石油污染土壤生物修复技术方案.docx

石油污染土壤生物修复技术方案 1、生物投加法 1.K高效微生物的投加 自然环境中存在可降解石油污染物的微生物，但其数量通常较低， 仅占微生物总量的0.1%。当土壤石油污染发生后，为实现环境的自我 修复，高浓度的石油污染物对土壤中能够耐受和利用石油组分的微生物 产生驯化和富集作用，可使石油降解微生物的数量升至1%~10%。然而 这一过程的启动相当漫长，而且土著种群往往并不具备降解所有石油组 分的能力。生物投加法通过投加高效石油降解微生物解决土著种群数量 不足、活性受抑制以及降解能力有限的问题。 用于投加的微生物包括土著微生物、外源微生物和基因工程菌。 Sidorov等将土著微生物投加到原油污染土壤中，修复2年后，去除了污 染土壤中78%的原油oMercer等针对ExxonValdez号溢油污染事件，将4 株不同假单胞菌的XYL、NAH、CAM、OCT质粒结合转移至同一菌株， 构建拥有多坯降解能力的超级细菌，该细菌可在几小时内分解60%的浮 油。与添加上述2种微生物不同的是，添加外源微生 物的有效性存在较 大争议。Venosa等［39］以风化的Alaska原油为碳 源测试了 10种不同 类型的商业菌剂对石油污染物的去除效果，结果表明，只有2种商业菌 剂对石油污染物的降解起促进作用。外源菌种只有既能够适应潮间带环 境，又能够与土著微生物竞争营养物质并且避免被原生动物捕食，才能 发挥其修复作用。因此，从石油污染土壤中筛选、驯化高效菌种和构建 菌群是提高其环境适应性和竞争性的有效方法。 1?2、固定化微生物的投加 为了克服高效微生物投加后，启动速度慢、对环境条件敏感及与土 著菌种竞争处于劣势等问题，可以利用固定化技术强化石油污染物的去 除。固定化载体能够为微生物提供良好的微环境，帮助其抵抗不利土壤 环境的侵害和土著微生物的竞争，提高其数量、活性及稳定性。另外，固 定化载体还可加大土壤的孔隙度，从而加强氧气的传质速率，最终提高石 油污染物的生物修复速率。 目前，固定化微生物的研究大多局限于实验室小试和中试水平，鲜见 有关现场应用的研究报道。Chen等利用海藻酸钙-活性炭包埋石油降解 菌群，结果表明固定化菌群对石油污染物的降解性能及环境适应性均显 著高于游离菌群。Chen等利用竹炭固定化柴油降解菌 Acinetobactervenetianus以加强其降解率，使柴油降解率从82%升至94%o 高祥兴利用聚乙烯醇、海藻酸钠及活性炭包埋固定石油降解菌 Marinobactersp.PY97S,并将该固定化菌剂用于黄岛溢油污染修复，结果表 明，该固定化菌剂在129d内能去除67%的原油，明显高于对照区的46%o 可见，固定化微生物技术可有效提高石油污染物的降解率。目前，有关 固定化微生物的研究主要集中在高效固定化载体和固定化方法的开发方 面。微生物固定化载体应具有环境友好、性能稳定、成本低廉、吸附性能 强等特点，纳米粒子具有明显的优势，是潜在的载体选择。固定化方法 应实现固定化微生物的高浓度、高活性、高稳定性等要求。 1?3、植物微生物的联合投加 植物与微生物联合用于石油污染物的生物修复，不仅可以增强彼此 对不良环境的抗逆性，还可以促进石油污染物的生物降解。利用植物-微 生物联合投加修复石油污染土壤己经成为近年来的研究热点。一方面， 植物为微生物提供了良好的生存环境，并为微生物的生长代 谢提供氧气 和共代谢生长基质仗□糖类、氨基酸等），促进了微生物对石油污染物的 降解；另一方面，微生物提高了植物对营养盐和水分的 获取性能，并能 降解石油污染物或改变其存在状态，降低其对植物的 毒性，同时微生物 还可以提高石油污染物的生物可利用性，便于植物的吸收转化。 刘继朝等利用盆栽试验研究了植物的添加对石油污染农田生物 修复 效果的影响，结果表明，修复120d后，植物-微生物联合投加对石油污 染物的降解率高于单独的微生物修复或植物修复，植物的添加能强化石 油污染物的微生物降解。目前，有关植物微生物联合投加的有效性研究 大多局限于实验室小试及中试水平，在实际土壤修复中的有效性还需进 一步验证。植物的生长代谢需要消耗大量的营养物质，因此营养物质的缺 乏可能是限制植物-微生物联合投加实际应用的主要因素。研究高效的氮、 磷营养缓释制剂是促进植物-微生物联合投加有效施用的一个策略。 2、生物刺激法 2 1、营养物质的投加 土壤石油污染发生时，石油为微生物的生长代谢提供了足够的碳 源，此时氮、磷浓度成为微生物生长的影响因子。氮、磷等营养物质的 缺乏会限制微生物的石油降解速率，但是当营养物质浓度过高时，又会 对微生物的生长产生毒害作用，从而限制微生物的石油降解速率。Xu 等利用缓释型肥料Osmocote (半透膜包裹无机水溶性氮、磷、钾)修复 石油污染海滩沉淀物，结果表明修复