,張勝1,張娟娟3,張琳1,陳江1石油污染土壤的微生物生態(tài)原位修復(fù)研研A.土壤修復(fù)，0517-6611(2010)26-14573-03.地學(xué)前緣,2006,13(1):128.清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)3鐘毅，李廣賀，張旭，等.污染土壤石油生物降解與調(diào)控效應(yīng)研究1334張旭，李廣賀，黃巍.