油田區(qū)石油污染土壤的生物修復及不同修復方法的比較.pdf

1、石油是當今人類社會重要的能源,土壤的石油污染是世界范圍內(nèi)的重大環(huán)境問題。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展,土壤石油污染呈現(xiàn)逐年累積加重的態(tài)勢,開發(fā)適合我國國情的土壤石油污染控制與修復技術(shù)已刻不容緩。
　　 長期的石油開采活動造成油田區(qū)土壤受到的石油污染呈現(xiàn)程度深、范圍廣的特點,對大面積的油田區(qū)土壤進行修復亟待開發(fā)高效且廉價的修復方法和技術(shù)。利用微生物降解作用來實現(xiàn)和恢復石油污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的生物修復技術(shù),與物理化學技術(shù)相比具有成本低、無二

2、次污染的優(yōu)點,已經(jīng)成為國內(nèi)外土壤修復技術(shù)研究的熱點。本論文在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上,以我國山東省勝利油田污染土壤為修復對象,綜合考慮影響生物修復效果的各種因素,構(gòu)建廉價、高效的生物修復營養(yǎng)助劑和菌制劑,并在實驗室內(nèi)進行模擬原位修復研究,取得的主要結(jié)論如下:
　　 1)基于應(yīng)用生物刺激對油田區(qū)土壤進行生物修復,構(gòu)建了由NPK肥、諾沃肥和褐煤粉三部分構(gòu)成的營養(yǎng)助劑。其中NPK肥用于提供土壤中缺乏的N、P元素調(diào)節(jié)土壤的C、N比;諾沃

3、肥是酶發(fā)酵工業(yè)的廢棄物,可提供微生物容易利用的碳源等營養(yǎng)元素;褐煤粉富含腐殖酸可調(diào)節(jié)使用諾沃肥帶來的或土壤本身具有的堿性,并對污染物起到增溶作用。與傳統(tǒng)的僅添加NPK肥對土壤的修復效果相比,該營養(yǎng)助劑可顯著提高土壤中微生物的數(shù)量和活性,改善土壤中微生物的多樣性,從而顯著增強了土壤中石油烴的降解。在營養(yǎng)助劑的構(gòu)成中,諾沃肥.褐煤粉的兩個添加濃度(5％和10%)在本研究中對石油烴的降解率未見明顯差別,且對于土壤中微生物數(shù)量、脫氫酶活性的影響

4、都無明顯差別。在未來的修復工作中,可選擇5%的低濃度在達到同樣修復效果的同時還可以節(jié)約成本。本營養(yǎng)助劑的三個成分,均屬于能夠大量獲得且廉價的材料,其中的諾沃肥更是可以免費獲得的工業(yè)廢棄物,因而本營養(yǎng)助劑在大面積的石油污染土壤修復中,具有良好的應(yīng)用前景。
　　 2)基于應(yīng)用生物強化對油田區(qū)土壤中難降解污染物(如芳香烴組分、PAHs等)能有更好的去除,從細菌、真菌協(xié)同作用機理出發(fā),構(gòu)建了由三種細菌和一種真菌組成的細菌-酵母菌混合菌群

5、,并將該混合菌吸附在褐煤粉-諾沃肥上,制成細菌-酵母菌菌制劑。將該菌制劑應(yīng)用到油田區(qū)土壤的生物修復中發(fā)現(xiàn),菌劑的添加雖然不能使土壤中TPH的降解率進一步增強,但卻能夠在修復后期使土壤中依舊保持較高的微生物數(shù)量,且能夠顯著增強對土壤中芳香烴組分和16種PAHs的降解。
　　 3)在修復實驗中對各類修復方式下土壤中污染物、微生物和土壤環(huán)境三方面各因素的變化進行測試,對得到的數(shù)據(jù)結(jié)果進行數(shù)理統(tǒng)計和分析,探究了各修復方式對修復效果產(chǎn)生差

6、異的原因和對修復影響的差異性和共同性。
　　 顯著性差異分析表明,添加富含腐殖酸的褐煤粉對土壤溶液的表面張力影響不顯著,也不能夠顯著影響土壤中TPH的降解率。諾沃肥的添加可以顯著增強微生物的數(shù)量和酶活性,是導致營養(yǎng)助劑對土壤中TPH降解率提高的主要因素。生物強化對TPH的降解率低于生物刺激,其原因是外來菌與土著菌存在競爭作用,致使菌劑添加的土壤中酶活性的降低和微生物多樣性的減少。生物強化對芳香烴和PAHs的降解率顯著高于生物刺激

7、,其原因可能是添加的細菌與酵母菌可通過協(xié)同作用對這類難降解污染物進行了降解。
　　 應(yīng)用典型相關(guān)分析研究各修復方式的共同性發(fā)現(xiàn),修復效果較好的生物刺激和生物強化四個處理中,土壤中總石油烴和飽和烴的降解狀況主要與總異養(yǎng)菌數(shù)、脫氫酶活性、酯酶活性以及土壤中氮的含量有關(guān)。土壤中芳香烴組分的降解狀況主要與石油烴降解菌數(shù)和脫氫酶活性相關(guān)。
　　 4)對各生物修復方式修復后土壤的生物毒性進行測試后發(fā)現(xiàn),生物刺激和生物強化由于能夠?qū)ν?/p>

8、壤中石油烴進行有效去除,因而修復后土壤對發(fā)光菌和小麥的抑制影響都有顯著降低。細菌-酵母菌菌劑由于對土壤中芳香烴組分和多環(huán)芳烴的去除好于營養(yǎng)助劑,因而菌劑修復后土壤對發(fā)光菌的毒性要明顯低于營養(yǎng)助劑。與土壤中TPH含量相比,土壤16種PAHs的含量與土壤對發(fā)光菌的毒性具有更為顯著的相關(guān)性。從修復后土壤生物毒性的大小來對各生物修復方式的優(yōu)劣進行評估,應(yīng)用菌劑進行修復后的土壤生物毒性最小,因而取得的修復效果最好。
　　 5)通過比較生物