石油污染土壤的微生物修复技术

张夙夙

摘 要：石油素有“工业血液”之称，是现代工业的重要能源之一。然而，随着石油产业的发展，在石油勘探、开采、运输和储存的过程中，各种泄漏事故造成的环境污染越来越严重。石油污染土壤的微生物修复技术因其具有速度快、消耗少、效率高、成本低、无二次污染以及反应条件温和等优越性而被人们所提倡。该文综述了微生物修复石油污染土壤技术的主要方法、影响因素和强化途径，分析了现有研究中的不足，并对今后的研究趋势进行了展望。

关键词：石油污染；土壤；微生物修复

中图分类号 X53 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）10-27-02

Abstract：Petroleum as industrial blood is one of the most important energy in modern industry. However，during the petroleum exploration，mining，transportation and storage，all kinds of environmental pollution caused by leakage accidents is more and more serious with the development of oil industry. Microbial remediation technology of petroleum contaminated soils accepted by people because of its high speed，less consumption，high efficiency，low cost，no secondary pollution，and mild reaction conditions. This paper introduce the main methods，influence factors and strengthening approaches.It also analyzed the shortcomings of the existing researches and prospected the future research trends.

Key words：Petroleum pollution；Soil；Microbial remediation

随着我国经济建设的发展，石油开采规模日趋扩大。但由于环保意识的缺乏和技术管理的落后，在油田开发、石油运输和炼油业发展等过程中，部分原油直接或间接流入土壤，不仅浪费宝贵的资源，并且对生态环境造成污染[1]。石油进入土壤后，能够改变土壤有机质的组成和结构，使其理化性质产生变化，对作物的生长发育产生有害的影响[2]。同时石油中的致畸、致癌物质会通过“土壤—植物—人”这一食物链进入人体，危害人体健康[3]。故探究土壤石油污染的治理方法显得极为迫切。

1 石油污染土壤的微生物修复技术

1.1 原位微生物修复技术 原位微生物修复技术是指在不破坏土壤原有结构的基础上，向污染区土壤中投放氮、磷等营养物质，从而增加土著微生物或接种的高效微生物菌株的代谢活性，提高微生物降解石油烃的效率。原位微生物修复技术主要包括生物培养法、生物强化法和生物通风法等。

1.1.1 生物培养法 生物培养法是指直接利用土壤中的土著微生物，通过定期向石油污染土壤中投放营养物质和氧气，刺激土著微生物的活性，满足其生长繁殖的需要，从而达到降解污染物的目的[4]。

1.1.2 生物强化法 生物强化法是指在原有微生物的基础上，向石油污染土壤中投放外源降解菌，同时提供N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn等微生物生长所必须的营养物质。其中N和P为微生物修复系统中最主要的元素，微生物生长所需要的C、N、P质量比大约为120∶10∶1[5]。

1.1.3 生物通风法 生物通风法是指通过排出土壤中的二氧化碳并补充氧气，增强微生物的生理活性，提高土壤中污染物的降解速率。生物通风法常用于由地下油罐泄露造成的轻度污染土壤的生物修复，此法已应用于美国空军基地处理航空机油污染的土壤治理[6]。

1.2 异位微生物修复技术 异位微生物修复技术是指将石油污染的土壤转移并集中进行生物降解处理，适用于石油污染严重并且面积较小的土壤修复。异位微生物修复技术有其独特的优势：一方面可以在土壤受污染之初限制污染物的扩散和迁移，减少污染范围；另一方面，可以通过设计并安装反应控制器或生物反应器，促进生物降解的速率。异位微生物修复技术主要包括生物堆积法、生物堆肥法和生物反应器法。

1.2.1 生物堆积法 生物堆积法是一种土耕法的改良降解技术，通常是将石油污染的土壤堆积成条状，中间留有“田埂”，堆起的土壤中铺有管道，提供降解用水，并在土壤以下设有多孔集水管，收集渗滤液，系统还设有送气管和空气泵，以稳定氧的补给。李培军[7]等利用生物堆积法对不同类型的石油污染土壤进行修复处理，经过近60d的运行，石油总烃的去除率达到38.37%～56.74%。此方法的优点是二次污染少，处理效率更高。

1.2.2 生物堆肥法 生物堆肥法是指向石油污染土壤中添加树枝、稻草、粪肥、木屑等改良剂，使用机械或压力系统充氧，同时加入石灰调节pH值，为微生物的生长和石油类物质的降解提供基本能源，经过30～120d[8]，大部分污染物被降解。此方法适用于高挥发、高浓度的石油污染土壤的修复。

1.2.3 生物反应器法 生物反应器法也叫生物泥浆法，是指将石油污染土壤用水调成泥浆，然后装入反应器中，加入微生物和营养物等添加物质，在氧气充足的条件下剧烈搅拌，处理达标后，将土壤脱水排出，运回原地[9]。此方法适用于处理表层的石油污染土壤。endprint

2 微生物降解石油烃的影响因素

2.1 微生物的种类 微生物的专一性决定了其只对石油烃的一种或几种特定成分有较强的降解能力，把不同的微生物混合起来可以提高对石油污染物的降解率。

2.2 石油烃的性质 石油烃是由化学性质不同的化合物组成的复杂混合物。相同条件下，微生物对不同种类的石油烃的降解能力是不同的。烃类化合物的降解率为：低于C10的直链烷烃>C10～C24的直链烷烃>低于C10的支链烷烃>C10～C24的支链烷烃>单环芳烃>多环芳烃>杂环芳烃[10]。

2.3 环境因素 微生物对石油降解作用受到多种环境因素的影响，如温度、pH值、含水量和含氧量等。土壤温度对微生物修复结果的影响较大，低温会抑制烃的降解。在0～10℃，随着温度的升高，微生物增多；当温度从20℃升至30℃时，正构烷烃的降解率可增加一倍。pH值对微生物修复结果的影响主要体现在对微生物本身代谢活性以及降解酶活性的影响方面。水是维持微生物细胞活性和新陈代谢的必需品，含水量过低不足以满足微生物正常生活的需要，含水量过高会阻碍空气的流通。而微生物在没有氧的情况下对石油烃的降解速率是很低的。

3 微生物修复技术的强化途径

3.1 激活剂对微生物修复技术的强化 张秀霞[11]等研究发现，向石油污染土壤中适当添加氮源、葡萄糖、H2O2、木屑4种不同作用的激活剂，能起到较好的强化修复作用。

3.2 复合微生物菌剂对微生物修复技术的强化 单金玉[12]等研究发现，混合培养菌通过协同作用，其降解效果明显高于单株培养菌。丁克强[13]等研究发现，细菌和真菌在生长方面以及对石油烃的降解途径方面具有互补性，构建的真菌-细菌微生物菌剂大大地提高了石油烃的生物降解。

3.3 表面活性剂对微生物修复技术的强化 Hisashi Saeki等[14]通过培养Gordonia sp.Strain JE-1058制备了含生物表面活性剂的修复剂JE1058BS，其在海水和海滩等含盐条件下的石油污染修复中显示出极大的降解潜力。

4 结论

我国在成为石油消费大国的同时，已经成为石油污染受害国，石油污染已经对相关产业及生态环境造成不可估量的破坏。随着生物修复技术的逐渐成熟，微生物修复技术在石油污染治理方面将逐渐成为核心技术，成为当今去除石油污染的主要途径。展望未来，在石油污染土壤的治理过程中，应将微生物修复技术与物理、化学处理技术相结合，同时做好高效微生物菌株的筛选、构建以及环境条件的优化。石油污染土壤的微生物修复技术的进一步研究与应用，必将对中国石油工业的发展与环境保护得实施产生深远的影响。

参考文献

[1]李慧.石油烃污染对稻田土壤微生物生态系统的影响[D].沈阳：中国科学院沈阳应用生态研究所，2005.

[2]吴维中，刘钧枯.谢重阁，等.沈抚污水灌区矿物油污染综合治理研究[C].中国环境科学学会，中国农学会.全国污水灌溉和环境学术讨论会讨论选集[C].北京：1982.106-115.

[3]马志华.石油对海洋环境造成的污染究竟有多大[J].森林与人类，2002（12）：8-9.

[4]郭江峰，孙锦荷.污染土壤生物治理研究方法[J].环境科学进展，1995，3（5）：62-68.

[5]Mills S A.Evaluation of phosphorus source bioremediation of diesel fuel in soil[J].Rull Environ Contam Toxicol，1994，53（2）：280-284.

[6]李宝明.石油污染土壤微生物修复的研究[D].北京：科学出版社，2001，309-368.

[7]李培军，郭书海，孙铁布，等.不同类型原油污染土壤生物修复技术研究[J].应用生态学报，2002，13（11）：1455-1458.

[8]罗洪君，王绪远，赵骞，等.不同类型原油污染土壤生物修复技术研究[J].四川环境，2007，26（3）：13.

[9]张宝良.油田土壤石油污染与原位生物修复技术研究[D].黑龙江大庆： 大庆石油学院，2007.

[10]李洪敏，王萍，姚辉，等.石油污染生物降解的研究进展[J].科技信息，2013，7：58.

[11]张秀霞，滕芝，吴佳东，等.激活剂对石油污染土壤修复的强化作用及修复条件的优化[J].石油学报，2013，29（2）：353-358.

[12]单金玉，贾莹，刘健，等.两株假单胞菌对烃的作用及其协同效应[J].微生物学通报，2002，29（4）：55-58.

[13]丁克强，尹睿，刘世亮，等.石油污染土壤堆制微生物降解研究.应用生态学报，2002，13（9）：1 137-1 140.

[14]Costa S G，Nitschke M，Haddad R，et al.Production of Pseudomonas aeruginosa LBI rhamnolipids following growth on Brazilian native oils[J].Process Biochemistry，2006（2）：483-488.

（责编：张长青）endprint