石油污染对土壤微生物群落影响及石油降解菌的筛选鉴定

张宁

大庆华理生物技术股份有限公司， 黑龙江 大庆 163000

摘要：近年来，随着经济的快速发展，人们对石油原材料和石油产品的需求量迅速增加。然而，社会经济的发展导致了石油污染进一步扩大。石油在开采、运输、储存、加工和生产过程中，会泄漏到环境中并随着水体和大气循环进入土壤，进而破坏土壤的组成和结构，影响其通透性。石油是一种复杂的有机混合物，由各种极性和非极性的烷烃、环烷烃和芳香烃、胶质和沥青等物质组成。针对石油污染土壤修复，按处置地点可分为原位修复技术和异位修复技术两大类。本文重点对近年来国内外原位修复技术中的原位热脱附、原位高级氧化、气相抽提、生物通风、阴燃技术的应用研究进展进行了综述，分析了当前研究存在的问题，并对其发展方向做了展望。

关键词：石油污染；土壤微生物群落影响；石油降解菌；筛选鉴定

引言

石油烃－重金属复合污染土壤也日渐引起了国内外学者的高度重视。研究表明，不同年代开发的油井周围土壤中重金属有效态和全量随着油井运行时间的增长呈现增高的趋势。原油和钻井液中含有的重金属及油田开采区农业生产中化肥的施用，常导致土壤重金属浓度提高，致使油田开采区土壤呈现石油烃和重金属复合污染特征。土壤中有机污染物和重金属复合污染的交互作用常会产生不同的环境行为和环境效应。目前，有机－重金属复合污染的研究主要集中在农药、有机鳌合剂、石油烃及芳香类化合物与重金属之间的复合污染。石油生产、运输和应用，农业机具清洗或泄漏等途径都会产生石油烃与重金属复合污染。

1材料与方法

1.1试验材料

试验采用土壤为远离油井污染的清洁耕作层黄绵土，有机碳含量6.26mg/kg,pH值为8.11，土壤颗粒机械组成为小于0.002mm的黏粒占10.97%,0.002~0.05mm的粉粒占72.05%,0.05~2mm的砂粒占16.98%。供试原油为延长石油公司采自陕西安塞的原油，密度是0.858g/cm2，黏度系数为4.05mPa.s；柴油为普通商品油品，密度是0.854g/cm'，黏度系数为3.45mPa.s。

1.2模拟石油污染

实验设计3个处理组，石油质量分数分别为T1(3g/kg)、T2(6g/kg)、T3(12g/kg)，对照组CK(0g/kg)，按照土壤质量（15kg）称取石油于烧杯中，加入适量石油醚，使石油完全溶解后，混匀后置于塑料花盆中，加入1L水，静置24h，每盆横向定植5条新鲜芦苇根茎。培养60d后，采用抖根法收集芦苇根际土壤，一部分4C保存，用于土壤理化性质的测定，另一部分－20C保存，用于高通量测序。

2结果与分析

2.1对土壤水分特征曲线的影响

柴油和原油污染后土壤水分特征曲线分别见图1-2，从中可以看出，无论柴油还是原油污染土壤后，水分特征曲线都会出现下移的特点，说明在同一水势下，由于石油烃的污染，土壤含水量下降，且随着污染浓度的增加，含水量下降的更为剧烈。未受污染土壤饱和含水量为34.41%，柴油处理土壤后饱和含水量范围在32.40%~37.91%，平均值为33.63%，原油处.理下土壤饱和含水量在31.01%~35.07%，平均值为.32.52%；当土壤受到pF<1.50低吸力影响后，未污染土壤含水量降至33.75%.此时，柴油处理下土壤含水量平均值为30.72%，柴油污染浓度在100g/kg时含水量最低，仅29.03%，原油处理土壤含水量均值为29.23%，当原油污染浓度为50g/kg时含水量最低，为27.99%；当土壤受到pF=3.50的吸力后，未污染土壤的含水量为15.90%，柴油和原油处理土壤在200g/kg重度污染下达到最低，含水量分别为12.43%,10.47%;pF=4.18吸力下，未污染土壤含水量为10.89%，柴油处理中，污染为20g/kg时含水量达到最低，仅为8.48%,

2.2植物叶片叶缘系含重变化

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，叶绿素含量高低决定植物光合作用水平。叶绿素总量的变化通常与叶片的生理活性、植物对环境的适应性和抗逆性有关，是衡量叶片衰老的重要生理指标，也可以作为评价植物抗污染胁迫的一一个重要指标研究表明，Cd是一种强亲巯基（-SH）的重金属元素，Cd进入植物叶绿体后，可以与植物体内蛋白质上的空白巯基结合，或取代已与巯基结合位置上的Fe2+.Zn2+和Mg+，破坏叶绿体的结构和功能。即使环境中含有较低浓度的Cd，也会影响植物的养分吸收、光合作用，使植物体内代谢过程紊乱，生长发育受到抑制。不同处理条件下紫花苜蓿叶片总叶绿素含量均高于艾蒿，且表现出对照土壤〉Cd污染土壤〉石油烃污染土壤〉石油烃与重金属Cd复合污染土壤的现象，这说明石油烃与Cd复合污染对植物的胁迫作用大于单一污染。

2.3 土壤自身环境及营养元素对生物修复技术的制约

土壤的pH值、水分、温度及有机质含量影响着动植物的生长发育和新陈代谢。土壤中有机磷农药的消散是由土壤微生物的代谢活动介导的，pH值大于6.7的土壤才能保持这种降解能力，这是因为中性和弱碱性土壤更有利于降解菌发挥降解作用，而偏酸性土壤环境会降低一些微生物（尤其是细菌）的活性。温度也是影响微生物活性的重要因素，对石油烃有较好降解效果的红球菌TMP2的最佳生长温度为30℃，并且在10~30℃的温度范围内可降解相当数量的正构烷烃（C9~C24），但TMP2对姥鲛烷的降解速率在20℃时较高，在30℃时未观察到降解。一般认为利用降解菌进行的生物修复最佳温度范围为25~35℃，温度过高或过低均会导致微生物活性降低，影响降解菌的降解作用。

3讨论

与单一污染相比较，石油烃与Cd的复合污染会引起艾蒿和紫花苜蓿叶片相对电导率增大、叶绿素含量和植物净光合速率降低等现象，说明复合污染对植物的胁迫作用大于单一污染。植物修复可以有效强化石油烃与Cd复合污染土壤中污染物的去除，艾蒿抗重金属 Cd的污染胁迫的能力高于紫花苜蓿，其对于石油烃与Cd复合污染土壤具有较好的修复潜力。冻融作用在石油烃与重金属Cd复合污染土壤的植物修复方面未发挥出明显的协同作用，需要在后续研究中进一步研发调控措施改善污染土壤的植物生长环境因子。

结束语

单一的物理、化学和生物修复技术在应用过程中会因受到外界参数影响而导致修复效果难以满足实际修复需要，从而限制了其在工程领域的应用。目前，研究者们致力于研究成本较低、对环境污染较小的工艺技术，而联合修复技术通过结合不同技术之间的优点，弥补了单一技术的不足，近年来受到研究者的广泛关注。目前，针对石油烃污染土壤的修复已经形成了物理／化学、化学／生物、物理／生物等联合修复技术。虽然联合修复技术可以弥补单一技术的不足，但是在修复过程中可能会存在拮抗作用从而影响修复效果；此外，部分技术还处于实验室阶段，能否适应复杂环境还需要进一步研究。因此，未来还需要继续对不同联合技术加以研究，并加强现场修复工艺的研究，丰富其理论知识和实践经验，使联合修复技术能够广泛应用到实际污染土壤治理中。

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