【资料】石油污染土壤的生态修复

摘 要：物理、化学技术在修复石油污染土壤过程中会造成二次污染、改变土壤结构，且成本高，在应用上具有一定的局限性。以生物技术为主的联合修复是未来士壤修复的主要发展趋势。文章介绍了石油污染土壤生态修复的概念及修复原理，指出土壤环境容量的确定是实施生态修复的基础，植物、微生物及其联合修复是主要手段。通过对有效环境因子的监控、高效积累植物的筛选及基因工程等技术，必将使石油污染土壤的生态修复有更为广阔的发展前景。

石油勘探与开发过程中的钻井、井下作业和采油等环节以及井喷、泄漏等偶然事故都会带来卜壤的污染。据资料，各油田每作业一次遗留于井场的落地油约为几十到几百kg，单井落地原油污染面积可达0.5～2.1m²，落地泥浆污染面积大约20m²，一次井喷造成的原油覆盖面积达3000～4000 m²。尤其是石油开采过程产生的落地原油，已成为土壤重要的污染源。大庆油田开发建设以来，已累计生产原油l8.2亿t，在油田生产过程中会产生大量的落地原油，落地原油在十壤中的迁移主要有横向迁移和纵向迁移。横向迁移对十壤的污染成辐射状分布，污染强度随污染源的距离增加而迅速降低，污染源周围污染最重的区域在0-40m范围内，占总量90%以上，横向迁移范围确定在150m以内;落地原油纵向迁移绝大部分集中在距上壤表面0-10cm范围内，竖向迁移一般不超过70cm²。

石油中的烃大体上分为烷烃、环烷烃和芳香烃三类，其中芳香烃毒性最大。石油进入土壤后造成严重的环境污染和生态破坏：影响十壤的通透性，降低土壤质量;阻碍植物根系的呼吸与吸收，引起根系腐烂，影响农作物的根系生长;使土壤有效氮、磷的含量减少，影响作物的营养吸收;石油中的多环芳烃有致癌、致畸、致突变等作用，能通过食物链在动、植物体内逐级富集，危及人类健康;石油烃中不易被土壤吸附的部分能渗入地下井，进而污染地下水。

1 土壤石油污染的修复方法概述

土壤作为一种环境介质，其本身具有一定的自净能力，但是当污染超过一定阈值后，污染物便在土壤中出现累积，同时，由于土壤具有一些独特的性质，如地域差异性、生态系统复杂性和不可能流动性等，这就决定了十壤污染要比水或空气污染更复杂、治理难度更大。目前主要采取物理、化学和生物三类处理方法。

1.1 物理处理

1.1.1焚烧法

要求温度在815-1200℃之间，通过焚烧锻烧，可净化土壤中的大部分有机污染物，但同时亦破坏土壤结构和组分，且处理成本高，实际应用较困难，且对焚烧过程中可能产生有毒物质要进行收集处理，因而不适用于处理大面积污染土壤。

1.1.2 隔离法

采用粘上或其他人工合成的惰性材料，把被石油烃类污染土壤和周围环境隔离开来，只是暂时地防止了石油烃类的迁移，不能作为永久的治理方法。

1.1.3 换土法

换土法是用新鲜未受污染的：l 壤替换或部分替换原污染土壤，以稀释原污染物浓度，增加土壤环境容量，以增强土壤的自净能力。

1.2 化学处理

1.2.1 萃取法

使用有机溶剂对石油污染土壤中的原油进行萃取，然后对有机相进行分离，回收其中的原油，实现废物的资源化。此方法适于油污浓度较高的土壤。

1.2.2 土壤洗涤法

将污染土壤破碎，混入足够的水和洗涤剂，通过洗涤除去土壤中的污染物。但投加的化学试剂易引起土壤的二次污染，因而其应用受到了限制。

1.2.3化学氧化法

向被石油烃类污染的土壤中喷撒或注入化学氧化剂，使其与污染物质发生化学反应来实现净化的目的。化学氧化法不会对环境造成二次污染，但操作比较复杂。

1.3 生物修复技术

污染土壤的生物修复是指利用特定的生物(植物、微生物或原生动物)吸收、转化、清除或降解环境污染物，实现环境净化、生态效应恢复的生物措施。由于生物修复具有费用低、处理效果好、对环境影响低、无二次污染、不破坏植物生长所需要的上壤环境等优点，其在污染土壤修复方面具有广阔的应用前景。

2 土壤生态修复

对于土壤的石油污染，仅依靠单一手段进行修复仍存在很多问题，如达不到修复要求、费用过高、修复后土壤的使用价值降低或丧失等，因而综合多种手段使得整个修复达到有效、低耗和安全是十分必要的。在此要求下，就提出了生态修复问题。

2.1生态修复的概念和基本原理

2.1.1概念

生态修复 是指在生态学原理指导下，以广义的生物修复(包括微生物修复、植物修复、动物修复和酶学修复)为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合和技术再造，使之达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。

2.1 2基本原理

(1)生物法与物理和化学厅法优化组合原理

传统的修复方法巾，通常是将物埋和化学方法作为生物方法的辅助，而生物修复是主体部分，修复目标最终婴靠生物修复方法来实现。生态修复强调优化组合.以获得最快的修复效果。

(2)土壤生态系统自净功能的激活原理。

土壤一植物系统在一定条件下对环境污染具有净化作用。然而，当污染负荷超过 壤系统本身的净化容量时，该功能将被钝化甚至消失。人为强化、激活土壤系统的净化功能，并实现同外加净化功能的耦合，可使修复效率大大提高。

(3)生态因子调控原理。

生态因子调控是污染土壤修复的必要前提，是生态修复的基本特征，是强化修复效果的重要手段。生态因子町分为生物因子与非生物因子。其中非生物网子即环境因子，包括营养盐、温度、pH、水分、有害物质浓度和静压力等。生物因子主要是生物之问的协同作用。

2.2生态修复的实施

2.2.1研究确定土壤环境容量

污染土壤生态系统的自净功能是生态修复的基础，而其自净能力的基础在于土壤环境容量。但山于石油进入土壤后降解较为迅速以及技术方面的原因，土壤中石油物质的定量测定具有一定复杂性，给十壤背景值研究带来了很大的困难。这需要监测技术和手段的不断进步，以计算得到更精确的土壤环境容量。

2.2.2进行植物修复

植物对有机污染土壤的生物修复作用主要表现在植物对有机污染物的直接吸收，植物释放的各种分泌物或酶类促进有机污染物生物降解及强化根际微生物的矿化作用等方面”。在受污染七壤上种植对石油类物质有耐受性的植被，并施用肥料，可大大加速十壤中石油类物质的降解。

2.2.3 投加微生物肥料

微生物肥料是指从土壤和植物根际分离得到的有效菌，经筛选、分离甚至基因重组，进行菌种的优化组合，经发酵培养与有机物泄合而制备的微生物制制。高效、稳定的微生物肥料能在上壤生态系统中与原土著有益菌形成优势菌群，通过这种优势菌群的代谢，可以形成新的微生态系统，降解石油污染物。

2.2.4构建植物一微生物联合修复

在有植物生长时，其根系提供了微生物生长的最佳场所，而微生物的旺盛生长增强了对石油的快速降解、矿化。植物根区的菌根真菌与植物形成共生，并有着独特的酶途径，用以降解不能被细菌单独转化的有机物;植物根区分泌物剌激了细菌的转化作用;植物还可为微生物提供生存场所并可转移氧化，是根区的好氧转化作用能够正常进行。

2.3 生态修复技术展望

2.3.1筛选高效降解植物

应着重筛选对石油污染物质具有较强耐受性和较高降解性的植物，提高超积累植物的生物量。即理想的植物应具有较强的生命力，其发芽率应不受污染物的影响或影响较小;植物应具有强大的根系，能够在污染物浓度较高时旺盛生长，并具有较大的生物量。

2.3.2监控有效环境因子

每种生物对影响共生长和活动的环境均有一定耐受范围，如果条件超出这种范围，就难以发生对污染物的生物降解作用。生念修复是建立在生物对上壤污染物产生有效作用的基础上，因此外界条件如温度、pH、含氧量、上壤水分、土壤养分等对生物发挥这种有效作用有重要影响，因此需对修复过程巾有效环境因子的变化进行监控。

2.3.3利用基因工程和细胞工程技术

利用基因工程和细胞工程技术创造出具备新的代谢途径的“超级微生物”，同时通过遗传学和分子生物学对石油污染物作用下的微生物分子变异、微生物种群变异等进行研究。

3结论

由于石油的理化特征和环境行为，使得石油污染土壤所涉及的修复问题成为环境修复领域面临的新课题，而生态修复是石油污染土壤修复发展的最新阶段，从该技术的前景来看，生态修复将逐渐成为最优化的一项综合环境技术，在解决土壤污染问题上将成为根本的手段。在未来应用，还需进一步注重对污染生态过程的研究，选取更加敏感、方便、有效和经济的指标来表征修复的生态毒理效应，运用现代技术手段建立相应的髓控程序，同时要保证修复过程和结果必须是生态安全的。

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来源：广东化工

编辑：滕飞达