籍國(guó)東(InsituBioremediationoftheSoilContaminatedbyPetroleumHydrocarbons)石油污染土壤現(xiàn)場(chǎng)生物修復(fù)研究籍國(guó)東(InsituBioremediationof1當(dāng)今世界,石油已成為人類最主要的能源之一，大量的石油及其加工品進(jìn)入土壤，造成土壤的石油污染，給人類乃至整個(gè)生物圈帶來(lái)危害，從而成為世界性的環(huán)境問(wèn)題。在對(duì)石油污染治理的研究中，生物修復(fù)作為一項(xiàng)潛在的高效、低成本的清潔技術(shù)正日益受到重視。近十余年來(lái)，國(guó)際上對(duì)生物修復(fù)的研究更加活躍，有些國(guó)家已將此技術(shù)用于污染土壤的實(shí)際修復(fù)，并取得了顯著的成果。

前言當(dāng)今世界,石油已成為人類最主要的能源之一，大量的2是指原油和石油產(chǎn)品在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及使用過(guò)程中，進(jìn)入到土壤環(huán)境，其數(shù)量和速度超過(guò)土壤的自凈作用的速度，打破了它在土壤環(huán)境中的自然動(dòng)態(tài)平衡，使其累積過(guò)程占據(jù)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致土壤環(huán)境正常功能的失調(diào)和土壤質(zhì)量的下降，并通過(guò)食物鏈，最終影響到人類健康的現(xiàn)象。1.土壤的石油污染是指原油和石油產(chǎn)品在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及使用過(guò)31.1土壤石油污染來(lái)源主要包括

溢油和泄漏；污水灌溉；油頁(yè)巖礦渣堆放；大氣沉降；藥劑等的施用。1.1土壤石油污染來(lái)源主要包括

溢油和泄漏；41.2石油污染土壤的影響危害

對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響；對(duì)土壤微生物的影響；對(duì)土壤酶的影響；對(duì)農(nóng)作物的影響。1.2石油污染土壤的影響危害

對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響；5國(guó)際上對(duì)生物修復(fù)的研究十分活躍，有些國(guó)家已將此技術(shù)用于污染土壤的實(shí)際修復(fù)，其中生物修復(fù)在治理有機(jī)污染土壤方面發(fā)展很快，其關(guān)注的焦點(diǎn)是污染的現(xiàn)場(chǎng)，而該類技術(shù)都以生物修復(fù)(bioremediation，也稱為生物補(bǔ)救)這一術(shù)語(yǔ)為核心展開。

2生物修復(fù)國(guó)際上對(duì)生物修復(fù)的研究十分活躍，有些國(guó)家62.1生物修復(fù)的概念生物修復(fù)(Bioremediation)，MadsenE.L(1991)將其解釋為：生物特別是微生物催化降解有機(jī)污染物，從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中的污染物的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。相同的表達(dá)有：生物再生(Bioreclamation)、生物恢復(fù)(Biorestoration)、生物消除(Bioelimination)。2.1生物修復(fù)的概念相同的表達(dá)有：生物再生(Biorecla72.2生物修復(fù)的主要類型原位生物修復(fù)(InSituBioremediation)

指受污染的土壤不做搬運(yùn)或輸送而在原位污染地進(jìn)行的生物修復(fù)處理，其恢復(fù)過(guò)程主要依賴于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件。異位生物修復(fù)(Ex-situBioremediation)

指將受污染的土壤，搬動(dòng)或輸送到它處進(jìn)行的生物修復(fù)處理，這里的搬動(dòng)和輸送是有一定限度的，而且更強(qiáng)調(diào)人為控制和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。2.2生物修復(fù)的主要類型原位生物修復(fù)(InSituBi82.2.1

處理工藝原位處理工藝：1.泵處理P/T工藝(Pump/Treatment)；2.生物通氣工藝(Bioventing)；3.滲濾工藝(Percolation)；4.空氣擴(kuò)散工藝(diffusing)2.2.1處理工藝原位處理工藝：9

異位處理工藝：

1.土地耕作工藝(land-farming)；2.預(yù)制床工藝；(Preparedbed)3.堆腐修復(fù)(composting)工藝；4.反應(yīng)器處理工藝(Bioreactor)。異位處理工藝：10在處理位置上：原位修復(fù)強(qiáng)調(diào)污染物存在的初始空間分布；異位修復(fù)則稍作遷移。在處理過(guò)程中：異位修復(fù)比原位修復(fù)有更多的人為調(diào)控和優(yōu)化處理原位修復(fù)與異位修復(fù)的差別在處理位置上：原位修復(fù)與異位修復(fù)的差別113.石油污染土壤的原位生物修復(fù)（ISB）原位處理簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，但處理時(shí)間長(zhǎng)。在長(zhǎng)期的處理過(guò)程中，污染物可能會(huì)擴(kuò)散到深層土壤和地下水中，因而該技術(shù)適用的對(duì)象為被污染時(shí)間較長(zhǎng)且情況已經(jīng)基本穩(wěn)定的土壤或面積廣闊的區(qū)域。3.石油污染土壤的原位生物修復(fù)（ISB）12(1)工藝路線和處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備；(2)處理費(fèi)用較低；(3)被處理土壤不需要搬運(yùn)，對(duì)周圍環(huán)境影響小，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小。3.1原位生物修復(fù)(ISB)的特點(diǎn)是：(1)工藝路線和處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備；3.113（1）存在具有代謝活性的微生物；（2）有較大的降解速率，并能將污染物濃度降低到符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；（3）過(guò)程中生成的中間產(chǎn)物必須沒(méi)有毒性；（4）

污染場(chǎng)地必須不含對(duì)降解菌種有抑制作用的物質(zhì)，否則需要先行稀釋或?qū)⒃撘种苿o(wú)害化；（5）

污染物必須能夠被微生物利用；（6）

污染場(chǎng)地的條件必須有利于微生物生長(zhǎng)并保持活性，例如，適宜的溫度、濕度等；（7）技術(shù)費(fèi)用必須盡可能低。3.2ISB的前提條件（1）存在具有代謝活性的微生物；3.2ISB的前提條件14微生物修復(fù)植物修復(fù)植物—微生物聯(lián)合修復(fù)3.3ISB的方法微生物修復(fù)3.3ISB的方法15這種方法研究的最多，一般根據(jù)土壤污染狀況，富集、馴化土著微生物，或人工接種培養(yǎng)代表性的土壤微生物，以研究土壤微生物受土壤污染的影響變化，及土壤的污染物含量變化。目前在大多數(shù)實(shí)際的生物修復(fù)中應(yīng)用的都是土著微生物，而外來(lái)的微生物在環(huán)境中難以保持較高的活性，工程菌的應(yīng)用受到較嚴(yán)格的限制。

微生物法

這種方法研究的最多，一般根據(jù)土壤污染狀況，16研究表明，有種類繁多的細(xì)菌、真菌及它們的純化酶可以代謝石油烴類，但是由于吸附動(dòng)力學(xué)、可降解性微生物群落、電子受體競(jìng)爭(zhēng)能力等方面的限制，土壤中的石油烴降解非常緩慢。研究表明，有種類繁多的細(xì)菌、真菌及它們的純化酶17

原理:

一、植物直接吸收并在組織中積累非植物毒性的代謝物；二、植物促進(jìn)生物化學(xué)反應(yīng)的酶。

植物修復(fù)原理:植物修復(fù)18品種選擇:

常選用受污染區(qū)內(nèi)代表性較強(qiáng)的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，如：水稻、小麥、玉米、花生、棉花、油菜、茶樹及各種果樹等。品種選擇:19利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機(jī)污染物。大部分植物根上都有菌根菌生長(zhǎng)，菌根菌和植物共生具有獨(dú)特的代謝途徑，可代謝自生菌不能降解的有機(jī)物。植物—微生物聯(lián)合修復(fù)

利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機(jī)污染物。大部分20目前這一領(lǐng)域的研究工作主要集中于以下三方面：1微生物的活性2石油烴生物可降解性研究3具有高效降解力的生物選擇3.4ISB的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前這一領(lǐng)域的研究工作主要集中于以下三方面：3.4ISB21這方面工作主要是圍繞如何給微生物提供一個(gè)更合適的環(huán)境，包括溫度、濕度、酸度、營(yíng)養(yǎng)和供氧等方面。Williaw(1995)取樣考察土著微生物最佳的環(huán)境條件，認(rèn)為一般來(lái)說(shuō)應(yīng)保持在PH=6.5—8.5，溫度27—35℃，營(yíng)養(yǎng)元素比例（C：N：P）約為300：15：1的范圍內(nèi)。

微生物的活性這方面工作主要是圍繞如何給微生物提供一個(gè)更合22尋找最佳營(yíng)養(yǎng)組合，研究表明N、P的配比以5：1~10：1比較合適，但需結(jié)合實(shí)際處理的污染土壤確定。Audrew(1992)探索用有機(jī)N源（如尿素、谷氨酸等）代替無(wú)機(jī)N源。污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度也影響著生物降解的速度和程度。尋找最佳營(yíng)養(yǎng)組合，研究表明N、P的配比以5：123最終電子受體的種類和濃度影響著生物降解的速度和程度。Begona等（2001）研究生物通氣，證明氧氣是微生物降解的主要刺激因素。魏德洲（1997）在石油污染的處理中，采用添加過(guò)氧化氫的方法使去除率增加了近三倍。最終電子受體的種類和濃度影響著生物降解的速度24Haiirn(1996)在美國(guó)密執(zhí)安州的一個(gè)污染地區(qū)進(jìn)行了硝酸鹽的內(nèi)生電子受體的驗(yàn)證，表明BTEX（苯、乙苯、甲苯、二甲苯）能夠被顯著降解。但是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中無(wú)法將以氧氣和硝酸鹽為電子受體的降解效果區(qū)分開來(lái)。Romantschuk（2000）提出利用植物的根區(qū)可以為微生物降解創(chuàng)造最佳條件。

Haiirn(1996)在美國(guó)密執(zhí)安州的一個(gè)25一方面研究各種化合物在各種微生物作用下的降解機(jī)理和途徑，另一方面從化合物本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上研究其影響生物降解的內(nèi)在原因，總結(jié)不同類型化合物生物降解難易的規(guī)律性，以便開發(fā)出更有效的生物降解技術(shù)。石油烴生物可降解性研究一方面研究各種化合物在各種微生物作用下的降解機(jī)26Riis等（1996）研究結(jié)果表明，鏈烷烴、單環(huán)烷烴及苯能被有效的降解，而環(huán)烷烴和芳烴常常滯留于土壤中，對(duì)這類物質(zhì)的強(qiáng)化性降解目前尚未取得明顯效果。Krishna（1999）用微分?jǐn)?shù)值模擬生物降解率，說(shuō)明僅在初始高濃度狀態(tài)下有線性相關(guān)。

Riis等（1996）研究結(jié)果表明，鏈烷烴27表面活性劑可以將污染物從土壤顆粒上洗脫下來(lái)，有利于細(xì)菌的降解。Luthy等（1996）研究得出非離子表面活性劑(TritonX-100)對(duì)PAHs（多環(huán)芳烴）的溶解最有效。宋玉芳等（1999）研究了TW-80對(duì)土壤PAHs的降解率可提高約30%。表面活性劑可以將污染物從土壤顆粒上洗脫下來(lái)，28具有協(xié)同降解作用的同生菌群(consortia)。但目前對(duì)于具有協(xié)同關(guān)系的菌株的篩選和組合還是一個(gè)隨機(jī)的過(guò)程，其協(xié)同作用的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。Line等（1996）用以黃桿菌(Flavbacterium)為主的共生菌作為強(qiáng)化菌劑，成功地處理了PCP（五氯酚鈉）污染的土壤。具有高效降解力的生物選擇具有協(xié)同降解作用的同生菌群(consortia)。但29基因工程(geneticengineeringmicroganism,GEM）的開發(fā)。

Charkrabarty（1998）發(fā)現(xiàn)能降解芳烴的細(xì)菌，其降解基因位于質(zhì)粒上。他利用基因工程的手段將多種質(zhì)粒嫁接到一種菌體內(nèi)，構(gòu)成一菌多基因，可以同時(shí)降解四種石油組分，能把原油中約2/3的烴類消耗，突出特點(diǎn)是比自然菌降解速度快。

基因工程(geneticengine30(1)要對(duì)污染地點(diǎn)和存在的污染物進(jìn)行詳細(xì)的具體考察，一些土壤中可能不宜使用；(2)受各種環(huán)境因素的影響大；(3)特定的微生物只降解特定類型的化合物質(zhì)，狀態(tài)稍有變化的化合物就可能不會(huì)被同一微生物酶所破壞;(4)修復(fù)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);(5)當(dāng)污染物濃度太低，不足以維持降解細(xì)菌的群落時(shí)，殘余的污染物就會(huì)留在土壤中。3.5ISB的局限性

(1)要對(duì)污染地點(diǎn)和存在的污染物進(jìn)行詳細(xì)的具體考察，一些土31(1)實(shí)行有效的生物修復(fù)計(jì)劃時(shí)需要采取的步驟；(2)確定生物修復(fù)技術(shù)徹底降解污染物所需要的運(yùn)行周期；(3)監(jiān)測(cè)生物修復(fù)計(jì)劃的進(jìn)展和污染物降解的過(guò)程；(4)如何通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得可信的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)跟蹤和記錄；(5)土壤的生物修復(fù)計(jì)劃是否會(huì)造成新的污染或?qū)е挛廴疚锏臄U(kuò)散。3.6研究工作方向：(1)實(shí)行有效的生物修復(fù)計(jì)劃時(shí)需要采取的步驟；3.6研32石油污染土壤菌劑修復(fù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

概況:

沈撫灌區(qū)土壤以石油烴類污染為主，污灌年限長(zhǎng)，流量大，面積廣，難降解有機(jī)污染物(PAHs)含量高，這在國(guó)內(nèi)外都非常少見(jiàn)，迫切需要經(jīng)濟(jì)、有效、易于操作的土壤原位生物修復(fù)綜合技術(shù)。石油污染土壤菌劑修復(fù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告概況:33研究意義:

本部分研究以微生物實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，篩選污灌土壤中解脂酶活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)微生物,人工接種培養(yǎng)，配制成固體菌劑，分別接種在田間和網(wǎng)室布置的微區(qū)和盆栽，以不同經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行試驗(yàn)。本文是2001年的實(shí)驗(yàn)布置和研究進(jìn)程，主要探討菌劑施加的方法與條件，實(shí)現(xiàn)研究成果產(chǎn)業(yè)化，這在治理大面積污灌土壤上具有重要意義。

研究意義:34實(shí)驗(yàn)內(nèi)容田間試驗(yàn)

在污染現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置試驗(yàn)微區(qū)，以觀測(cè)不同處理的生物修復(fù)在自然條件下情況變化。網(wǎng)室盆栽實(shí)驗(yàn)

正交實(shí)驗(yàn)

油濃度實(shí)驗(yàn)

菌劑實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容田間試驗(yàn)35實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備固體菌劑從灌區(qū)土壤中篩選出優(yōu)勢(shì)的土著微生物，包括細(xì)菌,真菌,共17株菌種，選擇降解能力強(qiáng)的微生物，經(jīng)過(guò)三級(jí)培養(yǎng)制成固體菌劑。細(xì)菌菌劑：①芽孢桿菌②動(dòng)膠菌屬③C2④C4⑤白色未鑒定數(shù)量：9.51×1014（個(gè)/g）真菌菌劑：①小克銀漢②棕曲霉③毛霉④B5⑤B6⑥B10⑦山大提供的黃孢原毛平革菌數(shù)量：4.39×109（個(gè)/g）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備固體菌劑36聯(lián)合修復(fù)方式目的：考察不同經(jīng)濟(jì)作物（黃豆、玉米、蓖麻、沙打旺）的修復(fù)情況。處理方法：均投加有機(jī)顆粒復(fù)合肥1.43kg（0.167%）+細(xì)菌菌劑0.72kg（0.08%）+真菌菌劑0.72kg（0.08%）

測(cè)定方法：微生物數(shù)量采用平板計(jì)數(shù)法，有機(jī)物含量用重量法。聯(lián)合修復(fù)方式37石油污染土壤專題課件38石油污染土壤專題課件39

分析：1.對(duì)于四種作物，根際微生物數(shù)量之間存在數(shù)量級(jí)的差異。細(xì)菌數(shù)量為：沙打旺=玉米>黃豆=蓖麻

真菌數(shù)量為：玉米﹥沙打旺﹥蓖麻﹥黃豆四種作物根際土壤中依次相差一個(gè)數(shù)量級(jí)分析：402.同對(duì)照比較起來(lái)蓖麻根際細(xì)菌數(shù)量相差不大，而真菌數(shù)相差了兩個(gè)數(shù)量級(jí)；黃豆根際細(xì)菌數(shù)量無(wú)差別，真菌數(shù)處理比對(duì)照低；沙打旺根際真菌處于同一數(shù)量級(jí)，細(xì)菌則比對(duì)照高一個(gè)數(shù)量級(jí)。玉米真菌和細(xì)菌都較對(duì)照高。2.同對(duì)照比較起來(lái)413.土壤中總烴含量的數(shù)值表明，玉米和沙打旺對(duì)石油降解的能力強(qiáng)。還需要進(jìn)一步測(cè)定PAHs的含量變化。？3.土壤中總烴含量的數(shù)值表明，玉米和沙打旺對(duì)石油降解的能力強(qiáng)42又以灌區(qū)植物玉米為例，分為三種處理：1.營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)：2.菌劑調(diào)節(jié)：在投加0.5%的肥料基礎(chǔ)上，分別施加不同比例的細(xì)菌和真菌菌劑3.聯(lián)合修復(fù)：投加0.5%肥料+0.25%細(xì)菌菌劑+0.25%真菌菌劑以空白土壤為對(duì)照又以灌區(qū)植物玉米為例，分為三種處理：43

44結(jié)果：1肥料的施加對(duì)微生物數(shù)量有提高作用，且隨肥料的投加量增加而增加，但對(duì)石油的降解卻存在一定的界限。2施加菌劑真菌菌劑量少則細(xì)菌數(shù)量多，但真菌菌劑量多卻抑制了細(xì)菌，且對(duì)石油降解效果不如其它處理；細(xì)菌菌劑施加量不同對(duì)微生物數(shù)量都有促進(jìn)作用且數(shù)量級(jí)較高。3聯(lián)合修復(fù)中，細(xì)菌數(shù)量最大，真菌數(shù)量級(jí)不高，且總烴量殘余較高。結(jié)果：45玉米株高（cm）百粒重（g）產(chǎn)量（kg/株）1134.814.76533.332189.528.195118.753190.331.534210.125.815181.255183.831.33156.256184.836.39163.757173.521.925235.008176.827.02593.759191.827.075129.00150.00不同處理對(duì)玉米植物量的影響

玉米株高（cm）百粒重（g）產(chǎn)量（kg/株）1134.81446從生物量上看：真菌菌劑施加的效果最明顯，生物量最大；細(xì)菌菌劑的施加對(duì)玉米的生物量作用不明顯；，菌劑的量大小對(duì)植物生物量影響不太明顯；聯(lián)合修復(fù)可以提高生物量。從生物量上看：47真菌菌株名稱SFF-1宛氏擬青霉(PaecilomycesvaiwtiBainier)SFF-2擬青霉屬(PaecilomycesBainier)SFF-3互隔交鏈孢霉[Alternariaalternata(Fr.)Keissler]SFF-5擬青霉屬(PaecilomycesBainier)SFF-6青霉屬鑒定：真菌使用查氏培養(yǎng)基，用點(diǎn)植培養(yǎng)法和栽片培養(yǎng)法，鑒定出六種菌中的五種，分別如下：

注：SFF-4因孢子著生位置未定有待進(jìn)一步鑒定。

真菌菌株名稱SFF-1宛氏擬青霉(Paecilomyces48細(xì)菌:革蘭氏染色法既能觀察到細(xì)菌的形態(tài)，還可根據(jù)細(xì)胞壁的成分和結(jié)構(gòu)不同將所有細(xì)菌區(qū)分為兩大類：染色呈紅色為革蘭氏染色陰性（G-），藍(lán)紫色為革蘭氏染色陽(yáng)性(G+)。分離出的十一株細(xì)菌菌株除SFB-9為G-外，其余十株均為G+，且大都為桿菌。細(xì)菌:革蘭氏染色法49菌類菌株名稱中性紅法菌類菌株名稱中性紅法真菌SFF-1+細(xì)菌SFB-1++

SFF-2++

SFB-2+

SFF-3+++

SFB-3++

SFF-5+++

SFB-4—

SFF-6+++

SFB-5—

SFB-6+

SFB-7+

SFB-8++

SFB-9+

SFB-10+

SFB-11++優(yōu)勢(shì)菌株的解脂酶活性注：—無(wú)活性+有活性++活性較強(qiáng)+++活性強(qiáng)SFF-4因其狀態(tài)特殊較難斷定菌類菌株名稱中性紅法菌類菌株名稱中性紅法真菌SFF-1+細(xì)菌50討論：在經(jīng)過(guò)一年的污染場(chǎng)地原位修復(fù)后，土壤中微生物狀況為：優(yōu)勢(shì)真菌的解脂酶活性都較強(qiáng)，細(xì)菌以革蘭氏染色陽(yáng)性為主。討論：51謝謝！謝謝！52演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！53

籍國(guó)東(InsituBioremediationoftheSoilContaminatedbyPetroleumHydrocarbons)石油污染土壤現(xiàn)場(chǎng)生物修復(fù)研究籍國(guó)東(InsituBioremediationof54當(dāng)今世界,石油已成為人類最主要的能源之一，大量的石油及其加工品進(jìn)入土壤，造成土壤的石油污染，給人類乃至整個(gè)生物圈帶來(lái)危害，從而成為世界性的環(huán)境問(wèn)題。在對(duì)石油污染治理的研究中，生物修復(fù)作為一項(xiàng)潛在的高效、低成本的清潔技術(shù)正日益受到重視。近十余年來(lái)，國(guó)際上對(duì)生物修復(fù)的研究更加活躍，有些國(guó)家已將此技術(shù)用于污染土壤的實(shí)際修復(fù)，并取得了顯著的成果。

前言當(dāng)今世界,石油已成為人類最主要的能源之一，大量的55是指原油和石油產(chǎn)品在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及使用過(guò)程中，進(jìn)入到土壤環(huán)境，其數(shù)量和速度超過(guò)土壤的自凈作用的速度，打破了它在土壤環(huán)境中的自然動(dòng)態(tài)平衡，使其累積過(guò)程占據(jù)優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致土壤環(huán)境正常功能的失調(diào)和土壤質(zhì)量的下降，并通過(guò)食物鏈，最終影響到人類健康的現(xiàn)象。1.土壤的石油污染是指原油和石油產(chǎn)品在開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及使用過(guò)561.1土壤石油污染來(lái)源主要包括

溢油和泄漏；污水灌溉；油頁(yè)巖礦渣堆放；大氣沉降；藥劑等的施用。1.1土壤石油污染來(lái)源主要包括

溢油和泄漏；571.2石油污染土壤的影響危害

對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響；對(duì)土壤微生物的影響；對(duì)土壤酶的影響；對(duì)農(nóng)作物的影響。1.2石油污染土壤的影響危害

對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響；58國(guó)際上對(duì)生物修復(fù)的研究十分活躍，有些國(guó)家已將此技術(shù)用于污染土壤的實(shí)際修復(fù)，其中生物修復(fù)在治理有機(jī)污染土壤方面發(fā)展很快，其關(guān)注的焦點(diǎn)是污染的現(xiàn)場(chǎng)，而該類技術(shù)都以生物修復(fù)(bioremediation，也稱為生物補(bǔ)救)這一術(shù)語(yǔ)為核心展開。

2生物修復(fù)國(guó)際上對(duì)生物修復(fù)的研究十分活躍，有些國(guó)家592.1生物修復(fù)的概念生物修復(fù)(Bioremediation)，MadsenE.L(1991)將其解釋為：生物特別是微生物催化降解有機(jī)污染物，從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中的污染物的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。相同的表達(dá)有：生物再生(Bioreclamation)、生物恢復(fù)(Biorestoration)、生物消除(Bioelimination)。2.1生物修復(fù)的概念相同的表達(dá)有：生物再生(Biorecla602.2生物修復(fù)的主要類型原位生物修復(fù)(InSituBioremediation)

指受污染的土壤不做搬運(yùn)或輸送而在原位污染地進(jìn)行的生物修復(fù)處理，其恢復(fù)過(guò)程主要依賴于被污染地自身微生物的自然降解能力和人為創(chuàng)造的合適降解條件。異位生物修復(fù)(Ex-situBioremediation)

指將受污染的土壤，搬動(dòng)或輸送到它處進(jìn)行的生物修復(fù)處理，這里的搬動(dòng)和輸送是有一定限度的，而且更強(qiáng)調(diào)人為控制和創(chuàng)造更加優(yōu)化的降解環(huán)境。2.2生物修復(fù)的主要類型原位生物修復(fù)(InSituBi612.2.1

處理工藝原位處理工藝：1.泵處理P/T工藝(Pump/Treatment)；2.生物通氣工藝(Bioventing)；3.滲濾工藝(Percolation)；4.空氣擴(kuò)散工藝(diffusing)2.2.1處理工藝原位處理工藝：62

異位處理工藝：

1.土地耕作工藝(land-farming)；2.預(yù)制床工藝；(Preparedbed)3.堆腐修復(fù)(composting)工藝；4.反應(yīng)器處理工藝(Bioreactor)。異位處理工藝：63在處理位置上：原位修復(fù)強(qiáng)調(diào)污染物存在的初始空間分布；異位修復(fù)則稍作遷移。在處理過(guò)程中：異位修復(fù)比原位修復(fù)有更多的人為調(diào)控和優(yōu)化處理原位修復(fù)與異位修復(fù)的差別在處理位置上：原位修復(fù)與異位修復(fù)的差別643.石油污染土壤的原位生物修復(fù)（ISB）原位處理簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，但處理時(shí)間長(zhǎng)。在長(zhǎng)期的處理過(guò)程中，污染物可能會(huì)擴(kuò)散到深層土壤和地下水中，因而該技術(shù)適用的對(duì)象為被污染時(shí)間較長(zhǎng)且情況已經(jīng)基本穩(wěn)定的土壤或面積廣闊的區(qū)域。3.石油污染土壤的原位生物修復(fù)（ISB）65(1)工藝路線和處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備；(2)處理費(fèi)用較低；(3)被處理土壤不需要搬運(yùn)，對(duì)周圍環(huán)境影響小，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小。3.1原位生物修復(fù)(ISB)的特點(diǎn)是：(1)工藝路線和處理過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的設(shè)備；3.166（1）存在具有代謝活性的微生物；（2）有較大的降解速率，并能將污染物濃度降低到符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；（3）過(guò)程中生成的中間產(chǎn)物必須沒(méi)有毒性；（4）

污染場(chǎng)地必須不含對(duì)降解菌種有抑制作用的物質(zhì)，否則需要先行稀釋或?qū)⒃撘种苿o(wú)害化；（5）

污染物必須能夠被微生物利用；（6）

污染場(chǎng)地的條件必須有利于微生物生長(zhǎng)并保持活性，例如，適宜的溫度、濕度等；（7）技術(shù)費(fèi)用必須盡可能低。3.2ISB的前提條件（1）存在具有代謝活性的微生物；3.2ISB的前提條件67微生物修復(fù)植物修復(fù)植物—微生物聯(lián)合修復(fù)3.3ISB的方法微生物修復(fù)3.3ISB的方法68這種方法研究的最多，一般根據(jù)土壤污染狀況，富集、馴化土著微生物，或人工接種培養(yǎng)代表性的土壤微生物，以研究土壤微生物受土壤污染的影響變化，及土壤的污染物含量變化。目前在大多數(shù)實(shí)際的生物修復(fù)中應(yīng)用的都是土著微生物，而外來(lái)的微生物在環(huán)境中難以保持較高的活性，工程菌的應(yīng)用受到較嚴(yán)格的限制。

微生物法

這種方法研究的最多，一般根據(jù)土壤污染狀況，69研究表明，有種類繁多的細(xì)菌、真菌及它們的純化酶可以代謝石油烴類，但是由于吸附動(dòng)力學(xué)、可降解性微生物群落、電子受體競(jìng)爭(zhēng)能力等方面的限制，土壤中的石油烴降解非常緩慢。研究表明，有種類繁多的細(xì)菌、真菌及它們的純化酶70

原理:

一、植物直接吸收并在組織中積累非植物毒性的代謝物；二、植物促進(jìn)生物化學(xué)反應(yīng)的酶。

植物修復(fù)原理:植物修復(fù)71品種選擇:

常選用受污染區(qū)內(nèi)代表性較強(qiáng)的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，如：水稻、小麥、玉米、花生、棉花、油菜、茶樹及各種果樹等。品種選擇:72利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機(jī)污染物。大部分植物根上都有菌根菌生長(zhǎng)，菌根菌和植物共生具有獨(dú)特的代謝途徑，可代謝自生菌不能降解的有機(jī)物。植物—微生物聯(lián)合修復(fù)

利用植物及其根際微生物共存體系凈化土壤中有機(jī)污染物。大部分73目前這一領(lǐng)域的研究工作主要集中于以下三方面：1微生物的活性2石油烴生物可降解性研究3具有高效降解力的生物選擇3.4ISB的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前這一領(lǐng)域的研究工作主要集中于以下三方面：3.4ISB74這方面工作主要是圍繞如何給微生物提供一個(gè)更合適的環(huán)境，包括溫度、濕度、酸度、營(yíng)養(yǎng)和供氧等方面。Williaw(1995)取樣考察土著微生物最佳的環(huán)境條件，認(rèn)為一般來(lái)說(shuō)應(yīng)保持在PH=6.5—8.5，溫度27—35℃，營(yíng)養(yǎng)元素比例（C：N：P）約為300：15：1的范圍內(nèi)。

微生物的活性這方面工作主要是圍繞如何給微生物提供一個(gè)更合75尋找最佳營(yíng)養(yǎng)組合，研究表明N、P的配比以5：1~10：1比較合適，但需結(jié)合實(shí)際處理的污染土壤確定。Audrew(1992)探索用有機(jī)N源（如尿素、谷氨酸等）代替無(wú)機(jī)N源。污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度也影響著生物降解的速度和程度。尋找最佳營(yíng)養(yǎng)組合，研究表明N、P的配比以5：176最終電子受體的種類和濃度影響著生物降解的速度和程度。Begona等（2001）研究生物通氣，證明氧氣是微生物降解的主要刺激因素。魏德洲（1997）在石油污染的處理中，采用添加過(guò)氧化氫的方法使去除率增加了近三倍。最終電子受體的種類和濃度影響著生物降解的速度77Haiirn(1996)在美國(guó)密執(zhí)安州的一個(gè)污染地區(qū)進(jìn)行了硝酸鹽的內(nèi)生電子受體的驗(yàn)證，表明BTEX（苯、乙苯、甲苯、二甲苯）能夠被顯著降解。但是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中無(wú)法將以氧氣和硝酸鹽為電子受體的降解效果區(qū)分開來(lái)。Romantschuk（2000）提出利用植物的根區(qū)可以為微生物降解創(chuàng)造最佳條件。

Haiirn(1996)在美國(guó)密執(zhí)安州的一個(gè)78一方面研究各種化合物在各種微生物作用下的降解機(jī)理和途徑，另一方面從化合物本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上研究其影響生物降解的內(nèi)在原因，總結(jié)不同類型化合物生物降解難易的規(guī)律性，以便開發(fā)出更有效的生物降解技術(shù)。石油烴生物可降解性研究一方面研究各種化合物在各種微生物作用下的降解機(jī)79Riis等（1996）研究結(jié)果表明，鏈烷烴、單環(huán)烷烴及苯能被有效的降解，而環(huán)烷烴和芳烴常常滯留于土壤中，對(duì)這類物質(zhì)的強(qiáng)化性降解目前尚未取得明顯效果。Krishna（1999）用微分?jǐn)?shù)值模擬生物降解率，說(shuō)明僅在初始高濃度狀態(tài)下有線性相關(guān)。

Riis等（1996）研究結(jié)果表明，鏈烷烴80表面活性劑可以將污染物從土壤顆粒上洗脫下來(lái)，有利于細(xì)菌的降解。Luthy等（1996）研究得出非離子表面活性劑(TritonX-100)對(duì)PAHs（多環(huán)芳烴）的溶解最有效。宋玉芳等（1999）研究了TW-80對(duì)土壤PAHs的降解率可提高約30%。表面活性劑可以將污染物從土壤顆粒上洗脫下來(lái)，81具有協(xié)同降解作用的同生菌群(consortia)。但目前對(duì)于具有協(xié)同關(guān)系的菌株的篩選和組合還是一個(gè)隨機(jī)的過(guò)程，其協(xié)同作用的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。Line等（1996）用以黃桿菌(Flavbacterium)為主的共生菌作為強(qiáng)化菌劑，成功地處理了PCP（五氯酚鈉）污染的土壤。具有高效降解力的生物選擇具有協(xié)同降解作用的同生菌群(consortia)。但82基因工程(geneticengineeringmicroganism,GEM）的開發(fā)。

Charkrabarty（1998）發(fā)現(xiàn)能降解芳烴的細(xì)菌，其降解基因位于質(zhì)粒上。他利用基因工程的手段將多種質(zhì)粒嫁接到一種菌體內(nèi)，構(gòu)成一菌多基因，可以同時(shí)降解四種石油組分，能把原油中約2/3的烴類消耗，突出特點(diǎn)是比自然菌降解速度快。

基因工程(geneticengine83(1)要對(duì)污染地點(diǎn)和存在的污染物進(jìn)行詳細(xì)的具體考察，一些土壤中可能不宜使用；(2)受各種環(huán)境因素的影響大；(3)特定的微生物只降解特定類型的化合物質(zhì)，狀態(tài)稍有變化的化合物就可能不會(huì)被同一微生物酶所破壞;(4)修復(fù)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng);(5)當(dāng)污染物濃度太低，不足以維持降解細(xì)菌的群落時(shí)，殘余的污染物就會(huì)留在土壤中。3.5ISB的局限性

(1)要對(duì)污染地點(diǎn)和存在的污染物進(jìn)行詳細(xì)的具體考察，一些土84(1)實(shí)行有效的生物修復(fù)計(jì)劃時(shí)需要采取的步驟；(2)確定生物修復(fù)技術(shù)徹底降解污染物所需要的運(yùn)行周期；(3)監(jiān)測(cè)生物修復(fù)計(jì)劃的進(jìn)展和污染物降解的過(guò)程；(4)如何通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得可信的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)跟蹤和記錄；(5)土壤的生物修復(fù)計(jì)劃是否會(huì)造成新的污染或?qū)е挛廴疚锏臄U(kuò)散。3.6研究工作方向：(1)實(shí)行有效的生物修復(fù)計(jì)劃時(shí)需要采取的步驟；3.6研85石油污染土壤菌劑修復(fù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

概況:

沈撫灌區(qū)土壤以石油烴類污染為主，污灌年限長(zhǎng)，流量大，面積廣，難降解有機(jī)污染物(PAHs)含量高，這在國(guó)內(nèi)外都非常少見(jiàn)，迫切需要經(jīng)濟(jì)、有效、易于操作的土壤原位生物修復(fù)綜合技術(shù)。石油污染土壤菌劑修復(fù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告概況:86研究意義:

本部分研究以微生物實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，篩選污灌土壤中解脂酶活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)微生物,人工接種培養(yǎng)，配制成固體菌劑，分別接種在田間和網(wǎng)室布置的微區(qū)和盆栽，以不同經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行試驗(yàn)。本文是2001年的實(shí)驗(yàn)布置和研究進(jìn)程，主要探討菌劑施加的方法與條件，實(shí)現(xiàn)研究成果產(chǎn)業(yè)化，這在治理大面積污灌土壤上具有重要意義。

研究意義:87實(shí)驗(yàn)內(nèi)容田間試驗(yàn)

在污染現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置試驗(yàn)微區(qū)，以觀測(cè)不同處理的生物修復(fù)在自然條件下情況變化。網(wǎng)室盆栽實(shí)驗(yàn)

正交實(shí)驗(yàn)

油濃度實(shí)驗(yàn)

菌劑實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容田間試驗(yàn)88實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備固體菌劑從灌區(qū)土壤中篩選出優(yōu)勢(shì)的土著微生物，包括細(xì)菌,真菌,共17株菌種，選擇降解能力強(qiáng)的微生物，經(jīng)過(guò)三級(jí)培養(yǎng)制成固體菌劑。細(xì)菌菌劑：①芽孢桿菌②動(dòng)膠菌屬③C2④C4⑤白色未鑒定數(shù)量：9.51×1014（個(gè)/g）真菌菌劑：①小克銀漢②棕曲霉③毛霉④B5⑤B6⑥B10⑦山大提供的黃孢原毛平革菌數(shù)量：4.39×109（個(gè)/g）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備固體菌劑89聯(lián)合修復(fù)方式目的：考察不同經(jīng)濟(jì)作物（黃豆、玉米、蓖麻、沙打旺）的修復(fù)情況。處理方法：均投加有機(jī)顆粒復(fù)合肥1.43kg（0.167%）+細(xì)菌菌劑0.72kg（0.08%）+真菌菌劑0.72kg（0.08%）

測(cè)定方法：微生物數(shù)量采用平板計(jì)數(shù)法，有機(jī)物含量用重量法。聯(lián)合修復(fù)方式90石油污染土壤專題課件91石油污染土壤專題課件92

分析：1.對(duì)于四種作物，根際微生物數(shù)量之間存在數(shù)量級(jí)的差異。細(xì)菌數(shù)量為：沙打旺=玉米>黃豆=蓖麻

真菌數(shù)量為：玉米﹥沙打旺﹥蓖麻﹥黃豆四種作物根際土壤中依次相差一個(gè)數(shù)量級(jí)分析：932.同對(duì)照比較起來(lái)蓖麻根際細(xì)菌數(shù)量相差不大，而真菌數(shù)相差了兩個(gè)數(shù)量級(jí)；黃豆根際細(xì)菌數(shù)量無(wú)差別，真菌數(shù)處理比對(duì)照低；沙打旺根際真菌處于同一數(shù)量級(jí)，細(xì)菌則比對(duì)照高一個(gè)數(shù)量級(jí)。玉米真菌和細(xì)菌都較對(duì)照高。2.同對(duì)照比較起來(lái)943.土壤中總烴含量的數(shù)值表明，玉米和沙打旺對(duì)石