石油污染土壤的生態(tài)效應及生物修復研究.pdf

1、土壤石油污染對土壤功能、生態(tài)環(huán)境和人類健康等有嚴重的影響,對其污染機理、生態(tài)效應以及修復技術研究越來越受到人們的重視。生物修復技術由于具有處理成本低、處理條件溫和、無二次污染等優(yōu)點而受到廣泛關注和快速發(fā)展。本論文針對陜北土壤石油污染的現(xiàn)狀,通過室內實驗和田間試驗,揭示了石油污染物在黃土介質中的吸附、解吸、垂向遷移特征和自然降解規(guī)律:系統(tǒng)探索并揭示了石油污染土壤對微生物生長、植物-土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物群落及典型植物生長影響的特征。從分離篩選

2、高活性石油降解菌入手,在揭示了石油污染物微生物降解動力學特征和優(yōu)化生態(tài)條件的基礎上,建立了石油污染土壤植物修復及植物-外源微生物聯(lián)合修復技術,提出了生物修復效果評價指標并對修復效果及安全性進行了初步評價。主要研究成果及結論如下:
　　 1、靜態(tài)吸附與解吸實驗揭示石油類污染物在于黃土-水兩相之間的分配符合Freundlich方程,吸附動力學可以用對數(shù)方程描述,土壤中有機質含量是影響石油烴吸附的主要因素；黃土中石油類污染物的釋放速度

3、很快但釋放量很小且釋放量隨pH值的增加而增大。通過土柱淋濾實驗表明:石油類污染物在黃土中的垂向遷移速度很慢,污染物主要滯留在表層土。搖床培養(yǎng)和堆制實驗揭示生物降解是石油污染物在黃土中自然去除的主要途徑。
　　 2、通過對石油污染環(huán)境中的微生物生長以及植物生長特性的研究表明:細菌的對數(shù)生長曲線延滯期較真菌明顯短縮且穩(wěn)定期菌落數(shù)遠高于真菌,是污染環(huán)境中微生物構成的主體；石油污染的植物-土壤生態(tài)系統(tǒng)中,嗜油菌數(shù)量顯著提高且不同植物響應

4、程度差異較大。土壤中石油初始濃度在300mg／kg～50000mg／kg時,對苜蓿出苗抑制率可達到24％～78％；10000mg／kg時,植物葉綠素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性顯著降低,丙二醛(MDA)含量明顯增加,植物生理性狀受到顯著影響；玉米、向日葵、大豆生物量依次減少14.5％、21.2％和7.6％,植物生長受到顯著抑制；石油污染物在植物不同部位均有不同程度的殘留,其中根部殘留量最大,其次是籽仁或莖部。土壤中石油烴初始質量濃

5、度為10000mg／kg時,玉米、向日葵和大豆籽仁中石油烴殘留量分別達到3.82mg／kg、4.64mg／kg、1.14mg／kg,玉米籽粒中苯并[a]芘(BaP)含量超過國家食品規(guī)定的限量(<5μg／kg),達到5.78μg／kg,食品安全受到威脅。
　　 3、從石油污染介質中分離得到28種石油降解菌,其中微球菌屬5株、節(jié)細菌屬6株、不動細菌屬3株、芽孢桿菌屬2株、微桿菌屬和假單胞菌屬各1株；曲霉屬2株、頭孢霉屬、毛霉屬、酵母

6、屬和木霉屬各1株。通過降解性能研究篩選出10株高效石油降解菌；單因素和多因素實驗研究揭示了石油污染土壤微生物降解的優(yōu)化生態(tài)條件為:營養(yǎng)物配比C:N:P=40:2:1,電子受體H2O2累計加入量(30％溶液)9000mg／kg,濕度50％；較適合的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。影響生物降解因素的主次關系依次為:濕度,表面活性劑,營養(yǎng)物,電子受體。
　　 4、以玉米、向日葵、苜蓿、大豆為修復植物進行的連續(xù)兩年原位修復試驗表明:150

7、d可以使土壤中初始質量濃度為10000mg／kg的石油烴分別降解42.5％、46.4％、44.7％和40.6％；500d降解95.5％、96.1％、92.4％和87.6％,修復效果明顯；節(jié)細菌-DX-9為外源強化菌,與玉米、向日葵形成的聯(lián)合原位修復體,150d可以使石油烴分別降解72.8％和76.4％；500d降解率分別達到97.6％和98.9％；芽孢桿菌(DX-6)、假單孢菌(WX-2)、節(jié)桿菌(DX-10)和微桿菌(DX-1)組成的

8、外源強化混合菌與苜蓿、大豆構建的聯(lián)合原位修復體,150d石油烴降解達到63.5％和51.7％,較相應植物修復分別提高了27.3％和42.1％；500d降解率分別達到98.8％和92.7％。石油污染土壤植物-外源微生物聯(lián)合修復效果顯著。
　　 5、經(jīng)過連續(xù)兩年的生物修復,供試植物的生長狀況、籽仁品質、土壤中石油污染物的殘余量、試驗區(qū)土壤理化性質,生物群落分布,土壤呼吸強度均與對照無顯著差異。石油烴對植物的生態(tài)毒性消除,污染土壤恢復