黃河三角洲石油污染土壤的植物-微生物聯(lián)合修復(fù).pdf

1、多年來(lái),許多科學(xué)工作者在石油污染的修復(fù)方面開展了大量的研究工作,但至今還很少有大規(guī)模成功修復(fù)的報(bào)道。如何最大限度地提高土壤石油類有機(jī)污染物的降解效果,構(gòu)建高效、安全、實(shí)用的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)已成為國(guó)際上該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　 黃河三角洲作為我國(guó)重要的石油生產(chǎn)基地,在石油的大規(guī)模開采、冶煉、運(yùn)輸和處理過(guò)程中,土壤石油污染問(wèn)題日益突出。本研究通過(guò)對(duì)黃河三角洲高濃度石油污染土壤進(jìn)行階段式修復(fù),系統(tǒng)闡述了石油烴的微生物高效降解和根際調(diào)

2、控機(jī)制,初步構(gòu)建了石油污染土壤植物-微生物聯(lián)合修復(fù)系統(tǒng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　 通過(guò)室內(nèi)模擬和現(xiàn)場(chǎng)堆制試驗(yàn),初步構(gòu)建了適合黃河三角洲石油污染土壤的最佳堆制體系。經(jīng)過(guò)60天室內(nèi)模擬堆制研究,土壤總石油烴的降解率可達(dá)80％,凈降解率約為40％;經(jīng)過(guò)150天的現(xiàn)場(chǎng)堆制,土壤總石油烴濃度可從7900-17900mg kg-1降至1400-3700 mg kg-1,土壤石油烴凈降解率可達(dá)40％。
　　 堆制過(guò)程中,堆體C:

3、N為15:1時(shí),室內(nèi)模擬及現(xiàn)場(chǎng)堆制的處理效果最好。適宜的C:N在改善堆體通氣性、促進(jìn)微生物好氧代謝的同時(shí),最大程度的為土壤石油烴降解菌提供營(yíng)養(yǎng)和共代謝物質(zhì),促進(jìn)堆制系統(tǒng)中微生物活性和數(shù)量的提高,使其發(fā)揮最大的降解潛能。研究發(fā)現(xiàn),在室內(nèi)堆制第3天至第18天,堆體溫度維持在40-50℃,此時(shí)土壤石油烴降解速率較快,土壤總石油烴平均日降解速率最高可達(dá)300 mg kg-1 d-1;在野外現(xiàn)場(chǎng)堆制的前30天,各處理堆體土壤中石油烴降解菌數(shù)量迅速

4、增加,尤其是C:N為15:1的堆體,其降解菌數(shù)量比對(duì)照堆體高7倍以上。另外,隨著堆制的進(jìn)行,堆體土壤pH由8.74降至7.68-8.23,這在一定程度上可減輕黃河三角洲石油污染土壤的鹽堿化程度。
　　 通過(guò)盆栽試驗(yàn)比較了田菁(Sesbania cannabina)、補(bǔ)血草(Limonium bicolor)、中亞濱藜(Atriplex Centralasiatica)、堿蓬(Suaeda glauca)和黑麥草(Loliummu

5、ltiflorum)5種植物對(duì)堆制后土壤中石油烴的降解能力。植株生長(zhǎng)90天后,5種植物根際土壤石油烴凈降解率達(dá)到了23.8％-44.6％。通過(guò)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),植物根生物量(r=-0.816,n=10)、根系表面積(r=-0.869,n=10)、根體積(r=-0.900,n=10)、根際土壤石油烴降解菌數(shù)量(r=-0.647,n=12)與土壤中石油烴濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05)。說(shuō)明強(qiáng)大的根系系統(tǒng)可以拓展更多的土壤空間,增加根際微生物

6、與污染物接觸的機(jī)會(huì);同時(shí),也為根際微生物提供良好生存微域,提高了根際石油烴降解菌數(shù)量,促進(jìn)了根際石油烴的高效生物降解。
　　 同時(shí),對(duì)堆制后的石油污染土壤進(jìn)行了野外現(xiàn)場(chǎng)植物修復(fù)研究,選擇了蘆葦(Phragmites communis)、補(bǔ)血草(Limonium bicolor)、中亞濱藜(AtriplexCentralasiatica)和堿蓬(Suaeda glauca)4種黃河三角洲土著鹽生植物,系統(tǒng)分析石油烴的根際降解過(guò)程及

7、調(diào)控機(jī)制。植物生長(zhǎng)90天后,堿蓬和中亞濱藜根際土壤石油烴凈降解率最高,約為40％。經(jīng)過(guò)180天的根際降解,堿蓬、中亞濱藜根際土壤石油烴濃度降至約400 mg kg-1。供試的4種植物根系參數(shù)有著明顯不同,堿蓬根長(zhǎng)、根表面積和根體積約是蘆葦?shù)?倍,其根際石油烴降解菌數(shù)量是蘆葦?shù)慕?倍。
　　 土壤石油污染修復(fù)程度和效率與石油烴污染物的生物可利用性有關(guān),而污染物的生物可利用性在一定程度上會(huì)受到土壤孔隙結(jié)構(gòu)的影響。通過(guò)對(duì)堿蓬根際土壤微

8、孔結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn),與非根際土壤相比,根際土壤微孔數(shù)目顯著減少,微孔表面積由6.31 m2 g-1減至5.03 m2 g-1,微孔體積由2.25 mm3 g-1減至1.72 mm3 g-1。根際土壤微孔的減少,可提高滯留在其中的有機(jī)污染物的生物可利用性,這可能是植物根際高效降解石油烴的一個(gè)重要機(jī)制。
　　 堿蓬可作為黃河三角洲石油污染土壤修復(fù)的優(yōu)先物種,構(gòu)建的植物-微生物聯(lián)合修復(fù)模式可以作為黃河三角洲地區(qū)高濃度石油污染土壤的高效修