石油污染土壤的植物微生物联合修复完整版
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石油污染土壤的微生物修复技术 综述
石油污染土壤的微生物修复技术摘要：石油是现代工业的重要能源，但各种泄露事故造成越来越严重的环境污染，并且石油对土壤的污染有着与独特的特征。
解决土壤石油污染的方法有物理修复、化学修复和生物修复，其中石油污染土壤的微生物修复技术以其高效、环保等优点备受关注。
选择具有高效降解能力的微生物是治理石油污染的关键环节，目前主要集中在土著微生物的分离筛选、构建高效降解能力的微生物菌群、以及构建基因工程菌。
生物强化技术是通过接种高效降解菌株(群) 或增加营养盐、表面活性剂等方式提高微生物代谢活动以去除污染物的过程。
石油污染土壤的微生物修复技术已经被用于工程实践，按修复的地点又可分为原位生物修复和异位生物修复。
本文在最后对石油污染土壤的微生物修复技术进行了展望。
关键词：石油污染土壤，微生物，修复技术Bioremediation Technology of Soil Contaminatedby PetroleumAbstract：Oil is the important modern industrial energy, but a variety of leak caused serious environmental pollution, and oil pollution of the soil has its’unique characteristics. To solve the oil contamination in soil, physical repair、chemical remediation and bioremediation have applied, microbial remediation of petroleum contaminated soil with its high efficiency、environmental protection and other advantages of concern. Effectively degrade microorganisms are the key aspects of the treatment of oil pollution, mainly concentrated in the indigenous microbial screening, constructing of microorganism flora with high efficiency degradation, and constructing genetic engineering bacteria. Bioaugmentation technology is efficient degradation by vaccination strains (group) or to increase the nutrient, a surface active agent to improve the microbial metabolic activity to remove pollutants in the process. Microbial remediation of petroleum contaminated soil has been used in engineering practice, according to the location of the repair, it can be divided into in situ bioremediation and ectopic bioremediation. Article in last prospect microbial remediation of petroleum contaminated soil.Key words: Soil contaminated by petroleum，Microorganism ，remediation technology一、石油污染土壤特征1.1土壤污染土壤污染是指人类活动所产生的物质(污染物)，通过多种途径进入土壤生态系统，其数量和速度超过了土壤容纳的能力和土壤净化速度的现象。
微生物修复石油污染土壤的4类核心技术
微生物修复石油污染土壤的4类核心技术石油类物质进入到土壤中不仅破坏原来生态系统，而且严重损害身体健康。
目前，针对石油污染土壤微生物修复手段是一种新兴实用的污染物治理技术，主要包括：生物刺激、生物强化、固定化微生物技术和植物-微生物联用技术。
其具有成本低、效率高、消耗少、对环境影响小和无二次污染的优点，正逐步成为石油污染土壤治理的热点领域，然而微生物修复技术在环境中应用也同时具有不确定性和潜在的风险。
文章着重介绍国内外目前主要的微生物修复手段的研究成果及进展情况，并对微生物修复技术的发展进行了合理展望。
目前认为石油污染土壤的形成途径有三种：① 落地油污染;② 污水排放和灌溉;③ 空气污染。
石油一旦污染土壤，自然修复过程十分缓慢，其理化性质以及土壤机械组成等会发生改变，进而直接或间接地影响农作物生理过程。
20世纪80年代以前，处理石油污染土壤的主要方法是物理或化学方法，这些方法不仅成本高，且后续处理比较困难。
80年代以来，人们将注意力转向生物法治理石油污染土壤，通过改变生物外部生活环境和依照生物自身的遗传变异规律提高石油降解速度和程度，具有手段多样化、降解程度高、代谢旺盛且代谢物无毒害的特点，被认为是生态环境保护领域最有价值和对土壤修复较为彻底、最有前途的污染修复技术。
环境中降解石油的微生物自然界中能降解石油烃的微生物广泛存在于土壤圈、水圈等圈层中。
许多微生物有以石油烃为唯一碳源和能源而生长的能力。
目前已发现100多个属、200多种微生物能够氧化降解一种或多种石油烃类。
目前研究表明，能够降解石油烃的微生物，主要是细菌和真菌。
在海洋生态系统中的石油烃类降解主要依靠细菌，而在淡水和陆地生态系统中的石油烃类降解中占主导地位的则为真菌。
运用微生物治理石油污染是因为其特点是：种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异等。
微生物降解石油时，其内部发生一系列酶促反应，会产生氧化还原、脱羧、脱氨、脱水等作用，因此对于石油降解、物质能量利用会更加高效。
植物-微生物联合修复技术
1 原位生物修复
投菌法 生物通风法
地耕法 生物注气法 生物扩增法 生物冲淋法
只适用于具有多孔结构的土壤污染修 复。
翻耕土壤，充入氧气，适用于污染土 层较浅、通透性较差、污染物较易被 降解的情况下。
处理受挥发性有机物污染的地下水及 上层土壤。
改变微生物营养状态，提高土著或外 源微生物的代谢能力，进而使有机污 染物的降解效率显著提高的一种降解 方法。
植物-微生物联合修复技术
王芷晴 1871737
CONTENTS
1
2
3
4
微生物修复技术 原理和分类
植物修复技术原理 和分类
植物-微生物联合 修复技术
植物-微生物联合 修复技术应用
1
微生物修复技术原理和分类
1 微生物修复技术原理
微生物修复技术（microbial remediation）
以微生物的代谢活动为基础，通过对有毒有害物质进行降解和转化，修复受破坏 的生态平衡，达到治理环境的目的。 实际上，大多数环境中都存在着天然微生物降解净化有毒有害污染物质的过程， 只是自然条件下的位生物净化速度比较慢，因此能够被广泛应用到环境保护当中。 但是微生物修复大多都是在人为的条件下进行的，通过提供氧气，添加各类营养 物质，接种经过驯化培养的高效菌株等强化修复过程，迅速去除污染物质。
1 微生物修复技术的分类
1
原位生物修复
指对受污染的介质不进 行搬运或运输，而在原 位或易残留的部位进行 的生物修复处理。
指被污染介质搬动或 输送至它处进行的生 物修复过程。
2 异位生物修复
3
原位-异位联合 生物修复
指在实行原位生物修复时， 若使用原位修复存在较大 的困难，或者污染物的浓 度过高，甚至肯对生物产 生毒害作用时，可采用一 些辅助手段。
石油污染土壤的生物修复技术探究
| 43大概所生产的石油约为2亿吨左右，而这2亿吨每年据统计大约有1/10的总量会进入到土壤环境中。
而这1/10总量的石油又有80%以上的，会直接留存在涂表层50厘米以上的位置，因此对于整个污染的土壤环境以及生态系统的损害是十分巨大的。
当前我国在油气田的开采上，其数量已经超过了400多个，开采的面积已经是占到我国国土总面积3%的总量，而这个数字是相当巨大的，也就是说我国大概有500万多公斤的土壤受到了石油污染，并且污染值实际上已经超过了安全的界限标准，尤其是在东北的辽河等老重污染区是非常显著的，甚至整个石油污染物在土壤中所含有的量已经严重的超标，在内蒙古的阿尔山油田中可以观测到其原油对当地影响的范围面积也是严重的超标，研究学者还表明在大庆等油田上整个周边土壤的油汀进行一个实验室的试验，发现在油井100米范围以内的土壤都存在着非常严重的土壤污染问题，土壤中的含有氯相对于标准而言已经是严重的超标，而塔里木盆地的油田在油井100米范围内的土壤中进行检测发现其土壤中含油量已经是其他地方，背景土壤中10～20倍之多，据不完全统计，由石油类等污染对我国土壤资源所造成的危害已经成为当前最为主要的污染源之一，并且随着工业社会进程不断的发展，此类有石油对土壤所造成污染的趋势在不断的累年的增加，并且每年所增加的趋势是有所增长的，严重程度也是不断加强的，很多石油接触的部分土壤，其地下的生态水环境也已经遭到了非常重要的损害，甚至已经达到了难以修复难以恢复的状态。
2 石油土壤生物修复技术的现状对于污染土壤进行修复，此技术的研究大概是在20世纪70年代的后期，已经有不少国家进行关注，而在过去大概30年的时间之内，相继有美国，日本等国家将对于土壤修复的技术纷纷提上了本国家的重要日程之中，并且也有了一系列的土壤修复的计划和动态。
在国家层面也投入了巨大的资金和技术的支持应用于修复技术的研究和相关的设备机械的开发，可以说在污染土壤进行修复方面已经投入了一定的实验基础和很多实际的工程实际应用的经验的积累，而我国相对于以上国家而言，在土壤修复技术研发和投入方面研究相对要晚一些，因此从某种程度上来看，我国在土壤污染修复技术的研究以及具体的工程实践应用经验的积累层面上和以上的美国日本等发达0 引言土壤—地球上的生命起源，不仅仅对人类有着极其重要的作用，对于生态环境也是重要的系统组成成分之一，同时也是人类生存必不可少的依赖的一种可贵的自然资源，尤其是对于我国中13亿人口之大的农业发展大国而言，土壤资源已然是变得十分的重要和珍贵，而石油作为现代世界重要的物资，是人类社会发展极其重要的能源组成，通常被人们称之为黑色黄金，石油关乎着整个国家国民经济水平的发展，尤其是近些年来国家高速的发展带动了石油产品的消耗，但是石油产品大量的使用会给土壤带来一定的污染的风险，同时也给人类的生活生产以及生物的生存都带来了很大的危害，土壤污染在全世界各地都是非常普遍的一个事情，土壤污染也是当前在世界环境治理过程中属于较大的一个环境问题，也是一个世界性难题，因此对于石油污染土壤进行修复就变得尤为的重要，而在诸多的修复技术中，通过生物修复技术已经越来越成为全世界各国学者共同关注的问题。
植物和微生物修复石油污染土壤的研究进展
土 壤 (Soils), 2014, 46(2): 193–203①基金项目：天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目(No. 11JCZDJC25000)资助。
作者简介：汪志荣(1965—)，女，辽宁大连人，博士，教授，研究方向为水土资源利用与环境修复。
E-mail: zhrwang@植物和微生物修复石油污染土壤的研究进展①汪志荣，马传鑫，李燕妮，朱小燕，王伟荔，王静兰(天津理工大学环境科学与安全工程学院，天津 300384)摘 要：阐述了植物和微生物降解环境中石油污染物及PAHs 的重要作用和最新进展。
国内外大量实验室研究表明，不同植物和微生物(细菌、真菌和放线菌)联合修复石油污染土壤均得到了较为理想的效果，在某种程度上微生物菌群要优于单一菌株；土壤中植物根系与微生物形成根际效应对污染物的降解起到了促进作用；生物表面活性剂较合成表面活性剂具有更好的生态适宜性和石油污染土壤修复能力；土壤中多组分污染物共同修复虽处于起步阶段，其作用机理也有待进一步研究，但是，发展前景值得期待。
目前该领域的研究仍存在一些问题有待解决：植物–微生物菌群降解石油污染物过程中，微生物菌群间协同和竞争机制及试验结果的可重复性尚需证实；实验室研究与大田环境条件的差异，使得目前的研究成果尚需田间试验的验证和支持；根据土壤类型和气候特点，研究极端(高含盐量；氮、磷等营养元素缺乏；低温)条件下的石油高效降解菌株/群，制备有效的便于大田应用的固体菌肥意义重大；同时在确定石油污染物对环境致害的限值的基础上，建立石油污染土壤评价体系也势在必行。
关键词：植物–微生物；石油；PAHs ；生物表面活性剂；根际效应；多组分污染物共同修复 中图分类号：X53土壤的石油污染是指土壤中石油类物质的含量超过其自净容量而造成土壤环境恶化的现象。
石油污染土壤会改变原有的土壤物化性质，阻碍植物根系呼吸及从土壤中摄取水分和养分，影响植物的生长发育、产量和品质，并通过食物链危害人类的健康和生命。
植物-微生物联合修复
有机污染修复
针对石油、农药、多环芳烃等有机污染物，选择具有较强 降解能力的植物和微生物进行联合修复。
放射性核素污染修复
针对放射性核素如铀、铯等引起的土壤污染，利用对特定 核素具有超积累能力的植物进行联合修复。
生物修复工程实施
在具体的生物修复工程项目中，根据污染物的种类、浓度 、土壤条件等因素，选择合适的植物和微生物组合，制定 科学合理的修复方案并进行实施。
03
结合现代生物技术、纳米技术等手段，创新联合修复技术与方法，推 动修复领域的技术进步。
04
加强植物-微生物联合修复在实际环境中的应用研究，不断完善修复 工程的实施和管理，为解决环境污染问题提供有效的技术手段。
感谢您的观看
THANKS
原理
植物和微生物通过共生关系，利用植 物的吸收和转化能力以及微生物的降 解和转化能力，实现对污染物的高效 去除。
历史与发展
历史
植物-微生物联合修复技术起源于20世纪70年代，随着环境问题的日益严重， 该技术逐渐受到重视并得到发展。
发展
近年来，随着生物技术的进步和研究的深入，植物-微生物联合修复技术在理论 和实践方面都取得了重要突破，成为一种具有广泛应用前景的环境修复技术。
植物-微生物联合修复
汇报人： 202X-12-23
目录
• 植物-微生物联合修复概述 • 植物-微生物联合修复技术 • 植物-微生物联合修复的实践案例 • 植物-微生物联合修复的未来展望 • 结论
01
植物-微生物联合修复概 述
定义与原理
定义
植物-微生物联合修复是一种利用植 物和微生物共同作用，对污染环境进 行修复和净化的技术。
物理和化学强化
结合物理和化学强化技术，如电化学、光化学等，提高植物微生物联合修复的效率和稳定性。
石油污染土壤微生物修复的研究
石油污染土壤微生物修复的研究石油污染土壤微生物修复研究：一种可持续的解决方案摘要：本研究旨在探讨微生物修复技术在石油污染土壤治理中的应用效果。
通过实验研究，发现微生物修复技术可有效降低土壤中的石油污染物含量，改善土壤质量，具有潜在的实用价值。
引言：石油污染对土壤生态环境造成严重危害，影响土壤功能和农作物生长。
微生物修复技术作为一种绿色、可持续的修复方法，在治理石油污染方面具有重要作用。
因此，本文通过实验研究，探讨微生物修复技术在石油污染土壤治理中的应用效果。
文献综述：根据已有研究，石油污染土壤修复技术主要分为物理、化学和生物方法。
微生物修复技术作为一种生物方法，具有适用范围广、修复效率高、成本低等优点。
微生物修复技术主要包括接种菌株和促生菌剂两种策略。
接种菌株方法通过向土壤中引入具有分解石油能力的菌株，促进土壤中石油分解。
促生菌剂方法则是通过向土壤中添加营养物质和调节土壤理化性质，以促进土壤中原有微生物的生长和活性。
研究方法：本研究采用实验室内模拟实验和实地考察相结合的方式进行。
采集不同污染程度的石油污染土壤样品，设置对照组和实验组。
实验组分别添加不同种类的微生物修复剂，对照组不作处理。
通过测定土壤中石油污染物含量、微生物数量和活性等指标，评估微生物修复技术的实际效果。
还对微生物修复剂的制备和添加量进行优化实验，以确定最佳的微生物修复条件。
实验过程中注意控制温度、湿度、pH等环境因素，以保证微生物生长和活性。
结果与讨论：实验结果表明，微生物修复技术可显著降低石油污染土壤中的石油污染物含量。
其中，接种菌株方法在短期内具有较好的修复效果，但长期效果不够稳定；而促生菌剂方法在促进土壤中原有微生物生长和活性的同时，也增强了土壤本身的生态修复能力，具有更好的持久性。
微生物修复技术还能提高土壤中的微生物数量和活性，有助于改善土壤质量。
然而，微生物修复技术在实际应用中仍存在一些问题。
例如，微生物生长和活性受环境因素影响较大，修复效果不够稳定；同时，微生物修复技术的成本相对较高，对于大规模应用可能存在一定的经济压力。
石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅲ.石油污染土壤的植物-微生物联合修复
石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅲ.石油污染土壤的植物-微生物联合修复刘五星;骆永明;滕应;李振高;吴龙华【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2008(45)5【摘要】在对石油污染土壤理化性质和微生物数量研究的基础上,通过接种含石油降解菌的菌剂、添加营养、定期翻动以及栽种植物等方式对其进行了修复.试验表明,添加氮磷等营养后,土壤中的烃降解菌明显增加,石油降解速率显著加快,但接种菌剂以及定期翻动对降解率没有显著影响.在修复试验进行到120 d后,对部分处理进行了植物修复.试验表明栽种狼尾草后,土壤中石油降解速率显著加快,生物毒性明显降低.另外,试验结束后对土壤中的总DNA进行了提取和基于16s rDNA V3区的PCR-DGGE研究.结果表明,经过修复处理改变了土壤中优势细菌的群落结构,使土壤细菌多样性增强.【总页数】6页(P994-999)【作者】刘五星;骆永明;滕应;李振高;吴龙华【作者单位】中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室,土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008【正文语种】中文【中图分类】X506【相关文献】1.石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅳ.油泥的预制床修复及其微生物群落变化 [J], 刘五星;骆永明;余冬梅;滕应;李振高2.石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅱ.石油污染土壤的理化性质和微生物生态变化研究 [J], 刘五星;骆永明;滕应;李振高;吴龙华3.石油污染土壤的生态风险评价和生物修复Ⅰ.一株具有乳化石油能力的细菌分离鉴定 [J], 刘五星;骆永明;滕应;李振高;吴龙华4.微生物——植物联合修复石油污染土壤的研究进展 [J], 谢丽凤;吴卫飞5.石油污染土壤植物-微生物联合修复研究进展 [J], 孙增慧;孙婴婴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
石油污染土壤的生物修复技术综述
石油污染土壤的生物修复技术综述
石油污染是目前全球面临的重大环境问题之一。
石油的泄漏和泄露不仅对土壤生态环
境造成了严重的污染，而且对人类和其他生物造成了巨大的威胁。
石油污染土壤的生物修
复技术成为了环境科学领域的研究热点。
生物修复技术是利用微生物、植物和其他生物来恢复或改善受污染环境的方法。
它具
有成本低廉、效果显著、对环境友好等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
微生物修复是石油污染土壤生物修复技术中的一种重要方法。
微生物修复通过利用土
壤中的微生物来降解石油污染物，从而恢复土壤的原有生态功能。
最常用的微生物是石油
降解菌。
石油降解菌具有分解石油污染物的能力，通过与石油污染物发生代谢反应，将其
转化为无害的物质。
在实际应用中，常常利用增殖石油降解菌的方法来加强修复效果。
还
可以利用基因工程技术改造微生物，使其具有更强的石油降解能力。
除了微生物修复和植物修复，还有其他生物修复技术如生物浸出、生物固化等。
生物
浸出是指利用植物的根系或微生物代谢产物溶解固体污染物，将其从土壤中释放出来以便
于去除。
生物固化则是指利用特定微生物或植物来固化土壤中的石油污染物，从而减少其
对环境的进一步污染。
石油污染土壤的生物修复技术是一种有效、环境友好的修复方法。
在实际应用中，需
要综合考虑土壤类型、石油污染物的性质、修复时间等因素，选择合适的修复方法。
未来，还需进一步加强与其他修复技术的结合，提高修复效果和可行性，以更好地解决石油污染
土壤问题。
石油烃污染土壤的生物修复
２ １ 石 油 烃 降 解 菌 的分 离 与 驯 化 ． 取 石 油 烃 污 染 的 土 壤 ５ 置 于 ２ ０ Ｌ的 Ｌ ｇ ０ｍ Ｂ培 养 基 中 ， ３ ｃ １０／ ｉ 荡 培 养 ， 培 养 液 明 显 浑 浊 于 ０ｃ，５ ｒｍ ｎ振 至
壤 的生物修 复是 利 用 生物 体 将 污染 物 降 解 、 富集 、 转 移， 以恢复土壤 生态功 能 的过程 。生 物修 复途 径包 括
关键词 ： 油烃污染土壤 ； 油烃降解菌 ； 石 石 生物 修 复 中 图 分 类 号 ： ７ Ｘ１２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ ８— ６２ ２ ０ ）１— ０ ５— ２ １０ ９ ３ （０ ８ ０ ０ ５ ０
石油主要是 由烷烃 、 环烷烃 、 芳香 烃 、 烃 等组成 烯 的复杂混 合物 ， 中多环芳 香烃类 物质 被认 为是一种 其
及石油烃含量 。
１１ 土壤 ．
中原 油 田石 油 污 染 灌 溉 区 ０～ ０ ｍ 土 层 ２ｃ
１２ Ｌ ． Ｂ培 养 基 （ ／ 胰 蛋 白 胨 １ ， 母 浸 膏 ５ ｇＬ） ０酵 ， Ｎ Ｃ ０ ｐ ａ １ ， Ｈ值 ７ ０ １ ．。 基 本 培 养 基 （ ／ ： Ｈ Ｃ ．７ Ｈ Ｐ ０ ２ ｇ Ｌ） Ｎ １ ２ ，Ｋ Ｏ ． ， ０
（ 阳职业技 术 学院生物 系 ，河 南 濮 阳 濮
摘
４５ ０ ） ７ ０ ０
要 ： 中原油田污染土壤 中通过 实验 室驯 化培 养分 离到 一组 能 以中原原 油 为碳 源 的快速 生长的石 油 烃降解 从
菌。 用 该 组 降 解 茵接 种 原 油 污 染 土壤 ， 究其 原 位 生 物 联 合 修 复 实验 ， 种 降 解 茵 的 各 区分 别 种 植 大 豆 、 有 机 肥 研 接 施 料 、 有 机 肥 料 和锯 末 ， 空 白试 样 作 对 比 。 经 过 １０ 施 与 ２ ｄ的 联 合 修 复 ， 区石 油 降 解 茵 的 总 数 （ｇｆ ｇ 由接 种 时 的 各 １ ｕ ） ｃ／ ５２ ．５分 别 变 为 ７７ 、、６ ５ ｌ 、、 ７ 石 油 烃 降 解 率 分 别 达 到 ８． ％ 、２ ５ 、６ ７ 、９ ２ 。表 明 分 离 的 该 组 、 ９ ４ ９ 、、 ５４ ６ 。 ９４ ７．％ ７．％ ４．％ 石 油 烃 降 解 茵是 一 组 高 效 降 解 茵 且 其 与 植 物 联 合 修 复石 油 污 染 土 壤 能 显 著研究通 过驯 化分离 出一组 高 本 效的石油 烃降解 菌 ， 采用 植物 一微生 物联合 修复石 油
土壤石油污染的微生物修复技术
土壤石油污染的微生物修复技术摘要：石油污染往往会带来严重的区域环境污染和生态破坏，自然界中存在很多可以降解石油的微生物，可以利用其特性，帮助处理石油污染并修复生态。
本文主要介绍石油污染的危害及微生物修复石油污染土壤的技术。
关键词：石油污染区域治理微生物处理修复技术Soil microbial remediation of oil contaminatedWenhaoxiangAbstract：The oil pollution often leads to serious regional environmental pollution and ecological damage, there are many natural microbial degradation of crude oil, to features to help deal with oil pollution and restoration ecology. This paper describes the hazards of oil pollution and oil-contaminated soil bioremediation technology.Key words：Oil pollutionRegional GovernanceMicrobial treatmentRepair technique前言：作为重要的战略资源，石油在开采和运输过程中都可能对生态环境造成污染，使受污染的海洋和土壤不能发挥正常功能。
全球每年有10亿吨原油经海上运输，其中约320万吨因泄漏污染海洋：同时，油库、输油管道泄漏造成土壤污染的事件也时有发生，严重破坏了生态环境。
我同是一个石油生产和消费大国，石油污染问题相当突出，自1978年原油产量突破1亿吨后，每年产生石油污染土壤10万吨，累计堆放量近50万吨。
目前，国内外在治理石油污染方面，重点研究了微生物修复技术，经过30多年的研究开发，现已广泛应用于污染环境治理。
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石油污染土壤的植物微生物联合修复HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】石油污染土壤的植物-微生物联合修复摘要: 由于土壤石油污染的日益严重, 其治理技术受到了世界各国的普遍关注, 而生物修复技术具有无二次污染、高效、费用较低等特点,是最具应用前景的土壤修复技术之一。
本文着重介绍植物-微生物联合修复技术的研究进展, 并对该领域今后的研究重点进行了展望。
关键词: 石油污染土壤, 生物修复, 植物-微生物联合修复近年来, 随着石油的勘探开发和区域经济不断发展, 我国石油污染问题日益凸显, 土壤污染日趋严重。
在石油的大规模开采、冶炼、运输、使用和处理过程中, 不可避免地造成石油废弃物对土壤的污染, 这些污染物从各个层面上威胁着生态环境、食品安全和人类健康: 引起土壤理化性质的变化, 导致土壤微生物群落、微生物区系的变化, 进而破坏土壤生态系统; 影响植物生长发育, 导致粮食减产, 长期食用生长于农业土地上的植物及其产品还会影响人类的健康; 土壤吸附的石油会随着雨水、灌溉用水慢慢下渗到地下含水层中, 从而污染地下水, 进而构成对人类生存的不良胁迫。
因此, 石油污染土壤的治理势在必行。
1 石油污染土壤的修复技术石油污染土壤的修复技术主要有物理法、化学法和生物法3 种方法, 物理法和化学法虽可以产生一定实效, 但因存在消极处置、费用昂贵或者二次污染严重等明显缺陷, 现在一般仅作为生物治理方法的辅助手段[ 1] ; 而生物法修复以其处理费用低、效果好又可避免二次污染等优势逐渐被人们所重视。
2 石油污染土壤的生物修复技术生物修复( bioremediat io n) 是利用生物对环境污染物的吸收、代谢、降解等功能, 在环境中对污染物的降解起催化的作用, 即加速去除环境污染物的过程, 可以消除或减弱环境污染物的毒性, 可以减少污染物对人类的健康和生态系统的风险[ 2]。
根据修复使用对象不同, 生物修复主要分为植物修复、微生物修复和植物- 微生物联合修复3 种类型。
2. 1 植物修复植物修复是利用植物与环境之间的相互作用,对环境污染物质进行吸附、吸收、转移、降解、固定、挥发等, 最终使土壤环境得到恢复。
植物修复的方式[ 3] : ( 1) 植物提取, 植物吸收积累污染物, 待收获后进行处理, 主要包括热处理、微生物处理和化学处理; ( 2) 植物降解, 植物及其相关微生物区系将污染物转化为无毒物质; ( 3) 植物稳定化, 植物在与土壤的共同作用下将污染物固定, 以减少其对生物与环境的危害。
微生物修复微生物修复技术是利用土壤中的土着菌或向污染土壤中接种选育的高效降解菌, 在优化的环境条件下, 加速石油污染物的降解。
微生物修复是研究最多、应用也最为广泛的一种生物修复方法, 由此产生一系列生物修复技术如土耕法、生物通气法、预制床法、堆肥法、生物反应器等。
2. 3 植物- 微生物联合修复植物- 微生物修复实际上是利用由土壤、植物、微生物组成的复合体系来共同降解污染物的[ 4] 。
该系统在植物修复的同时, 还通过光合作用以及植物脱落物( 其中含有糖、醇、蛋白质和有机酸等) 为微生物提供氧气和养料, 促进微生物的生长代谢, 加速了其降解污染物的速率。
联合修复技术是土壤过滤器、植物净化器和微生物反应器的有效结合, 提高降解率的同时, 改善了土壤肥力, 绿化了油田周边环境。
3 植物- 微生物联合修复技术研究进展对于石油污染土壤的植物修复和微生物修复研究已经日趋成熟, 并且有些成果已经应用到实际, 而对于植物-微生物联合修复的研究已经成为石油污染土壤领域中的热点[ 5] 。
3. 1 植物与微生物的互利作用该技术可以将植物修复与微生物修复两种方法的优点相结合, 而且两者之间的互利作用强化了根际有机污染物的降解。
植物为微生物提供了生存场所, 并可转移氧气使根区的好氧作用能够正常进行;根分泌物、脱落物可为微生物提供大量营养, 刺激根际各种菌群的生长繁殖, 增强细菌的联合降解作用;某些情况下, 植物根分泌物可作为微生物天然的共代谢底物促进污染物的降解; 根区形成的有机碳可阻止有机化合物向地下水转移, 也可增加微生物对污染物的矿化作用。
某些情况下,植物根分泌物也可作为天然的共代谢底物促进污染物的降解。
此外, 植物根系可以伸展到不同层次的土壤中, 故无须混合土壤即可使降解菌分散在土壤中。
另一方面, 微生物使污染物转换成植物可以吸收利用的状态,减轻了污染物对植物的毒性, 提高了植物的耐受性。
通过两者的互利作用, 弥补了单一修复方式下的种种不足:植物修复可以针对较广范围的污染浓度, 在加上其可以大面积种植的优点, 非常利于户外的生产实践; 微生物修复可以充分利用植物带来的养料和氧气, 与植物根系形成新陈代谢的良性循环,使投加菌在良性环境中活性提高, 利于超低浓度污染的降解。
3．2 联合作用机理修复作用通常发生于根际而非植物体内, 因此,石油污染物的根际调控研究是建立根际修复技术的关键[ 6 ]。
Guenther 等总结了根际石油污染物快速消解的可能机理包括: ( 1) 根系生长改善了土壤理化性状; ( 2) 从整体上增加微生物种群数量及多样性,或者选择性地富集石油污染物降解特异菌群; ( 3) 根系分泌物及脱落物为石油污染物提供共代谢降解底物; ( 4) 根系释放酶催化降解石油污染物; ( 5) 加速石油污染物的腐殖化进程; ( 6) 提高石油污染物的土壤吸附、植物吸收及迁移转化能力等。
其研究与桑伟莲等对联合系统修复PAHs 污染物机制的结果相似: ( 1) 植物根区的菌根真菌与植物形成共生作用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; ( 2) 植物根区分泌物刺激了细菌的转化作用; ( 3) 植物还可为微生物提供生存场所并可转移氧化使根区的好氧转化作用能够正常进行[ 7 ]。
尽管植物- 微生物联合修复在石油污染物降解中的重要性已经被充分认识,但是由于植物根际环境的微域性、动态性和复杂性等特点, 目前对石油污染物植物-微生物联合修复的机理研究还存在一定的困难, 现阶段只是一些猜想和构思而已。
3. 3 研究进展利用苜蓿草与微生物修复PA Hs 和矿物油污染土壤的研究表明, 在植物生长条件下, 土壤微生物降解功能明显增强[ 8 ] ; Leigh 等通过实验室和温室根箱实验证实, 从树根释放的芳香类化合物可作为多氯联苯降解菌的底物, 激发它们的生长; Jo??siah 等研究表明, 向在植物修复的土壤中投加被生物刺激物激励过的生物菌剂可以提高污染物的降解率; 常慧萍利用实验室驯化培养分离到一组能以中原原油为碳源的快速生长的石油烃降解菌与不同植物进行联合强化修复污染土壤, 实验数据显示此方法对强化土壤中污染物的降解是很有效地[9 ] ; 李春荣等研究发现节细菌( Dx??9) 的施加显着加快了玉米、向日葵修复的速度, 石油降解率提高了71?? 3% 和64?? 6%[10]。
赵爱芬等在石油污染的水稻田中分离出的微生物Bacillussp.仅在有水稻根分泌物的情况下才能在石油的残留物中生长[ 11] , 表明水稻根分泌物促进了特定微生物消除石油残留物; 研究表明, 在用苜蓿草修复矿物油污染土壤时,投加特性降解真菌可不同程度的提高土壤PA Hs 的降解率, 但真菌与细菌的降解提高对象不同 ; Jennifer 等从植物影响微生物角度出发, 不同组合下生物量的不同导致了降解率的不同 ; 刘继朝等对微生物与四种植物组合进行了研究, 发现降解顺序有差别[ 12] , 与程国玲研究结果一样: 不同的微生物-植物组合的降解效率不同[ 13]。
可见, 植物与微生物的协同作用可以加速石油污染物的降解, 同时, 由于个体差异会导致降解效果的不同。
所以在植物-微生物联合修复体系中, 为了达到高效降解污染的目的, 需要选择合适的植物, 培养高效菌种, 以及对污染物微生物植物之间的相互关系进行深入研究, 筛选出合适的降解组合。
在植物-微生物联合修复技术研究的过程中, 结合影响降解因素, 开发出一套新的修复方法多技术植物修复系统( MPPS) 。
这种系统是利用微生物植物机械联合修复, 去除炼油厂含油淤泥中总石油烃含量从5%降到 5% , 去除率达90% , 比单独植物修复高出35 个百分点。
这种多技术包括土地耕作, 加入植物生长菌和特性降解菌, 种植耐污染植物的联合。
植物生长菌具有固氮; 合成铁载体,溶解土壤中的铁, 并提供给物细胞; 合成植物激素( 生长素) ; 自制酶, 调节植物生长和发育等作用植物生长菌的加入可以解决植物在石油烃污染土壤中生物量小、降解率不高等局限。
这种修复系统不仅能有效去除低分子量饱和烃, 而且对于大分子量,高疏水性石油烃化合物也有较高的去除效果。
4 展望目前, 我国石油污染土壤的生物修复研究仍处在实验室阶段, 而植物-微生物联合修复技术由于其适用范围广的特点将会使生物修复投入实际应用变为现实。
但此技术的研究尚处于起步阶段, 需要在实践中不断完善和改进, 以期获得更好的处理效果,具有更大的实用价值。
( 1) 植物- 微生物联合修复技术可以成为一种很有发展前途的新型生物修复技术, 但由于降解微生物的群落组成和变化动态的了解甚少, 为降解机理的阐明带来了困难, 所以其理论体系、修复机制和修复技术需进一步完善;( 2) 在基础研究方面, 除了筛选耐受性高的植物和高效微生物以外, 如何通过遗传学、分子生物学、基因工程等手段进一步提高生物的活性和环境适应性, 也是今后研究的重点;( 3) 由于植物- 微生物联合修复技术是两种单一生物修复技术的结合, 所以影响因素的复杂性要求还需对因素实现可行性操控以及优化。
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