隨著人們對(duì)石油產(chǎn)品需求不斷增加，石 油開(kāi)采正在從內(nèi)陸向沿海地區(qū)轉(zhuǎn)移，由于沿海地區(qū)鹽漬化土壤分布廣泛，在石油開(kāi)采、運(yùn)輸、加工過(guò)程中， 會(huì)不可避免造成鹽漬化土壤石油污染。以黃河三角 洲為例，鹽漬化土地面積占土地總面積的63%，其中高于0.8%的重度鹽漬化土地約占1/4。依據(jù)采油井污染約范圍在1 000~2000m2估計(jì)，該地區(qū)石油污染鹽漬化土壤面積在2000 hm2以上。加上近年來(lái)濱海油溢事故頻發(fā)，石油污染物隨著潮汐進(jìn)入到灘涂，鹽漬化土壤污染面積不斷增加。石油組成成分復(fù)雜，主要有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、瀝青質(zhì)及含氮、硫化合物等，其中多環(huán)芳香烴具有強(qiáng)烈的“三致”效應(yīng)，可以通過(guò)食物鏈等途徑進(jìn)入人體，威脅人類健康。同時(shí)，石油污染能夠?qū)е峦寥佬再|(zhì)發(fā)生變化，引起碳氮磷等比例失調(diào)，保水性能大大降低，致使本已脆弱的鹽漬化土壤生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。鹽潰化土壤石油污染問(wèn)題成為當(dāng)前正在面臨的一重要生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

 

    1 土壤石油污染修復(fù)技術(shù)

 

    多年來(lái)，土壤石油污染問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，但大多數(shù)研究都是針對(duì)非鹽漬化土壤，忽略了鹽漬化土壤石油污染問(wèn)題。隨著土壤鹽漬化程度增加，石油類污染物消減速度顯著降低，持久性明顯增強(qiáng)，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)土壤鹽度由40dSm-1上升為200dSm-1時(shí)，石油在不同類型土壤中礦化速率降低了20%~44%, 土壤中NaCl達(dá)0.23%時(shí)，微生物生長(zhǎng)速率降低了90%，污染物去除難度加大。同時(shí)，土壤含鹽量對(duì)土壤微生物群落功能基因多樣性也能產(chǎn)生極其顯著的影響。可見(jiàn)，鹽漬化使石油污染土壤系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，修復(fù)難度增加。

 

    目前石油污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有三大類:物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。物理修復(fù)是根據(jù)土壤和污染物的性質(zhì)，將污染物與環(huán)境進(jìn)行隔離,以阻止其擴(kuò)散，主要包括焚燒法、隔離法和客土法等,其處理成本較高，容易造成二次污染�；瘜W(xué)修復(fù)是利用污染物與氧化劑、改良劑等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而將其從土壤中去除，主要包括萃取法、化學(xué)氧化法、土壤洗滌法等，其工序復(fù)雜、費(fèi)用較高，且易帶來(lái)一些新的土壤生態(tài)問(wèn)題生物修復(fù)是利用植物、微生物的降解、轉(zhuǎn)化及吸收作用，移除土壤中的石油類污染物，主要包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)及植物-微生物聯(lián)合修復(fù)等。與其他修復(fù)技術(shù)相比，生物修復(fù)成本低、條件溫和、無(wú)二次污染，已經(jīng)成為治理石油污染土壤最具潛力的技術(shù)。1989年，美國(guó)阿拉斯加海域大面積石油污染成功生物修復(fù)被認(rèn)為是生物修復(fù)發(fā)展的里程碑。

 

    2 鹽漬化土壤石油污染修復(fù)策略及途徑

 

    2.1 鹽漬化土壤石油污染微生物修復(fù)技術(shù)

 

    自然界中廣泛存在著能降解石油烴的微生物，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)100多個(gè)屬、200多個(gè)種這些微生物能利用石油作為其生長(zhǎng)的碳源和能源。但非耐鹽微生物不適合在高鹽環(huán)境中進(jìn)行污染修復(fù)，因此，開(kāi)展石油污染鹽漬化土壤修復(fù)首先應(yīng)篩選出高效耐鹽的降解菌株。具有耐鹽特性的大腸桿菌變異體，其耐鹽機(jī)制是通過(guò)增加細(xì)胞膜內(nèi)K+和膜外表多糖的含量來(lái)維持細(xì)胞滲透壓平衡，在NaCl含量7.5%的條件下，其總石油烴降解效率是普通菌株的2.5倍。向4株能夠利用原油中不同組分的混合菌中植入耐鹽基因片段后，混合菌對(duì)高鹽環(huán)境 表現(xiàn)出顯著耐受性,5d后，0.7 mol/L NaCl條件下石油組分中脂肪烴全部降解。選用4種具有耐鹽特性的微生物(枯草芽孢桿菌、熒光假單單菌、糞鏈 球菌、熱帶假絲酵母菌作為生物強(qiáng)化菌劑，在小試模擬系統(tǒng)中修復(fù)石油污染鹽堿土壤，結(jié)果表明：生物強(qiáng)化處理修復(fù)效果更加顯著，總石油烴和多環(huán)芳烴降解率分別達(dá)到50.8%和69.2%，顯著高于未添加菌劑的處理，其降解率分別為40.5%和61.2%。利用耐鹽微生物降解鹽漬化土壤中的石油污染物，修復(fù)效果往往不穩(wěn)定，微生，群落之間的競(jìng)爭(zhēng)，外界條件包括溫度、濕度、pH、土壤性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)修復(fù)效果產(chǎn)生影響。

 

    2.2 鹽漬化土壤石油污染植物修復(fù)技術(shù)

 

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有1%的陸生植物能夠在鹽漬化土壤中生長(zhǎng)，這為石油污染鹽漬化土壤植物修復(fù)提供了豐富的資源。根系分泌物可以作為營(yíng)養(yǎng)源促進(jìn)土壤微生物生長(zhǎng)，從而提高石油的降解效率，耐鹽植物鹽節(jié)木能夠在石油污染的阿拉伯灣高鹽岸邊自然生長(zhǎng)，根際微生物數(shù)量是無(wú)植被地區(qū)的14~38倍。利用堿蓬、 補(bǔ)血草、中亞濱藜和蘆葦4種鹽生植物對(duì)石油污染鹽漬化土壤進(jìn)行修復(fù)，植物種植后石油降解速率明顯加快，堿蓬、中亞濱藜根際土壤石油烴降解效率達(dá)96.5%，對(duì)石油組份進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)種植植物后大分子石油組分消減速度提高更快。引入鹽生植物是加快污染土壤修復(fù)進(jìn)程的重要途徑，但不同植物對(duì)石油污染物的耐性不同，修復(fù)效應(yīng)差別很大，且土壤條件、石油組分等因素都會(huì)影響植物修復(fù)效果。因此，利用鹽生耐勘植物修復(fù)石油污染鹽潰化土壤， 一要篩選耐鹽、高效的修復(fù)植物，二要研究修復(fù)植物利用策略和途徑，以充分發(fā)揮其修復(fù)潛能。

 

    2.2.1 耐鹽修復(fù)植物的選擇

 

    —般認(rèn)為，耐鹽修復(fù)植物應(yīng)具備的條件有：污染物耐受能力強(qiáng)，生物量較高;根系發(fā)達(dá)，可以穿透較深的土層，耐受低氧環(huán)境，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)以發(fā)芽率為基礎(chǔ)研究21個(gè)科50種植物對(duì)煤油的耐受性，并將其分為強(qiáng)耐受、較耐受和不耐受3個(gè)等級(jí)。研究發(fā)現(xiàn):植物的耐受性具有種特異性，豆科、 十字花科、菊科、禾本科植物對(duì)煤油耐受性依次降低; 單子葉植物主要表現(xiàn)為強(qiáng)耐受和較耐受性，雙子葉植 物在每個(gè)耐受等級(jí)中均有分布;與栽培植物相比，野生植物對(duì)煤油刺激更加敏感。以生物量和葉綠素為指標(biāo)研究不同濃度石油對(duì)圓葉當(dāng)歸的影響，發(fā)現(xiàn)其光合作用系統(tǒng)對(duì)石油組分有強(qiáng)大的耐受性，結(jié)果顯示：其對(duì)石油的耐受極限為60g/kg,當(dāng)石油含量低于30g/kg時(shí)，石油對(duì)植物生長(zhǎng)具有刺激作用，加之其生物量較大且中空根系結(jié)構(gòu)可以改善土壤供氧條件，圓葉當(dāng)歸可成功應(yīng)用于石油污染土壤修復(fù)。在溫室中用柴油污染的鹽沼沉積物模擬濕地環(huán)境，從植物莖密度、株高和生物量三方面研究鹽堿條件下不同濃度柴油污染物和燈芯草之間的關(guān) 系：燈芯草在沿海濕地對(duì)柴油的耐受極限為160~320mg/g,濃度為40mg/g時(shí)，總石油烴剩余量明顯低于對(duì)照組，多環(huán)芳烴和烷烴的濃度分別為對(duì)照組的3%和15%。

 

    2.2.2 耐鹽修復(fù)植物的利用方法

 

    調(diào)節(jié)土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量，提高土壤肥力，是提高石油類污染物降解效率的有效途徑。實(shí)驗(yàn)表明，向栽種狼尾草的土壤中加入氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素后，土壤中烴降解菌數(shù)量顯著增加，石油烴降解速率明顯加快宋玉芳等M通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，以污染水平、有機(jī)肥含量等為調(diào)控因子，探討生物修復(fù)礦物油和難降解有機(jī)物污染土壤的可行性。研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥可使種植水稻和苜蓿的土壤中多環(huán)芳烴降解率提高，水稻根際土著細(xì)菌數(shù)量與有機(jī)肥量呈正相關(guān)。在利用堆肥和植物聯(lián)合修復(fù)黃河三角洲石油污染土壤時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)堆肥/污染土壤體積比為2/1,C/N比為15/1時(shí)，總石油烴的降解效率最高;在堆肥的基礎(chǔ)上進(jìn)行植物修復(fù)，堿蓬對(duì)總石油烴的降解效率達(dá)40%以上�？梢�(jiàn)，施肥對(duì)于解烴菌活性及耐鹽植物修復(fù)效率的提高具有重要作用。

 

    不同種植方式會(huì)影響植物修復(fù)潛能。研究發(fā)現(xiàn)， 幾種植物混種能顯著提高植物修復(fù)能力。在比較4種植物（黑麥草、苜蓿、高羊茅、油菜)單一種植和混種降解菲、芘能力時(shí)發(fā)現(xiàn):混合種植土壤中菲、芘的降解率分別為98.3%~99.2%和88.1%~95.7%,明 顯高于單一種植(菲、芘的降解率分別為97.0%~98.0% 和79.8%~86.0分，原因是植物不同的根系類型和分泌模式之間相互影響，改變了根系生理特性，刺激根系 分泌物的產(chǎn)生和根際微生物的生長(zhǎng)，提高了污染物的生物有效性，同時(shí)還可以改良土壤物理結(jié)構(gòu)，使水分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微生物等更快更深入的擴(kuò)散滲透。有些學(xué)者也得出了相反的結(jié)論,發(fā)現(xiàn)在人工培養(yǎng)箱和室外2種條件下，單一種植的草本植物較混合種植,土壤中石油烴降解效率要高，植物混種會(huì)阻礙土壤污染物的降解,原因可能是有些植物促生微生物的石油降解能力較差;此外，不同植物之間的種間競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)對(duì)降解效率產(chǎn)生影響。

 

    植物和微生物聯(lián)合修復(fù)會(huì)加速石油污染物的分解。在研究鹽沼植物海三棱薦草對(duì)石油污染灘涂中微生物影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，植物存在情況下，微生物數(shù)量比無(wú)植物存在時(shí)提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí);混合菌能適應(yīng)更惡劣的環(huán)境，可承受的pH低至6, 土壤脫氫酶的活性提高2~3倍。利用篩選出的耐鹽菌和鹽生植物聯(lián)合修復(fù)石油污染鹽堿土壤，發(fā)現(xiàn)同時(shí)添加菌劑和種植堿蓬的修復(fù)體系中，不僅土壤養(yǎng)分(總磷、速效氮、速效磷)含量最高，土壤中石油烴污染物降解率也最高，達(dá)34.5%，為對(duì)照體系的3.8倍。原因是微生物-植物在石油污染物降解方面具有協(xié)同作用，改善了土壤微生態(tài)環(huán)境，提高了污染物的生物可利用性，進(jìn)而提高其生物降解效率。

 

    3 結(jié)論與展望

 

    鹽漬化石油污染土壤，生態(tài)系統(tǒng)脆弱，修復(fù)難度大，利用鹽生(耐鹽)植物來(lái)進(jìn)行洽理是一條有效途徑。由于多年來(lái)人們將注意力集中在非鹽漬化土壤石 油污染問(wèn)題的研究，對(duì)鹽漬化土壤污染問(wèn)題關(guān)注較 少j目關(guān)的研究十分缺乏，具有高效石油修復(fù)能力的耐鹽植物報(bào)道很少，關(guān)于耐鹽植物修復(fù)石油污染土壤 的機(jī)制也缺乏深入系統(tǒng)的了解。鹽漬化石油污染土壤 修復(fù)的理論亟待深入研究，為高效修復(fù)技術(shù)體系構(gòu)建 提供指導(dǎo)和依據(jù)。

 

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