石油污染生物修复研究

肖康

摘 要：对于现如今石油的大量的开采，石油泄漏的状况发生的几率持续升高，近期的几个的漏油事故，对于它们的后续处理非常关键，特别是如何恢复原先的生态环境，利用生物进行处理不失为一种环保的方式。文章较全面地介绍了环境中降解石油的生物、石油污染土壤、废水、海洋的生物修复技术以及影响石油污染生物修复的因素。

关键词：石油污染;土壤;废水;海洋;生物修复

随着石油的勘探开发和区域经济的不断发展，油田各处产生了大量的落地原油、油砂、岩屑、泥浆等固体废弃物，这些污染物可引起土壤和水理化性质的变化。由于石油的主要成分有烷烃、苯、甲苯、二甲苯等多种复杂芳香烃，这些物质毒性大，有的有致癌致突变作用，难以去除，而且会随着径流进入周围的流域和地下水，从而给油田及周围的生态环境带来了严重的环境问题。水和土壤作为人类赖以生存的主要自然资源，其生态环境的保护与治理己引起人们的普遍关注。近年来国内外在污染的修复研究方面取得了一定进展，其中生物修复技术被认为是生态环境保护领域最有价值和最具生命力的污染修复技术。

一、石油污染的来源与危害

海洋水体油污染主要来源于海底溢油、海上石油生产、海洋运输、大气输送、城市污染水排放等。其中自然来源约占92%，人类活动来源约占8%。而对环境影响最严重的是人类活动造成的突发性溢油事故。据联合国有关组织统计，每年海上油井井喷事故和油轮事故造成的溢油高达2.2×107t。大量石油瞬间溢出进入海洋环境，通过扩散、漂移等作用可对海洋生态环境以及社会造成严重破坏。

目前，我国油田区土壤污染面积约有4.8×1010m2，占油田开采区面积的20-30%。有的油田区长期积存未经处理的含油污泥为主的石油固体废物，堆放量超过300万t，成为油田区污染的主要来源。石油的开采、冶炼、使用和运输过程的污染和遗漏事故以及含油废水的排放、污水灌溉，各种石油制品的挥发、不完全燃烧物飘落等引起一系列土壤石油污染问题。

石油成品油中燃料油类对人体健康的危害有麻醉和窒息、化学性肺炎、皮炎等。如汽油为麻醉性毒物，急性中毒可引起中樞神经系统和呼吸系统损害。石油污染物进入海洋环境会对水生生物的生长、繁殖以及整个生态系统发生巨大的影响。污染物中的毒性化合物可以改变细胞活性，使藻类等浮游生物急性中毒死亡。当海洋中石油浓度在10-4～10-3mg/L时，可以对鱼卵和鱼类的早期发育产生影响。而石油的涂敷作用会导致大量的鸟类死亡。

二、石油污染土壤生物修复研究方法

1.微生物修复技术。微生物修复技术是微生物起主导作用，即在人为强化的条件下，用自然环境中的土著微生物或人为投加外源微生物的代谢活动，对环境中的石油污染物进行转化、降解与去除的方法。发达国家于20世纪80年代就开展了这方面的研究，我国在20世纪90年代也开始了这方面的研究工作。用于生物修复的微生物有3类：土著微生物、外来微生物和基因工程菌。自然界中降解烃类的微生物约占微生物群落总数的1%，而当石油污染物存在时，这个比例可增加到10%141。据Bull等嘲对全球不完全统计，己描述的真菌种为69000个，占总数的5%，细菌种为4760个，占12%，病毒种为5000个，占4%。可以降解石油污染物的细菌有;气单胞菌属、芽胞杆菌属、拜叶林克氏菌属、棒状杆菌属）、蓝细菌属、黄杆菌属、微球杆菌属）、分枝杆菌属、诺卡氏菌属、假单胞菌属、红球菌属和弧菌属等。最常见的降解石油的真菌有木霉属、青霉属、曲霉属、森田属等。微生物（细菌和真菌）降解多环芳烃复合物依赖于酶的活性，细菌产生双加氧酶，加双氧原子到苯环上，形成过氧化物，然后氧化为顺式二醇，脱氢产生酚;真菌产生单加氧酶，加氧原子到苯环上，形成环氧化物，然后加入H20，产生反式二醇和酚。微生物修复的成本低，对环境的影响小，处理形式多样，可进行原位、异位及原位一异位联合修复，操作简单.不破坏土壤环境。但易受微生物对PAHs同化代谢能力、PAHs的性质（生物可利用性）及降解环境条件的跟制。按修复地点的不同，微生物修复技术主要分为两类：原位微生物修复和异位微生物修复。

2.植物修复技术。植物主要通过两种途径去除土壤中石油类有机污染物：植物直接吸收和降解;植物释放分泌物和酶，刺激根区微生物活性和生物转化作用。

（1）直接吸收与降解

①植物吸收是指植物直接吸收污染物并在植物组织中积累非植物毒性的代谢物。其机理是植物利用根系吸收土壤和水中的污染物，整个吸收过程包括植物根表面的吸收，根表面细胞膜上的转运系统将污染物由表面向细胞内的主动运输以及污染物在植物体内的转运和运输等生化和物理过程，最后将污染物富积于植物体内。在植物根系对多环芳烃吸收的研究中发现，根系的不同会影响植物对多环芳烃的吸收。凌婉婷等研究了二十种植物根对土壤中多环芳烃菲、芘的吸收作用，得出不同植物根中菲、芘的含量和根系富集系数与根的脂肪含量呈显著正相关，而与根含水量关系不显著。

②植物降解，即植物本身通过体内的新陈代谢作用将所吸收的污染物在体内分解为简单的小分子如CO2和H2O，或转化为无毒或毒性微弱形态的过程。徐端平等通过对禾本科植物高粱和玉米对石油污染土壤修复作用的研究，认为降解方式主要为：1）体内酶氧化降解作用;2）同化污染物;3）植物体内羟基化。

（2）释放分泌物并刺激生物转化作用。植物根际是植物—土壤—微生物与环境条件相互作用的场所植物根系在吸收水分、矿营养的同时也向根系周围土壤环境释放各种分泌物质。这些分泌物为根系微生物生长提供有机碳源，有些也是微生物共代谢的基质，根系的输水性能也为微生物生长提供了更为适宜的温度环境，并且根系巨大的表面积也是微生物的寄宿之处。这些因素刺激着某些微生物和土壤动物在根系周围大量繁殖和生长，有时可使根系圈内土壤动物和微生物量达到圈外的几十甚至上百倍。在石油污染区，植物根系圈内土壤中微生物数量往往会显著增加，分解消耗石油。

三、结语

生物降解石油作为一种高效率、低成本、无污染的生物治理技术，适应我国的国情，也是增加可利用耕地面积的有效途径。在石油污染土壤的治理过程中。应综合考虑经济效益、社会效益和环境效益，进一步完善生物修复技术。注意生物修复方法与传统方法的有机结合，发挥各自优点，使石油污染土壤修复过程成为一个有机整体，达到系统化、最优化和成熟化。

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