石油污染土壤微生物修复技术

程浩 刘海涛 范海波

陕西省土地工程建设集团宝鸡分公司 陕西 西安 710000

石油是指气态、液态和固态的烃类混合物。石油又分为原油、天然气、天然气液及天然焦油等不同形式，通常情况下又会把“石油”定义为“原油”[1]。近些年来，石油行业迅猛发展，石油在开采、运输、加工等过程中不可避免会发生泄漏，例如原油遗撒、含油污水违规排放等。石油污染会对自然环境如海洋、陆地等造成破坏。其中，土壤作为自然界的一部分，其调节功能、农作物生产、动植物栖息地功能等方面不容小觑。而石油污染会对土壤环境造成严重的影响。已有研究证实，石油污染不仅会对土壤造成严重的破坏，且石油污染产生的有害物质会经由植物的生长作用进入植物中，经食物链被人体所吸收，从而危害人的身体健康。因此石油污染土壤修复工作刻不容缓。

目前，石油污染土壤修复技术尚处于发展阶段，常用的有物理、化学和生物修复方式。但相较于前两种方式，生物法在成本投入和修复效率等方面优势明显，已获得了广泛的应用，同时，石油污染的技术方法也在与时俱进不断创新。本文从石油污染土壤的危害及常见的修复方法出发，重点分析了石油污染土壤修复技术中的微生物技术，以期为我国的石油污染土壤修复工作提供技术支持。

一、石油污染土壤的危害

众所周知，石油具有含碳量高、有机物质丰富、疏水性极强、黏滞系数比较高、石油的密度更是小于水的密度等特性。石油在原油开采、储藏运输及加工过程中会出现泄漏问题，对周围的地下水或土壤造成或多或少的破坏。对土壤而言，当受到石油污染时，会对土壤的物理、化学还是生物学方面都会产生严重的影响，抑制植物的生长发育和危害人类的生命安全[2]。由于石油的污染物有疏水性，密度小，黏着力更强等特点，就导致石油污染物会与土壤微粒粘起来，土壤的孔道会发生堵塞，严重影响了土壤的通气透水相关能力；而且石油泄漏到土壤中还能继续渗透和侵蚀到土层中，促使土壤的整体结构发生改变，土壤产生盐渍化和板结化的机会增多；同时石油污染会使土壤整体的含水率发生极速降低，土壤持水和供水能力远远低于正常水平，这对于干旱半干旱地区农作物的相关生长发育是一个致命的打击；石油进入土壤也会导致土壤中存在的有效态氮的含量和有效态磷的含量逐渐降低，严重影响了土壤中的微生物进行生长和繁殖，微生物的整体群落结构也会随之而进行调整和改变，破坏了整个土壤环境的生态平衡。

二、常见的石油污染土壤恢复技术

（一）利用物理法进行石油污染土壤恢复

1、采用焚烧法进行石油污染的土壤恢复：可以通过使用焚烧炉和一些热解设备在高温中把石油污染的土壤进行消解工作。该技术能够把污染物中的大多数有害物质去除，效果不错，但是焚烧法需要投入的成本教高，投资更多，更加适用被石油污染严重和污染面积较小的石油污染土壤的恢复工作中，利用该方法还要求温度必须保持在815℃~1200 ℃之间，而且一些污泥进行焚烧时还要添加助燃剂如柴油或污油去辅助进行燃烧，虽然会产生巨大的热量，但是这些热量并不能回收和二次利用，在焚烧时会产生空气污染如大量灰尘，导致对焚烧装置的利用率偏低[3]。

2、采用固化法进行石油污染的土壤恢复：该技术是应用惰性材料如水泥、黏土等一些固化材料把石油污染的土壤进行单独的固化或者包覆隔离起来，减少对环境的危害作用，保证运输安全和处置安全的处理方法。适用于对一些危险废物、放射性废物的处置工作中。固化法操作简单且成本较低，但不能用于长期治理，多适用于需要进行紧急处理的石油土壤污染。

3、采用换土法进行石油污染的土壤恢复：可以把受到污染的土壤采用没有受到污染的土壤进行替换和将污染物的浓度进行稀释的方法。

（二）利用化学法进行石油污染土壤恢复

采用萃取法进行石油污染的土壤恢复：指采用有机溶剂萃取出土壤中含有的石油污染物。多数适用于泥沙多、颗粒小和含油率 10%~20%的钻井岩屑的含油污泥处理工作中，该技术的脱油率能够达到90%，但是需要消耗的能源多、投入的成本高、对萃取剂的使用量特别大等特点，可以应用到石油污染浓度高的土壤的回收原油的工作中[4]。

采用土壤洗剂法进行石油污染的土壤恢复：指把污染物利用添加一些表面活性剂、酸或碱的水溶液进行充分混合，在适合的温度下污染的土壤进行旋转和热洗。多数用于大规模的污染区域治理工作中，但是整套的操作流程比较复杂、对于设备的使用量比较大、消耗的能源多、费用比较高、容易造成二次污染等。

（三）采用生物修复法进行石油污染土壤恢复

指对利用植物和微生物对污染物进行一些吸收、转化等工作，把污染物进行清除的技术方法。采用该技术方法可以在不破坏土壤原本生态结构和不影响植物的生长发育前提下对石油污染的土壤进行恢复工作，而且整个污染物的转化过程只需要常温常压下利用酶促反应就可以有效的进行，促使全部的处理过程消耗的能源更少、投入的成本更低，方法简单等，也让利用微生物技术进行土壤微生物恢复工作成为最有前景的技术手段之一。工作原理是石油污染物进入到降解微生物的细胞膜后，通过三种同化作用好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵作用进行降解。通常情况下，要充分利用好生物对石油污染物的降解作用，向受到石油污染的土壤中添加植物或者微生物。

三、土壤污染的微生物恢复技术

采用投菌法进行微生物恢复：指向被污染的土壤投放外源的高效降解菌和提供微生物生长所需要的一系列营养，包括大量的常量营养元素和一些微量的营养元素。常量营养元素主要有氮、磷、硫、钙、镁、铁等，而且氮和磷更是利用土壤微生物进行治理相关系统中最为重要的营养元素。

采用生物培养法进行微生物恢复：指需要定期向污染的土壤中投放营养和氧，来满足被污染的环境中存在的降解菌的生存条件，逐渐提高土著微生物的代谢能力，最终将污染物彻底消除，而且由于土著微生物是已经充分地适应了土壤中污染物的存在，所以人工添加的外源微生物是不会与土著微生物产生竞争关系，但需要注意的是只有在现存微生物已经根本不能降解污染物的前提下在引入外源微生物，以防留下任何破坏环境安全的隐患。

采用生物通气法进行微生物恢复：指在被污染的土壤上打出至少两口井，还要安装鼓风机和抽真空机，把外界空气强进排入到被污染的土壤中，然后在进行抽出的一种强迫氧化的微生物降解方法。而且在通入空气时，可以选择添加适量的氨气，确保能够为土壤中的降解菌提供基本所需要的氮素营养前提下，也能够增加微生物降解的能力。但是该技术方法在操作过程中会受到不同土壤结构的影响，如果遇到不合适的土壤结构就会导致外界提供的氧气和营养元素还没有到指定的污染区域之前就全部被损耗，所以这种方法适用于具有多孔结构的石油土壤污染的恢复工作中。

采用土壤耕作法进行微生物恢复：指采用耕作机械，定期把污染物与营养物、细菌和空气进行接触，使上部处理带能够处于良好的好氧状态。而且该方法可以节约成本，更加适用于石油工业废物和污泥的处理工作，挥发性有机物有可能造成空气污染，导致了难降解物质会缓慢积累，从而增加了土壤的毒性，不能保证治理好土壤环境的安全性。

采用土壤堆腐法进行微生物恢复：是一种和土壤耕作法进行微生物恢复类似的技术手段，区别是该方法添加了土壤调理剂为微生物的生长繁殖和石油污染物进行降解提供了能量。固体调理剂可以是干草、刘割草、树叶、木屑、麦秆或肥料等等，加入土壤调理剂不仅仅提高了土壤的渗透能力，还能增加氧的运输能力，更好的改良了土壤的质地，营造一个微生物种群去提供相应的能量来源。与此同时，该方法还能够减少石油污染土壤的处理时间，通常情况下是需要1~4个月。

采用预制床法进行微生物恢复：指通过在不泄漏的平台上进行铺石子和沙子，把已被污染的土壤在大约15~30cm的厚度上及逆行平铺，再添加一定的营养物和水，也可以选择添加一些表面活性剂等物质，经常的翻动土壤来不断的补充氧气，满足好土壤中微生物的生长繁殖需要。但在整个处理过程中流出的渗滤液，需要回灌到该土层，确保彻底清除污染物。

结束语

石油污染土壤这个问题已经对整个国家乃至全球范围的生态环境、经济发展和社会进步带来了严重的不良影响，因此处理好石油污染土壤环境情况刻不容缓，无论是国家还是人民群众都要充分认识到问题的严重性，加大对石油污染土壤的研究工作力度。而且要时刻牢记国家对生态环境建设和保护的决心，保护好地球这个人类赖以生存的地方，让石油产品在满足人类生产生活的需求基础上，更不会对环境造成污染，这就需要因地制宜，选择适合当地的污染土壤的治理方法。