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随着石油勘探开发和区域经济的不断发展,我国石油污染问题日益凸显,土壤石油污染日趋严重。土壤石油烃污染会对生态环境、食品安全和人身健康构成严重的威胁,已成为困扰环境领域重要的社会与环境问题。修复石油污染土壤、恢复其生态功能已成为迫在眉睫的任务。
石油污染环境治理方法主要有物理法、化学法和生物修复法三大类,其中微生物修复方法具有成本低、不破坏土壤环境、污染物氧化完全、没有二次污染、可原位处理等众多优点而具有广阔的应用前景。但是传统的研究仅利用单一菌种进行微生物修复,而石油组分复杂且难降解,仅靠单一菌种无法完全降解,必须有多种微生物的联合参与。目前国内外针对石油污染土壤的生物修复研究大都忽略了油田土壤盐碱化的问题,而且国内将实验室结果放大到地块小试模拟的研究也较少。而考察小试模拟生物修复过程中各种理化参数、生物参数与降解活性、降解效率之间的关系对建立强化有效的修复策略、评价修复效果具有重要的意义。
本研究首先通过室内模拟原位生物修复实验分别研究了粪链球菌和热带假丝酵母菌对石油烃的降解特性及混合菌对石油烃的联合降解行为。又针对胜利油田石油污染的盐碱土设计了生物修复小试方案,比较了添加土壤改良剂及营养物质的生物刺激(BS)与生物刺激加生物强化联合方案(BS+BA)对石油烃及PAHs的去除效果,监测了修复过程中土壤理化性质、微生物活性、微生物群落结构的变化。实验结果表明:
1.酵母菌-细菌混合菌剂在对石油烃的去除中表现出协同作用,连续培养32d后混合菌处理组对总石油烃(TPH)的去除率达到29.9％,较单菌处理组高约50％；前期低分子量烷烃降解效果明显,对于C15～C21的高分子量烷烃的降解效果主要在第32d时显现。
2.酵母菌-细菌混合菌处理组的脱氢酶活性高于单菌组,脱氢酶活性与石油烃降解率呈很好的相关性。
3.小试模拟试验中腐殖酸、诺沃肥和生物有机钙等土壤改良剂及营养盐的加入使土壤盐碱环境得到明显改善,pH值由8.1-8.2降低至7.8-7.6,并随着酸性代谢产物的累积降低至7.0-6.6；土壤含盐量由2％降至1.1％。
4.由于微生物产生的表面活性剂作用,土壤溶液表面张力随时间有所降低。小试模拟实验BS+BA(生物刺激+生物强化)与BS(生物刺激)处理组土壤溶液表面张力分别由72.2、71.8mN/m降低到64.9、67.2mN/m,提高了微生物石油烃的可利用性。
5.对比两组小试系统,BS+BA处理修复效果更加显著,对石油烃、总PAHs的降解率可达到50.8％、69.2％,而BS处理为40.5％和61.2％。其中添加菌剂对5-6环PAHs的去除效果明显。
6.不同修复策略对土壤微生物有显著影响,表现为土壤脱氢酶活性及微生物群落结构的动态变化。两组小试模拟处理组中脱氢酶活性均呈现出先增加后降低的趋势,BS+BA处理在菌剂适应土壤环境后脱氢酶活性高于BS处理。BS与BS+BA对土壤酵母菌和细菌的多样性、均匀度产生不同的影响,表现为:当外源微生物适应土壤环境后,BS+BA处理与BS处理相比更能维持土壤酵母菌多样性,BS+BA处理酵母菌均匀度指数随时间的波动较BS处理更为显著；由于刺激作用BS处理组的细菌多样性、均匀度明显增加,由于外源混合微生物与土著菌的竞争作用BS+BA处理组细菌多样性指数变化较小,并有随时间逐渐降低趋势。