李輩輩

（上海亞新建設(shè)工程有限公司，上海 200436）

目前，石油已經(jīng)是人類(lèi)最主要的能源之一，得到了大規(guī)模的開(kāi)采。但是在石油開(kāi)采、運(yùn)輸和使用過(guò)程中，石油泄漏事故時(shí)有發(fā)生，給生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康造成了嚴(yán)重危害。特別是石油開(kāi)采過(guò)程產(chǎn)生的落地原油，已成為土壤污染的主要來(lái)源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在每年世界石油總產(chǎn)量約3×1010t，約有近800萬(wàn)t的石油污染物進(jìn)入環(huán)境，其中大部分進(jìn)入到了土壤中[1-2]。石油烴進(jìn)入土壤后的危害主要有三方面：一是產(chǎn)生大量的石油污泥，由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)及其難以去除且殘留時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，不但可以改變土壤的理化性質(zhì)和有機(jī)質(zhì)機(jī)構(gòu)組成，破壞土壤結(jié)構(gòu)及土壤微生物和植物的生存環(huán)境，還可能通過(guò)食物鏈傳遞到動(dòng)物和人體內(nèi)，影響其肝、腎等器官的正常功能，甚至引起癌變；二是部分遷移性強(qiáng)的石油烴（如苯、甲苯、二甲苯等）進(jìn)入土壤后會(huì)隨土壤水分到達(dá)地下含水層，從而污染地下水；三是部分揮發(fā)性強(qiáng)的石油烴進(jìn)入土壤后會(huì)向空氣揮發(fā)擴(kuò)散，從而影響空氣質(zhì)量，進(jìn)而影響人體健康[3]。

當(dāng)前處理石油污染土壤的方法主要有物理法、化學(xué)法、生物修復(fù)技術(shù)以及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。物理和化學(xué)方法雖然見(jiàn)效快，但從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的角度來(lái)看成本較高，并且可能對(duì)土壤的物理、化學(xué)和生物學(xué)特征造成潛在的破壞[4]。而生物修復(fù)是一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、有效的方法，特別是在降低單一或混合的可生物降解物質(zhì)的濃度方面，能取得理想的效果。污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的主要特點(diǎn)為：成本低于物理及化學(xué)方法；不破壞土壤的原有理化性質(zhì)；處理效果好，經(jīng)過(guò)生化治理，污染物殘留量可以達(dá)到很低水平；對(duì)環(huán)境的影響小，無(wú)二次污染，生化治理最終產(chǎn)物為CO2、水和脂肪酸，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)無(wú)害；可以原位處理，避免了運(yùn)輸過(guò)程中造成二次污染，同時(shí)也節(jié)約了處理費(fèi)用[5]。可見(jiàn)生物修復(fù)技術(shù)是最符合綠色發(fā)展的要求，并且在近幾年得到了很好的運(yùn)用。本文主要介紹土壤石油污染的生物修復(fù)技術(shù)，并對(duì)其以后的發(fā)展方向作一個(gè)展望。

1 石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)

由于石油的流動(dòng)性大、滲透性強(qiáng)、對(duì)土壤黏附作用顯著，石油污染土壤具有體系復(fù)雜、范圍廣、治理難、周期長(zhǎng)、危害大等特點(diǎn)，所以對(duì)于石油污染土壤的治理迫在眉睫。目前石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)主要包括物理修復(fù)方法、化學(xué)修復(fù)方法和生物修復(fù)方法。

1.1 物理修復(fù)技術(shù)

最先應(yīng)用于石油污染土壤修復(fù)的是物理法和化學(xué)法。傳統(tǒng)物理法有焚燒法、熱修復(fù)法、換土法、隔離法、機(jī)械法等。這些方法對(duì)設(shè)備要求高，同時(shí)也需要人力，因此成本較高，而且沒(méi)有從根本上解決污染問(wèn)題，主要是使污染物發(fā)生了轉(zhuǎn)移，還需要對(duì)污染物進(jìn)一步處理。目前，一些新興的物理法成為研究熱點(diǎn)。主要有：

（1）電修復(fù)法。與傳統(tǒng)的土壤修復(fù)技術(shù)相比，電修復(fù)具有人工少、接觸毒害物質(zhì)少、經(jīng)濟(jì)效益高、不破壞現(xiàn)場(chǎng)的生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，更適合于治理滲透系數(shù)低的密質(zhì)土壤。且當(dāng)前發(fā)現(xiàn)將電修復(fù)法與植物修復(fù)技術(shù)結(jié)合可以起到很好的修復(fù)作用，Putra等研究表明電修復(fù)和植物修復(fù)聯(lián)合可以提高植物體內(nèi)重金屬的富集量[6]。電修復(fù)法主要缺點(diǎn)在于對(duì)于電荷缺乏的非極性有機(jī)污染物，利用電修復(fù)技術(shù)無(wú)法高效去除，且對(duì)于不溶性有機(jī)污染物需要化學(xué)增溶，易產(chǎn)生二次污染[7]。

（2）土壤氣相抽提法（SVE）。利用物理方法去除石油污染土壤中揮發(fā)性或半揮發(fā)性石油組分的一種原位修復(fù)技術(shù)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活、凈化效率較高、對(duì)周?chē)h(huán)境危害小、治理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。劉沙沙等在廣東省某柴油污染場(chǎng)地開(kāi)展土壤氣相抽提修復(fù)示范工程，3個(gè)多月后，土壤中TPH的最高去除率達(dá)64.88%[8]。

（3）CSP法。即凈化土壤工藝，該法用含碳的物料當(dāng)作吸附物，在強(qiáng)烈攪拌下通過(guò)煤表面強(qiáng)力吸附烴基污染物，然后用重選或浮選法將干凈的土壤和吸附有烴基化合物的煤分開(kāi)，達(dá)到凈化土壤的目的。

1.2 化學(xué)修復(fù)技術(shù)

化學(xué)修復(fù)技術(shù)一般來(lái)說(shuō)對(duì)石油污染土壤的修復(fù)效果較好，但化學(xué)溶劑的二次污染、試劑成本高等問(wèn)題，在一定程度上限制了化學(xué)方法規(guī)?；瘧?yīng)用。其方法主要有：（1）萃取法，使用有機(jī)溶劑對(duì)石油污染土壤中的原油進(jìn)行萃取，然后對(duì)有機(jī)相進(jìn)行分離，該法處理工藝復(fù)雜，成本高，適合用于高濃度石油污染的土壤；（2）土壤淋洗，是指用不同類(lèi)型的洗滌劑（如表面活性劑等）洗滌石油污染土壤的方法，其優(yōu)點(diǎn)是能耗較低、處理周期短、操作簡(jiǎn)單且可回收洗脫的原油，但其缺點(diǎn)是藥劑用量大、易造成二次污染。何澤能等采用曲拉通、平平加、壬基酚聚氧乙烯醚和石油烷基苯磺酸鈉等4種表面活性劑處理石油污染土壤，其脫油率最高可達(dá)98%以上[9]；（3）化學(xué)氧化法，直接向污染土中加入化學(xué)試劑，使其與污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化的目的?？蓡为?dú)使用，也可與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)合；（4）光催化法，在有O2和催化劑的條件下，利用太陽(yáng)光能促使石油污染物發(fā)生氧化分解。

1.3 生物修復(fù)技術(shù)

20世紀(jì)80年代以后，生物修復(fù)技術(shù)因?yàn)槟軌蚴购芏辔廴疚锝到獗容^徹底、二次污染可能性小、操作簡(jiǎn)便及經(jīng)濟(jì)性良好、適用于原位和異位修復(fù)技術(shù)的處理方式等優(yōu)點(diǎn)，而成為發(fā)展速度最為迅猛的治理技術(shù)。污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)，是指利用特定的生物（植物、動(dòng)物、微生物）吸收、轉(zhuǎn)化、降解或清除環(huán)境污染物，使污染的土壤恢復(fù)健康的生物措施。目前生物修復(fù)的類(lèi)型主要有：植物修復(fù)、微生物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)及它們之間的聯(lián)用。

2 石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)

目前治理石油經(jīng)類(lèi)污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)主要有三類(lèi)：一是微生物修復(fù)技術(shù)、二是植物修復(fù)技術(shù)、三是微生物與植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)。

2.1 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是指利用土壤中的土著微生物或補(bǔ)充構(gòu)建的特異降解功能菌分解污染物，修復(fù)被污染的土壤的方法。常見(jiàn)的微生物修復(fù)方法有：投菌法、土壤耕作法、預(yù)制床法、生物反應(yīng)器法、生物堆法、生物通氣法、生物培養(yǎng)法等。

土壤中微生物數(shù)量眾多，某些微生物如細(xì)菌和真菌等對(duì)重金屬具有吸附、沉淀、氧化還原等作用，從而可降低污染土壤中重金屬的生物有效性，達(dá)到修復(fù)污染的目的。研究表明，目前在自然界中約有包含細(xì)菌霉菌放線(xiàn)菌和酵母菌以及藻類(lèi)和藍(lán)細(xì)菌的100余屬200多種能降解石油中各種烴類(lèi)的微生物[10]。姚德明等在厭氧和好氧條件下，從勝利油田含油污泥污染土壤中分離純化出石油烴降解微生物，通過(guò)14d的生物降解過(guò)程，石油烴降解率達(dá)到了80%以上。陳麗華等[12]研究發(fā)現(xiàn)混合菌劑可顯著提高石油降解率，當(dāng)污染土壤中石油含量為50mg/g時(shí)，分別添加2%、4%和8%的混合菌劑，48d后的石油降解率分別為68.01%、80.42%和78.47%，而沒(méi)有添加混合菌劑的石油降解率僅為45.50%[11]。

2.2 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)是利用植物體內(nèi)對(duì)某些污染物的積累、植物代謝過(guò)程對(duì)某些污染物的轉(zhuǎn)化和礦化，及植物根 與根莖的共生關(guān)系增加微生物的活性的特點(diǎn)，以加速土壤污染物降解速度的過(guò)程。植物修復(fù)機(jī)理包括吸附、吸收、轉(zhuǎn)移、降解、揮發(fā)等，主要通過(guò)植物直接吸收有機(jī)污染物，植物釋放分泌物和酶、刺激根區(qū)微生物的活性和生物轉(zhuǎn)化作用，植物增強(qiáng)根區(qū)的礦化作用等3種方式去除環(huán)境中的有機(jī)污染物。

魯莽等研究表明，總石油烴在根際土壤體系比非根際土壤消失得更快，在試驗(yàn)進(jìn)行70d后，非根際與根際土壤總石油烴降解率分別為11.8%和27.4%[13]。董亞明等還研究了蘆葦、檉柳、沙棗對(duì)石油污染土壤的修復(fù)效果，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)80d的修復(fù)，污染土壤中石油烴的去除率可達(dá)到26.50%～31.27%，明顯高于空白的15.57%～20.34%[14]。另外發(fā)現(xiàn)植物之間的聯(lián)合修復(fù)效果較好，Xu等研究了玉米和黑麥草聯(lián)合種植修復(fù)的污染土壤中菲和芘，60d后其去除率分別高達(dá)98.22%和95.81%[15]。

在植物修復(fù)修復(fù)過(guò)程中，植物根系是修復(fù)的關(guān)鍵，因而使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)生長(zhǎng)性好并具有較深較發(fā)達(dá)根系的植物，能有效提高石油烴類(lèi)有機(jī)污染物的修復(fù)效果[16]。

2.3 微生物與植物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

植物對(duì)污染物的去除往往具有選擇性，單一植物品種修復(fù)復(fù)雜混合物石油烴，或者是其他有機(jī)或無(wú)機(jī)復(fù)合污染土壤的效果并不顯著。所以為了提高降解率，我們?cè)谥参锾幚眢w系中投加具有特定功能的微生物來(lái)改善原有處理體系的處理效果，同時(shí)也可以充分發(fā)揮微生物的潛力。

Miya等研究表明，植物根系分泌物在根區(qū)刺激細(xì)菌形成了有機(jī)碳，同時(shí)根細(xì)胞的死亡也增加了土壤中的有機(jī)碳，有機(jī)碳的增加能有效阻止土壤中石油污染物向地下水轉(zhuǎn)移，還能增強(qiáng)微生物對(duì)石油污染物的礦化作用[17]。Zhang等通過(guò)種植鋪地黍、牛筋草、高羊茅等草本植物以促進(jìn)土著菌對(duì)石油的降解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種植植物后石油降解速率提高了2.33～3.19 倍[18]。

可見(jiàn)微生物—植物聯(lián)合修復(fù)兼具了微生物修復(fù)和植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)，植物的存在，不僅可為微生物提供生存場(chǎng)所，還提供了氧氣；同時(shí)，植物根際釋放出碳水化合物氨基酸等有效刺激了根系微生物的生長(zhǎng)，強(qiáng)化了微生物與植物的聯(lián)合修復(fù)作用，進(jìn)而促進(jìn)土壤中有機(jī)污染物的降解去除。

3 結(jié)論與展望

生物處理法具有費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、修復(fù)效果還、對(duì)土壤破壞小、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為具有廣泛的應(yīng)用前景。但生物修復(fù)技術(shù)也有一定的局限性，很多石油烴類(lèi)污染物具有疏水性，可強(qiáng)烈得吸附于土壤上，這是生物進(jìn)行代謝降解存在的主要問(wèn)題；另外生物修復(fù)時(shí)其生物很容易受環(huán)境影響，從而影響修復(fù)效果；同時(shí)生物修復(fù)技術(shù)修復(fù)速度慢，周期長(zhǎng)，且僅適用于中低濃度污染水平。

目前我們所面臨的土壤污染已經(jīng)不單單僅限于一種污染物，所以對(duì)其治理更加困難。生物修復(fù)技術(shù)作為一種綠色的技術(shù)將會(huì)是以后發(fā)展的熱點(diǎn)，但為了克服生物修復(fù)的局限，一方面，開(kāi)發(fā)更高效的微生物或植物；另一方面，以后生物修復(fù)將更多得和基因工程技術(shù)等其他技術(shù)聯(lián)合，以達(dá)到更好的修復(fù)效果。