植物—微生物联合修复含油污泥污染土壤中的多环芳烃分析

和晶亮

【摘 要】油气田污泥是油气田开发过程中主要的污染物之一，如果油气田污泥不能得到有效的处理，将会严重影响到周围的环境，造成土壤石油烃超标，植被遭到破坏，生态环境受到严重影响。本文以油污泥作为研究对象，对土壤中产生的多环芳烃进行重点分析，探究使用植物-微生物联合生产处理工艺修复油污泥污染，改善土壤环境。

【关键词】油污泥；土壤；多环芳烃；生物修复

中图分类号： TP212 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）30-0103-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.044

Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil contaminated with oily sludge jointly remedied by plant-microorganism

HE Jing-liang

（Henan University of Engineering， Zhengzhou Henan 451191， China）

【Abstract】the oil sludge is one of the main pollutants in the process of oil and gas field development， if the oil sludge can not get effective treatment， will seriously affect the surrounding environment， soil petroleum hydrocarbon， vegetation destruction， the ecological environment is severely affected. As the research object， based on the oil sludge on the soil of polycyclic aromatic hydrocarbons， focus on analysis， to explore the use of plants - joint production process to repair the sludge oil pollution， improve the soil environment.

【Key words】Oily sludge； Soil； Polycyclic aromatic hydrocarbons； Bioremediation

原油中混入泥土后，油分不能回收，且對环境造成一定污染的混合物就是造成油污泥的主要原因，含油污泥是在石油炼制过程中产生的，污泥中有毒性，有大量的矿物质以及重金属，如果不能合理对油污泥进行处理，将会对自然界的土壤造成极大的危害，影响人类的生活环境。多环芳烃是油污泥中主要的污染物之一，不仅会影响土壤的正常生态系统，还会破坏土壤的生长质量，当多环芳烃有机污染物进入到农田系统后，在动物体中集聚，动物体内有致癌的污染物，通过食物传递到人类的生活，严重威胁人类的身体健康。因此，我国将油污泥列入了国家废球无名单中，并对油污泥的排放有着严格的控制。本研究对多环芳烃展开分析，研究生物修复的技术，为修复油污泥土壤提供技术保障。

1 含油污泥的来源

在原有开采过程中，产生的含油污泥主要是因为地面处理不当导致的，含油污泥如果加上投放净水剂产生的絮体含油量非常高，且粘度较大，会严重影响到原有的质量，导致排污困难；油田运输时，经过油罐、污水罐挥着其他生产作业会产生油污泥；炼油厂也会产生油污泥，对污水进行处理时，隔油池底泥中的含油率在15%左右，含水率在80%左右，伴有一定污染物。含油污泥不仅会占用我们的土地资源，同时会对我们的空气、土壤以及水资源造成严重的污染，含油污泥中的油体一旦挥发会造成总烃超标，散落的含油污泥会污染地表水，使水中的COD超标；大量的原有会造成土壤超标，植被破坏，生态恶化。如果不对此加以管理，会造成资源的严重浪费，对人体的健康造成极大的威胁。因此，不管是从环境保护的角度出发，还是节约能源的角度出发，亦或者是从国家规定的相关法律出发，都需要对含油污泥进行处理，对含油污泥中的有资源进行合理利用，对含油污泥中的污染物进行无污染处理，是一个迫在眉睫的社会性问题。

2 油污泥污染土壤中的多环芳烃分析方法

2.1 前处理方法

根据多环芳烃疏水性强、沉淀物系数高的特点，提出适用于多环芳烃的处理方法。索氏提取（SE）是从土壤、底泥等固相中提取多环芳烃最常用的一种方法，不需要特殊的仪器作为辅助。索氏萃取法对固体进行萃取，将固件物体装在提取器中，将其与装有溶剂的圆底烧瓶相互连接，对圆底烧瓶进行加热，溶剂沸腾后通过提取器的支管将冷凝后的气体进行提取，当溶剂面超过支管的顶端，将溶剂吸回烧瓶中，进而提取部分的物质。反复重复实验的过程，将萃取的物质都集中到烧瓶中用于完成多环芳烃的提取；超声萃取的方式非常简单，通过超声波产生的空化效应加速萃取，得到有机溶剂；加速溶剂萃取需要在温度与压力的共同影响下，加速溶解，提高提取速度；微波辅助萃取应用在无极和有机萃取中，萃取速度快，效率高；超临界流体萃取以超临界条件下的流体最为溶剂，通过流体的特性实现分离，对人体伤害小，速度较快，能够提取到较好的物质。

2.2 测定方法

气相色谱-氢火焰离子化检测器是一种较为常用的检测仪器，具有较高的灵敏性，为了缩短样品的时间，需要根据沸点设置合适的温度，使组分之前能够在最佳的温度下完成洗脱，对于多环芳烃而言，使用氢火焰离子化检测方法适用于四环以下的检测；高效液相色谱发展迅速，被逐渐应用在了多环芳烃的检测中，开发出了占有的分析柱，并在液相流动相上进行选择相应的体系，荧光检测器比紫外-可见光的灵敏度高，因此，使用荧光检测器检测多环芳烃更合适；质谱法用于复杂的鉴定，具有较高的灵敏性，能够对不同组分进行精准定位，结果准确，效果良好，应用广泛。为了提高仪器的灵敏度，消除干扰，质谱仪单独使用的效果不好，需要结合气相色谱仪，对多环芳烃进行全方位的扫描，选择合适的检测模式进行测量，满足有机污染物的相关要求。

3 植物-微生物联合修复含油污泥污染的土壤中的多环芳烃

上个实际中旬，人们对耐重金属机理进行了研究，使用的就是植物修复技术，它是一种需要利用太阳能动力进行原位处理的一种绿色环保技术，削减污染物的环境，去除植物中的有机物，通过吸收、降解的方式将污染物剔除，费用低，对环境污染小，具有可持续发展的现实意义。在油泥污中，危害比较大的就是多环芳烃，多环芳烃中的降解效果与石油中生物接触有关，但是因为油的疏水性以及挥发性的原因，使微生物之间不能充分融合，影响生物降解效果。微生物在油/水范围内活动，分解的程度直接影响微生物的活动，直接影响微生物对石油烃的降解效果。通过植物-微生物联合修复油污泥污染土壤，选择耐用性较好的材料，将植物与微生物两者的材料进行结合，对表面活性剂进行测定，通过测定总油与多环芳烃的浓度，比较污染物降解率的速度与不同之处。

3.1 实验仪器

一台全自动张力测定仪、一台红外光度测油仪、一台火焰光度计。

3.2 实验方法

首先对表面活性剂产生菌进行测定，从一支斜面试管中抽取一环芳烃放到三角瓶中，在22摄氏度的温度下培养将近18小时；使用5ml的移液枪从培养基中取出2ml的发酵液到三角瓶中，在不同的时间段内取出液体放入冷库中进行测量。以未接种培养液作为对比，测定吸光度。在测定生产线时，采用表面张力法进行测定，观察微生物在培养过程中活性剂的变化。将油泥污染严重的水稻通过不同的方式进行处理，并对比前后的结果。对高羊茅进行接菌时，从种子液中取出适量的液体放在培养液中，使用无菌术将离心管中的菌体倒入接菌处理的盆中。首先测试修复前后的土样含量，通过提取、净化的方式进行测试，取出冷冻后的样品，并将其置于离心管中，并加入适量的四氯化碳，晃动一分钟使两种物体融合，然后將离心管放入超声波水浴中，摇匀，将总油提炼出。总油提取出之后开始进行净化，取出干燥的弗罗里硅土，将其装到玻璃窗层中，轻轻敲打，添加适量的无水硫酸钠，操作完成后将提取液净化，取适量的萃取液测定总油含量。

3.3 结果与讨论

微生物强化植物修复油污污染的土壤实验中，植物选择的材料要选择耐用性强的高羊茅，设计以高羊茅为核心的油泥污土壤修复技术。经过120d的植物-微生物联合修复与其他的处理方法相比，菌S-B与D5A强化植物修复处理的土壤总多环芳烃有所下降，下降最为明显的就是苯并芘含量，因为苯并芘具有较强的致癌性，对人体有一定的伤害。不同类型的多环芳烃性质有所差异，通常情况下多环芳烃的溶解性会随着苯环数量的增加而发生变化，且毒性也会随之改变。在B（a）P是多环芳烃中毒性最强的一种物质，致癌性特别高，是我国明文规定优先控制的一种污染物之一。S-B产生的活性剂，如果达到一定的浓度，B（a）P的溶解度就会增加。

为了得出强化植物修复油泥污染土壤的实验效果，以实验的形式，对表面活性剂产生的菌产表面活性剂进行了测试。表面活性剂的产生菌为假单胞菌，说明菌株产生的活性剂稳定性较高，对经过严重油泥污染的土壤进行修复，在根际促生菌和表面活性剂的基础上，选择D5A与S-B进行试验，研究植物微生物联合作用下对受油泥污染的修复效果。试验证明，采用S-B和D5A效果良好。S-B和D5A强化植物修复处理土壤中，多环芳烃的降解率达到了60%，苯并芘含量也得到了明显下降，苯并芘含量降解达到了57.2%。试验分析，不同植物不接菌的对照处理效果明显，对植物方面的生物量进行了测量，得到的结果为，在高羊茅中加入S-B比加入D5A达到的降解率大。使用S-B进行处理比单独通过高羊茅进行处理差异显著，说明植物与微生物之间存在一种互利共存的关系，高羊茅与S-B联合修复油泥污染土壤能力是最具有研究意义的植物-微生物联合修复方式。

4 结束语

油泥污染问题严峻，威胁到我们赖以生存的环境，对油泥污染土壤进行修复是目前的首要任务。在众多的修复技术中，生物修复最被看好，效果好、成本低，不会对环境造成二次污染。植物-微生物联合修复的方式对油污泥污染土壤进行修复，植物选择高羊毛，微生物选择假单胞菌S-B，将两种方法进行联合，结果显示油污泥土壤修复效果良好。

【参考文献】

[1]孙剑英.含油污泥污染土壤中多环芳烃测定方法及植物—微生物联合修复机制研究[D].南京师范大学，2012.

[2]沈源源.多环芳烃污染土壤的植物-微生物联合修复效应[D].南京农业大学，2010.