石油污染土壤土著微生物强化修复研究

李晓楼

(四川职业技术学院建筑与环境工程系，四川遂宁629000)

石油污染土壤土著微生物强化修复研究

李晓楼

(四川职业技术学院建筑与环境工程系，四川遂宁629000)

主要分析了石油污染土壤微生物修复的特点，并以石油污染土壤为供试土壤，采用室内盆装模拟实验以及外加N源、P源强化土著微生物处理的方法，从几种土著微生物常用N、P源中选择了最佳N源，最佳P源，并实验确定了本模拟实验系统的C∶N∶P.在本模拟实验系统最佳强化条件下，土著微生物降解石油烃效果得到明显提高，30天其降解率最高可达73.3%，较对照高出了58%.

石油污染土壤;强化;土著微生物

1 石油污染土壤微生物修复的特点

生物修复方法中起关键作用的是微生物，具体操作是将土壤中的土著微生物进行外力的强化或者直接投入外源微生物以及基因工程菌对土壤中的石油污染物进行降解，使土壤恢复到污染前的水平.因微生物具有繁殖快、代谢类型多样、成本低、见效快等优点，微生物修复石油污染方法与传统的化学修复、物理修复方法相比，具有成本低、见效快、无二次污染、不会对土壤结构造成破坏等优点［2］.

强化土著微生物修复石油污染土壤的具体方法可以通过改变土壤性质，即影响土著微生物生长繁殖的条件，如改变土壤湿度、通气性、温度、含盐量等，激活土著微生物的活性，或利用微生物工程技术，从污染土壤中分离具有较强石油污染物降解能力的土著微生物，经过扩大培养，再接种在石油污染土壤中，以提高污染物的降解速度.但这个方法也存在弊端，对于难降解的化合物，如一些高分子有机物，存在降解效果不好的现象，并且也不适用于贫营养性土壤，加之强化措施也不成熟，但由于土著微生物降解潜力大，越来越受到环保及科研工作者的关注.微生物修复石油污染土壤按菌种的不同，其特点和应用也不同，见表1.

表1 不同菌源微生物修复比较

2 强化土著微生物修复实验研究

2.1 供试土壤

本实验以四川遂宁射洪县一长期受某废弃油井污染土壤作为实验土壤.取样时，去表层土5cm，采用对角交叉五点取样法取表层土以下5～10cm处土壤，除杂过筛，混合均匀备用.经测定土壤中石油烃的质量分数为5.3%，有机碳23g/kg，硝态氮0.164g/kg，氨态氮0.38g/kg，溶出性磷0.042g/kg，水分为16.14%.

2.2 强化土著微生物修复方法

将采集备用的土壤样品用同规格底部带孔花盆分装，每盆装土样1kg，实验时设强化处理组和对照组.实验中N源、P源都是用双蒸水溶解，喷洒在供试土壤中拌匀，对照组用等量双蒸水代替喷洒于供试土壤.将处理组和对照组样品在30℃恒温箱内培养30d，每天补水量相同、搅拌1次.分别取第0、10、20、30d土样进行测试分析.

2.2.1 确定C/N

经土样分析，供试土壤中C/N约为42，强化处理以硫酸铵为N源，采用C/N分别为10，25，35进行实验测定［3］.

2.2.2 最佳氮源的选择

根据最佳C/N，以硫酸铵、硝酸铵、硝酸钠为N源，采用控制变量法来测定不同氮源(相同含氮量)，强化土著微生物对石油污染土壤中石油烃的降解效果，以确定最佳氮源.

2.2.3 最佳磷源的选择

选择最佳氮源，按确定的C/N，以磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠为磷源，进行强化处理，定期取土样测试分析，确定最佳磷源.

2.2.4 确定C∶N∶P

选择最佳氮源、磷源及确定的C/N，以不同的含磷量强化处理，定期取土样，测试分析确定C∶N∶P.

2.2.5 最佳强化条件下的修复效果

按最佳强化条件即最佳C∶N∶P，选择最佳C源、N源，强化处理，定期取样，测试分析强化土著微生物降解土壤中石油烃效果.

3 结果与讨论

3.1 C/N

经土样分析，供试土壤中C/N约为42，强化处理以硫酸铵为N源，采用C/N分别为10，25，35进行实验测定，结果见图1.

从图1分析可见，C/N不同，土著微生物对土壤中石油烃的降解效果不同.随着C/N的减小，即N含量的提高，土著微生物对石油烃的降解力提高.但C/N减小到一定值时，即N含量增大到一定值时，土著微生物对石油烃的降解力提高不明显.C/N为25时，土著微生物对石油烃降解效果最好，30d测定石油烃降解率为55.4%，较对照高出40.1%.因此选择C/N为25作为后面实验的最佳C/N.

图1 不同C/N强化土著微生物对土壤中石油烃的降解

图2 不同氮源强化土著微生物对土壤中石油烃降解

3.2 最佳氮源

不同的氮源对土著微生物强化修复石油污染土壤效果不同，以C/N为25，根据计算，外加N源为0.376g/kg土样，用硫酸铵(1.773g)、硝酸钠(2.283g)、硝酸铵(1.074g)作为不同氮源，N含量相同，加入处理组，定期取样，测定土著微生物对土壤中石油烃降解效果见图2.

由图2可知:C/N相同，选择不同的N源，强化土著微生物对土壤中石油烃的降解效果有别.由图2分析，在所选N源中，(NH4)2SO4强化效果最好，降解率达到55.4%，这也与有关研究一致［4］，但降解率都不很高，分析原因，也许跟没添加外加磷源有关.

3.3 最佳磷源

对供试污染土壤物理性质测定分析，该污染土壤中C/P=548，溶出性磷含量严重不足.因此按C/P =100设计，以(NH4)2SO4为最佳氮源，C/N=25，选择磷酸一氢钾(1.055g/kg)、磷酸二氢钾(0.825 g/kg)、磷酸一氢钠(0.861g/kg)为磷源，加磷量相同，进行强化处理，按规定取土样测试分析，确定最佳磷源.结果见图3.

由图3可知，供试土壤中添加不同磷源，土著微生物对石油烃的降解率都明显提高，表明在添加N源后，P源成了土著微生物生长代谢的限制性因子.由图3分析，在供试P源中，磷酸二氢钾强化效果最好，土著微生物对土壤中石油烃的降解率可达71.1%.

3.4 最佳C∶N∶P

选择(NH4)2SO4为最佳氮源、磷酸二氢钾为最佳磷源，C/N=25，C/P=100，C/P=150，C/P=200，C/P=400作不同的含磷量强化处理，定期取土样，测试分析以确定最佳C∶N∶P.结果见图4.

由图4知，在C/P较大时，随着C/P的减小，即磷含量的增多，土著微生物降解土壤中石油烃效果得到提高.但当C/P减小到一定时，降解效果改变不显著.当C/P=150时，强化土著微生物降解土壤中石油烃效果最好，达到73.3%;当C/P=100时，降解率为71.1%.因此，最佳C/P=150.由此推算出适合于本模拟实验系统的最佳C∶N∶P=150∶6∶1.本实验得到的C∶N∶P与有关的研究有差别［5］，分析原因一是供试条件不同，所用N、P源种类有别;二是本实验是以碳源为基础，实验探究确定的C∶N∶P，没有对N、P之间的相关性进行研究.

图3 不同磷源强化土著微生物对土壤中石油烃降解

图4 不同C/P强化土著微生物对土壤中石油烃降解

图5 最佳强化条件下土著微生物对石油烃的降解

3.5 最佳强化条件下土著微生物降解石油污染物效果

按C∶N∶P=150∶6∶1，向供试土样中加入硫酸铵(1.773 g)、磷酸二氢钾(0.487g)，作为强化处理，设对照组，定期取土样测定土著微生物对土壤中石油烃的降解效果，见图5.

由图5可知，供试土样按C∶N∶P=150∶6∶1，添加外N源硫酸铵、P源磷酸二氢钾强化处理后，土著微生物对土壤中石油烃的降解率明显提高，达73.3%，比对照组高出了58%，可见营养物质N、P是土著微生物降解土壤中的石油污染物的限制因子，合理添加N、P，对强化土著微生物降解石油污染物，起着重要的作用.

4 结论

本次实验以石油污染土壤为供试土壤，采用室内盆装模拟实验以及外加N源、P源强化土著微生物处理的方法，从几种土著微生物常用N、P源中选择了最佳N源为硫酸铵，最佳磷源为磷酸二氢钾，并实验确定了本模拟实验系统的C∶N∶P=150∶6∶1.在本模拟实验系统最佳强化条件下，土著微生物降解土壤中石油烃效果得到明显提高，30d其降解率最高可达73.3%，较对照高出了58%.

［1］ 杨雪莲，李凤梅，刘婉婷，等.高效石油降解菌的筛选及其降解特性［J］.农业环境科学学报，2011(1):32－35.

［2］ 陈立，张发旺，张琳，等.土著微生物修复石油污染地下水的研究［J］.南水北调与水利科技，2010(12):56－58.

［3］ 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(石油加工)，2013(2):353－357.

［4］ 刘虹，吴宇航，李志萍.激活土著微生物法修复石油烃污染土壤［J］.吉林化工学院学报，2012(7):60－63.

［5］ 林立宁，吴亚妍.微生物修复石油污染土壤营养平衡的研究［J］.环保科技，2010(1):38－41.

［责任编辑 王新奇］

Remediation and Strengthening of the Indigenous M icro-organism s in Petroleum-contam inated Soil

LIXiao－lou

(Department of Construction and Environmental Engineering，Sichuan Vocational Technology College，Suining 629000，China)

This paper analyzes themain features ofmicrobial remediation of petroleum－contaminated soil.With the petroleum－contaminated soil as the subject，themock indoor pot experiment is done bymeans of the applied N source，P sourcemethod for strengthening indigenousmicrobial treatment.The best N source and P source are chosen from several commonly used indigenousmicroorganisms.The experiment also determines the simulation system as C∶N∶P.Under themost favorable strengthening condition，the indigenous microbial degradation of petroleum hydrocarbon has shown significant improvements.Within 30 days，the degradation rate reaches 73.3%，58%higher than the comparison.

petroleum－contaminated soil;strengthening;indigenousmicro－organism

1008－5564(2015)01－0039－04

X53;S154.3

A

随着人们对于石油资源需求的大幅度提高以及石油开采活动的频繁进行，土壤石油污染形势严峻.石油污染物进入土壤，会破坏土壤中原有的生态平衡，影响土壤透气性，降低土壤的肥力和作物产量.土壤石油污染修复包括化学、物理、生物修复三种方法.化学修复、物理修复，成本较高，易引起二次污染，且传统的物理修复方法有时候也仅仅只是将污染物转移，并没有达到根除的效果.生物修复是一种利用微生物将土壤中石油污染物降解并回收的方法，具有高效性、根除性等优点，得到了现代社会的高度认可［1］.

2014－10－18

四川省教育厅重点项目(13ZA0036)

李晓楼(1974—)，男，四川遂宁人，四川职业技术学院建筑与环境工程系副教授，工程硕士，主要从事微生物应用研究.