摘 要：物理、化學技術在修復石油污染土壤過程中會造成二次污染、改變土壤結構，且成本高，在應用上具有一定的局限性。以生物技術為主的聯(lián)合修復是未來士壤修復的主要發(fā)展趨勢。文章介紹了石油污染土壤生態(tài)修復的概念及修復原理，指出土壤環(huán)境容量的確定是實施生態(tài)修復的基礎，植物、微生物及其聯(lián)合修復是主要手段。通過對有效環(huán)境因子的監(jiān)控、高效積累植物的篩選及基因工程等技術，必將使石油污染土壤的生態(tài)修復有更為廣闊的發(fā)展前景。

石油勘探與開發(fā)過程中的鉆井、井下作業(yè)和采油等環(huán)節(jié)以及井噴、泄漏等偶然事故都會帶來卜壤的污染。據(jù)資料，各油田每作業(yè)一次遺留于井場的落地油約為幾十到幾百kg，單井落地原油污染面積可達0.5～2.1m2，落地泥漿污染面積大約20m2，一次井噴造成的原油覆蓋面積達3000～4000 m2。尤其是石油開采過程產(chǎn)生的落地原油，已成為土壤重要的污染源。大慶油田開發(fā)建設以來，已累計生產(chǎn)原油l8.2億t，在油田生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的落地原油，落地原油在十壤中的遷移主要有橫向遷移和縱向遷移。橫向遷移對十壤的污染成輻射狀分布，污染強度隨污染源的距離增加而迅速降低，污染源周圍污染最重的區(qū)域在0-40m范圍內，占總量90%以上，橫向遷移范圍確定在150m以內;落地原油縱向遷移絕大部分集中在距上壤表面0-10cm范圍內，豎向遷移一般不超過70cm2。

石油中的烴大體上分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴三類，其中芳香烴毒性最大。石油進入土壤后造成嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞：影響十壤的通透性，降低土壤質量;阻礙植物根系的呼吸與吸收，引起根系腐爛，影響農作物的根系生長;使土壤有效氮、磷的含量減少，影響作物的營養(yǎng)吸收;石油中的多環(huán)芳烴有致癌、致畸、致突變等作用，能通過食物鏈在動、植物體內逐級富集，危及人類健康;石油烴中不易被土壤吸附的部分能滲入地下井，進而污染地下水。

1 土壤石油污染的修復方法概述

土壤作為一種環(huán)境介質，其本身具有一定的自凈能力，但是當污染超過一定閾值后，污染物便在土壤中出現(xiàn)累積，同時，由于土壤具有一些獨特的性質，如地域差異性、生態(tài)系統(tǒng)復雜性和不可能流動性等，這就決定了十壤污染要比水或空氣污染更復雜、治理難度更大。目前主要采取物理、化學和生物三類處理方法。

1.1 物理處理

1.1.1焚燒法

要求溫度在815-1200℃之間，通過焚燒鍛燒，可凈化土壤中的大部分有機污染物，但同時亦破壞土壤結構和組分，且處理成本高，實際應用較困難，且對焚燒過程中可能產(chǎn)生有毒物質要進行收集處理，因而不適用于處理大面積污染土壤。

1.1.2 隔離法

采用粘上或其他人工合成的惰性材料，把被石油烴類污染土壤和周圍環(huán)境隔離開來，只是暫時地防止了石油烴類的遷移，不能作為永久的治理方法。

1.1.3 換土法

換土法是用新鮮未受污染的：l 壤替換或部分替換原污染土壤，以稀釋原污染物濃度，增加土壤環(huán)境容量，以增強土壤的自凈能力。

1.2 化學處理

1.2.1 萃取法

使用有機溶劑對石油污染土壤中的原油進行萃取，然后對有機相進行分離，回收其中的原油，實現(xiàn)廢物的資源化。此方法適于油污濃度較高的土壤。

1.2.2 土壤洗滌法

將污染土壤破碎，混入足夠的水和洗滌劑，通過洗滌除去土壤中的污染物。但投加的化學試劑易引起土壤的二次污染，因而其應用受到了限制。

1.2.3化學氧化法

向被石油烴類污染的土壤中噴撒或注入化學氧化劑，使其與污染物質發(fā)生化學反應來實現(xiàn)凈化的目的?；瘜W氧化法不會對環(huán)境造成二次污染，但操作比較復雜。

1.3 生物修復技術

污染土壤的生物修復是指利用特定的生物(植物、微生物或原生動物)吸收、轉化、清除或降解環(huán)境污染物，實現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應恢復的生物措施。由于生物修復具有費用低、處理效果好、對環(huán)境影響低、無二次污染、不破壞植物生長所需要的上壤環(huán)境等優(yōu)點，其在污染土壤修復方面具有廣闊的應用前景。

2 土壤生態(tài)修復

對于土壤的石油污染，僅依靠單一手段進行修復仍存在很多問題，如達不到修復要求、費用過高、修復后土壤的使用價值降低或喪失等，因而綜合多種手段使得整個修復達到有效、低耗和安全是十分必要的。在此要求下，就提出了生態(tài)修復問題。

2.1生態(tài)修復的概念和基本原理

2.1.1概念

生態(tài)修復 是指在生態(tài)學原理指導下，以廣義的生物修復(包括微生物修復、植物修復、動物修復和酶學修復)為基礎，結合各種物理修復、化學修復以及工程技術措施，通過優(yōu)化組合和技術再造，使之達到最佳效果和最低耗費的一種綜合的修復污染環(huán)境的方法。

2.1 2基本原理

(1)生物法與物理和化學廳法優(yōu)化組合原理

傳統(tǒng)的修復方法巾，通常是將物埋和化學方法作為生物方法的輔助，而生物修復是主體部分，修復目標最終嬰靠生物修復方法來實現(xiàn)。生態(tài)修復強調優(yōu)化組合.以獲得最快的修復效果。

(2)土壤生態(tài)系統(tǒng)自凈功能的激活原理。

土壤一植物系統(tǒng)在一定條件下對環(huán)境污染具有凈化作用。然而，當污染負荷超過 壤系統(tǒng)本身的凈化容量時，該功能將被鈍化甚至消失。人為強化、激活土壤系統(tǒng)的凈化功能，并實現(xiàn)同外加凈化功能的耦合，可使修復效率大大提高。

(3)生態(tài)因子調控原理。

生態(tài)因子調控是污染土壤修復的必要前提，是生態(tài)修復的基本特征，是強化修復效果的重要手段。生態(tài)因子町分為生物因子與非生物因子。其中非生物網(wǎng)子即環(huán)境因子，包括營養(yǎng)鹽、溫度、pH、水分、有害物質濃度和靜壓力等。生物因子主要是生物之問的協(xié)同作用。

2.2生態(tài)修復的實施

2.2.1研究確定土壤環(huán)境容量

污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能是生態(tài)修復的基礎，而其自凈能力的基礎在于土壤環(huán)境容量。但山于石油進入土壤后降解較為迅速以及技術方面的原因，土壤中石油物質的定量測定具有一定復雜性，給十壤背景值研究帶來了很大的困難。這需要監(jiān)測技術和手段的不斷進步，以計算得到更精確的土壤環(huán)境容量。

2.2.2進行植物修復

植物對有機污染土壤的生物修復作用主要表現(xiàn)在植物對有機污染物的直接吸收，植物釋放的各種分泌物或酶類促進有機污染物生物降解及強化根際微生物的礦化作用等方面”。在受污染七壤上種植對石油類物質有耐受性的植被，并施用肥料，可大大加速十壤中石油類物質的降解。

2.2.3 投加微生物肥料

微生物肥料是指從土壤和植物根際分離得到的有效菌，經(jīng)篩選、分離甚至基因重組，進行菌種的優(yōu)化組合，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)與有機物泄合而制備的微生物制制。高效、穩(wěn)定的微生物肥料能在上壤生態(tài)系統(tǒng)中與原土著有益菌形成優(yōu)勢菌群，通過這種優(yōu)勢菌群的代謝，可以形成新的微生態(tài)系統(tǒng)，降解石油污染物。

2.2.4構建植物一微生物聯(lián)合修復

在有植物生長時，其根系提供了微生物生長的最佳場所，而微生物的旺盛生長增強了對石油的快速降解、礦化。植物根區(qū)的菌根真菌與植物形成共生，并有著獨特的酶途徑，用以降解不能被細菌單獨轉化的有機物;植物根區(qū)分泌物剌激了細菌的轉化作用;植物還可為微生物提供生存場所并可轉移氧化，是根區(qū)的好氧轉化作用能夠正常進行。

2.3 生態(tài)修復技術展望

2.3.1篩選高效降解植物

應著重篩選對石油污染物質具有較強耐受性和較高降解性的植物，提高超積累植物的生物量。即理想的植物應具有較強的生命力，其發(fā)芽率應不受污染物的影響或影響較小;植物應具有強大的根系，能夠在污染物濃度較高時旺盛生長，并具有較大的生物量。

2.3.2監(jiān)控有效環(huán)境因子

每種生物對影響共生長和活動的環(huán)境均有一定耐受范圍，如果條件超出這種范圍，就難以發(fā)生對污染物的生物降解作用。生念修復是建立在生物對上壤污染物產(chǎn)生有效作用的基礎上，因此外界條件如溫度、pH、含氧量、上壤水分、土壤養(yǎng)分等對生物發(fā)揮這種有效作用有重要影響，因此需對修復過程巾有效環(huán)境因子的變化進行監(jiān)控。

2.3.3利用基因工程和細胞工程技術

利用基因工程和細胞工程技術創(chuàng)造出具備新的代謝途徑的“超級微生物”，同時通過遺傳學和分子生物學對石油污染物作用下的微生物分子變異、微生物種群變異等進行研究。

3結論

由于石油的理化特征和環(huán)境行為，使得石油污染土壤所涉及的修復問題成為環(huán)境修復領域面臨的新課題，而生態(tài)修復是石油污染土壤修復發(fā)展的最新階段，從該技術的前景來看，生態(tài)修復將逐漸成為最優(yōu)化的一項綜合環(huán)境技術，在解決土壤污染問題上將成為根本的手段。在未來應用，還需進一步注重對污染生態(tài)過程的研究，選取更加敏感、方便、有效和經(jīng)濟的指標來表征修復的生態(tài)毒理效應，運用現(xiàn)代技術手段建立相應的髓控程序，同時要保證修復過程和結果必須是生態(tài)安全的。

  來源:《廣東化工》  作者:劉亭亭等

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