石油污染土壤的微生物强化修复技术研究水平概述

石油污染土壤的微生物强化修复技术研究水平概述

石油污染土壤的微生物强化修复技术 研究水平概述

环工 吕长苓 2012309011

石油污染土壤的微生物强化修复技术研究水平概述

石油污染土壤现状堪忧就土壤而言，在油田的勘探、开采和油 品的储存、运输和使用过程中，污染土壤 的石油年均排放近1×105t,全国的油井据 不完全统计共有2×105口，污染土地面积平 均按照每口井为200~500m2计算，所产生的 油井污染土壤面积为8×107m2,这一数字仍 然还在不断攀升过程中。 据不完全统计，全国因使用含油污水灌 溉而导致土壤污染面积达9.3×103hm2,石 油污染土壤总面积则高达5×106 hm2。

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石油污染土壤危害石油进入土壤后造成严重的环境污染和生态破坏： 影响土壤的通透性，降低土壤质量； 阻碍植物根系的呼吸与吸收，引起根系腐烂，影响农作 物的根系生长； 使土壤有效氮、磷的含量减少，影响作物的营养吸收； 石油中的多环芳烃有致癌、致畸、致突变等作用，能通 过食物链在动、植物体内逐级富集，危及人类健康； 石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下井，进而污 染地下水。

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微生物修复技术1972年美国清除宾夕法尼亚州的Ambler管线泄 漏的汽油是史料所记载的微生物修复技术的首次应 用，初期规模很小，直到1989年，美国阿拉斯加海 域受到大面积石油污染以后，才首次大规模应用微 生物修复技术，可以说阿拉斯加海滩溢油的生物修 复是生物修复发展的里程碑。 石油污染土壤微生物修复技术具有速度快、消 耗少、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次 污染等显著优点，具有广阔的应用前景。

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利用微生物处理石油污染的土壤这一领域的 研究工作目前主要集中于以下几个方面：1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 营养物质的添加及量的配比 选择适当的电子受体 同生菌群的强化作用 基因工程菌(GEM)的开发 石油烃生物可降解性研究 吸附与扩散机制对生物降解过程的影响 表面活性剂对生物降解的强化作用 构建植物—微生物联合修复的生态修复

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1. 营养物质的添加及量的配比石油烃中含有大量的碳和氢，同时土 壤中存在各种无机盐，基本可以保证降解 过程中石油细菌对碳、氢及各种微量元素 的需求。氮、磷元素的缺乏是影响细菌生 长繁殖的主要原因。

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添加不同营养助剂对石油污染土壤生物修复 的影响 . 环境化学 . 2010年1期实验室条件下研究NPK复合肥、诺沃肥和腐 殖酸三种物质，不同配比添加对石油污染土壤的 生物修复效果。在60d的修复实验中,定期取样测 定土壤含油量、总异养菌数、石油烃降解菌数和 脱氢酶活性，并采用PCR-DGGE技术研究修复过 程中微生物多样性变化.

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结果表明，NPK肥的添加和NPK肥-诺沃肥腐殖酸复合添

加能够提高土壤中微生物的数量、 微生物多样性和脱氧酶活性。在含油量为 84,600mg· -1的土壤中，添加营养助剂的处理 kg 60d后石油烃降解率为31.3%-39.5%,不添加营 养助剂的石油烃降解率仅为3.5%。 NPK肥-诺沃肥-腐殖酸复合添加对石油烃的降 解率要高于NPK肥的单独添加(高8%),其原因可 能是诺沃肥-腐殖酸能够有效提高土著微生物的 活性，增加微生物的多样性，增强石油烃的降解.

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2. 选择适当的电子受体微生物的活性除了受到盐类营养物的限制 外，污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度 也影响着污染物生物降解的速度和程度。土壤中污染物氧化分解的最终电子受体有O2, H2O2和其他一些离子，它们的种类和浓度对于微生 物的活性有显著的影响。在微生物治理的石油污染 土壤中加入适量的H2O2,其中的一部分H2O2能直接 氧化烃类，另一部分使溶解氧的浓度上升，维持pH 值的稳定，增强微生物的活性。有研究表明电子受 体H2O2的累计加入量为12mg/g最适宜。

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3.同生菌群的强化作用研究发现混合培养菌的降解效果明显 高于单株培养菌。 赵硕伟(镇江市环境科学研究所) 、 沈嘉澍(南京农业大学生命科学学院)、 沈标(南京农业大学资源与环境科学学学 院). 复合菌群的构建及其对石油污染土壤 修复的研究 . 农业环境科学学 报.2011,30(8):1567-1572

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实验案例

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分析

由菌株1,菌株3(Rhodococcus sp)、菌株4 ( Gordonia sp)和菌株7 ( Pesudomonas sp )组成的菌 群在5d时间内对石油的降解率达到70%左右，远 高于任何一株单一菌株。产生这种协同作用可能 是由于这几株菌他们各自降解石油中的不同组分， 如菌株1,3有效降解C13-16的中长链正构烷烃，菌株 4对C26-32的超长链烷烃的降解效率较高，而菌株7 主要降解石油中的芳香烃。它们的生长底物之间 没有竞争性，所以能很好的协同生长。由于各不 同的菌株降解石油不同的组分，它们联合作用就 对石油具有很高的降解率。

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4.基因工程菌(GEM)的开发利用基因工程和细胞工程技术创造出具备新的代 谢途径的“超级微生物”,同时通过遗传学和分子生 物学对石油污染物作用下的微生物分子变异、微生物 种群变异等进行研究。

A.M.Charkrabarty经过研究发现，能降解芳烃、烷烃、 多环芳烃的细菌的降解基因位于质粒上，他根据质粒 容易传递的特性，将多种质粒嫁接到一种菌体内，构 成一菌多基因。因此，构建含有目的基因，具有较强 竞争力的基因工程菌(GEM)是现代环境生物技术的主要 目标之一。

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5.石油烃生物可降解性研究一方面研究各种化合物在各种微生物作用下的降解机理和途径，另一方面从化合物本身的化

学组成和结构上研究其影响生物降解的内在原因， 总结不同类型化合物生物降解难易的规律性，预 测化合物在环境中的滞留情况及其毒性，以便开

发出更有效的生物降解技术。

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一般认为，烃类化合物生物降解的难易 与其化学结构或碳原子数有关。 石油烃中的中长链饱和烃易于被微生物 利用，而短链烷烃和单环芳烃等难于降解； 对于多环短链烷烃等难于降解；而对于多 环芳烃类化合物，微生物对其降解能力随 环数的增多而减小。

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假单胞菌对不同烃的降解