石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)研究

石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)研究摘要：石油是重要的能源和化工原料，石油在開采、運(yùn)輸、加工、使用過程中會(huì)對環(huán)境造成污染，其中以土壤污染最為嚴(yán)重。土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，石油資源的開發(fā)與利用需要建立在土壤良好的環(huán)境條件基礎(chǔ)之上。石油在土壤中存在時(shí)間長，其成分復(fù)雜，會(huì)對土壤的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響。由于石油污染物具有生物可降解性，利用微生物降解技術(shù)可以有效處理石油污染土壤。本文對石油污染土壤中微生物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并分析了目前該技術(shù)存在的問題和未來發(fā)展趨勢，以期為石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用與研究提供參考[1]。關(guān)鍵詞：石油；污染土壤；微生物修復(fù)技術(shù)引言：石油作為一種重要的能源和化工原料，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的基礎(chǔ)原材料。在石油開采、運(yùn)輸、加工和使用過程中，石油會(huì)對土壤造成嚴(yán)重污染，尤其是石油烴污染。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，石油資源在工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的應(yīng)用日益廣泛，從而導(dǎo)致石油污染問題日趨嚴(yán)重。近年來，我國石油開采、運(yùn)輸、加工和使用過程中產(chǎn)生的石油污染土壤問題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因石油污染造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億元人民幣[1]。土壤是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，石油污染物會(huì)對土壤生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，給人類社會(huì)帶來了巨大損失。因此，開展石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究具有重要意義。本文主要介紹了微生物修復(fù)技術(shù)在處理石油污染土壤方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景，以期為今后該領(lǐng)域的研究提供參考。一、微生物降解石油的機(jī)理石油污染物的降解途徑一般可以分為三個(gè)階段：第一階段，石油的輕烴化合物在土壤中被微生物代謝產(chǎn)生酸，形成有機(jī)酸，在有機(jī)酸脫氫作用下，烴類化合物被氧化分解成CO2和H2O，同時(shí)生成一些小分子化合物。第二階段，原油中的烷烴被微生物代謝產(chǎn)生芳香族化合物，被氧化分解成小分子化合物。第一階段和第二階段主要是由微生物降解石油的中間產(chǎn)物，而第三階段則是由最終產(chǎn)物。石油在土壤中經(jīng)過生物降解后，石油成分發(fā)生變化。例如，烷基苯酚的含量在土壤中會(huì)逐漸減少；烷基苯酚不會(huì)被微生物吸收和利用；而烷基苯酚在土壤中存在的時(shí)間越長，土壤中烷基苯酚含量越低[2]。這是因?yàn)槭椭械耐榛椒訒?huì)被微生物降解，而烷基苯酚不會(huì)被微生物利用。因此，微生物降解石油后，土壤中的石油組分發(fā)生變化，其中烷烴含量降低、芳香族烴含量增加、含氧官能團(tuán)減少、含硫和含氮物減少。影響微生物對石油降解的因素有很多，如溫度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)等，但最重要的是土壤中微生物的數(shù)量和種類。研究表明，土壤中的微生物數(shù)量越多，多樣性越高，越有利于降解石油。而且土壤中的微生物種類越豐富，對石油污染物的降解能力就越強(qiáng)。在相同條件下，石油烴中芳香族化合物的含量隨著土壤微生物數(shù)量的增加而減少。因此，提高土壤中微生物的數(shù)量、多樣性和豐富度可以提高微生物對石油降解的效率。二、微生物對石油的降解作用石油在土壤中的生物降解是一個(gè)復(fù)雜的過程，主要包括生物氧化、生物還原、生物轉(zhuǎn)化等，其中生物氧化是指微生物將石油烴氧化分解為小分子碳?xì)浠衔锏倪^程；生物還原是指微生物將石油烴中的碳?xì)浠衔镞€原為二氧化碳和水；生物轉(zhuǎn)化是指微生物將石油烴轉(zhuǎn)化為更簡單的化合物。不同類型的微生物對石油的降解過程也不相同。石油降解菌可以將石油烴中的大分子物質(zhì)通過氧化、還原或水解等方式分解成小分子物質(zhì)。微生物降解石油還可利用多種非水相介質(zhì)，如生物炭、有機(jī)質(zhì)等，通過多種途徑將石油降解為小分子物質(zhì)。目前，石油降解研究的重點(diǎn)是利用微生物降解石油。微生物對石油的降解有多種方式，如好氧生物降解、好氧和厭氧混合菌群生物降解、兼性微生物降解、無機(jī)環(huán)境下的生物降解、共代謝等。其中，好氧生物降解是指微生物通過有氧呼吸將石油中的有機(jī)碳氧化分解成CO2和H2O；厭氧生物降解是指微生物將石油烴中的有機(jī)碳通過厭氧呼吸分解成CO2和水；兼性微生物降解是指微生物在無氧環(huán)境中將石油烴轉(zhuǎn)化為CO2和水，或在有氧環(huán)境中將石油烴轉(zhuǎn)化為更簡單的化合物；無機(jī)環(huán)境下的生物降解是指微生物將石油中的無機(jī)碳還原成CO2和H2O。此外，還有部分微生物可以利用基因工程技術(shù)降解石油，如細(xì)菌可以利用抗生素或真菌代謝產(chǎn)生的酶來降解污染物。對石油污染土壤進(jìn)行微生物修復(fù)時(shí)，不僅要考慮到污染物在土壤中的遷移過程，還應(yīng)考慮到土壤中的營養(yǎng)元素等因素[3]。三、生物強(qiáng)化技術(shù)生物強(qiáng)化技術(shù)是指在石油污染土壤中添加一些營養(yǎng)物質(zhì)或添加一些微生物制劑，以提高微生物的代謝活性、降解效率或增強(qiáng)石油降解菌的修復(fù)能力。生物強(qiáng)化技術(shù)是當(dāng)前生物修復(fù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和前沿技術(shù)之一。生物強(qiáng)化技術(shù)可分為物理強(qiáng)化、化學(xué)強(qiáng)化、基因工程等三類。其中，物理強(qiáng)化技術(shù)包括添加表面活性劑、有機(jī)溶劑或利用熱/高壓等方法，其作用機(jī)理是通過降低石油的表面張力，促進(jìn)石油污染物與土壤顆粒的接觸，提高污染物在土壤中的停留時(shí)間。化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)主要包括向土壤中添加有機(jī)溶劑，如甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、甲醇等，可以增加污染物在土壤中的溶解度，從而提高污染物的生物可利用性?；蚬こ碳夹g(shù)是將外源基因?qū)氲轿⑸镏校淖兾⑸锏拇x活性或基因序列，提高微生物對污染物的降解效率?；瘜W(xué)強(qiáng)化技術(shù)包括向土壤中添加含氯離子和表面活性劑類物質(zhì)，通過改變微生物對環(huán)境中有機(jī)物的吸收速率，增強(qiáng)微生物降解有機(jī)污染物的能力?；蚬こ碳夹g(shù)主要包括誘變育種、轉(zhuǎn)基因等方法。四、微生物修復(fù)技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用（一）利用微生物對石油污染土壤進(jìn)行降解利用微生物對石油污染土壤進(jìn)行降解，以達(dá)到石油污染物無害化。對土壤進(jìn)行生物降解處理可以降低石油污染物對土壤環(huán)境的污染，還可以減少污染物對人體健康的影響。在實(shí)際操作中，一般先將石油污染土壤進(jìn)行取樣，然后利用微生物處理設(shè)備將樣品處理并檢測石油降解程度。對于那些活性低的污染物，可以用活性炭或其他吸附材料對其進(jìn)行吸附處理；對于活性高的污染物，則可以直接利用生物降解設(shè)備進(jìn)行降解處理[4]。（二）利用微生物技術(shù)處理石油污染土壤利用微生物技術(shù)處理石油污染土壤，不僅可以有效降低污染土壤中的石油濃度，還可以使污染土壤中的一些難降解化合物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)而被徹底去除。微生物對污染物的降解主要是通過微生物代謝作用來實(shí)現(xiàn)的，因此修復(fù)效率高且效果顯著。五、問題與展望（一）石油污染土壤中微生物修復(fù)技術(shù)的研究主要集中在單菌降解，缺乏復(fù)合降解菌的協(xié)同作用研究，并且相關(guān)的研究成果較少。因此，需要開展復(fù)合降解菌對石油污染物的降解作用研究，篩選出高效降解菌，為石油污染土壤的生物修復(fù)提供理論依據(jù)。在石油污染土壤中，單一微生物對石油污染物的降解效果有限，往往需要多種微生物協(xié)同作用，才能使土壤中的石油污染物得到高效降解。（二）石油污染土壤中微生物種類復(fù)雜，微生物生長繁殖條件苛刻，高效降解菌株的篩選困難，缺乏對不同種類微生物之間相互作用機(jī)理的研究。在石油污染土壤中，不同種類的微生物降解石油的機(jī)理不盡相同，主要有烷烴、芳香族烴和含氧官能團(tuán)等。有些降解菌對烷烴的降解效果較好，有些對芳香族烴的降解效果較好，還有些則對含氧官能團(tuán)的降解效果較好。因此，需要開展微生物代謝產(chǎn)物與環(huán)境因子之間相互作用的機(jī)理研究，篩選出高效降解菌株。（三）石油污染土壤中微生物數(shù)量巨大，相關(guān)研究中對降解菌數(shù)量進(jìn)行了測量，但缺乏對不同降解菌數(shù)量之間相互關(guān)系的研究。在石油污染土壤中，不同降解菌的數(shù)量隨著時(shí)間的推移而增加，但其數(shù)量之間是否存在某種關(guān)系，目前尚無定論。有些學(xué)者認(rèn)為降解菌數(shù)量與石油污染物的降解效率呈正相關(guān)，但也有學(xué)者認(rèn)為降解菌數(shù)量與石油污染物的降解效率呈負(fù)相關(guān)。因此，需要加強(qiáng)對石油污染土壤中微生物數(shù)量的測量和評價(jià)，為后續(xù)研究提供參考。結(jié)束語：隨著石油的廣泛使用，其對土壤的污染問題日益嚴(yán)重。微生物修復(fù)技術(shù)在土壤污染治理方面具有高效、快速等優(yōu)點(diǎn)，但是仍然存在一些問題，如石油污染土壤中的降解菌株在馴化過程中易失去原有的生理活性；石油污染土壤中的微生物降解機(jī)制還不夠清楚；石油污染物的降解過程與多種微生物的協(xié)同作用關(guān)系還不清楚；石油污染土壤中微生物數(shù)量少、活性差，難以滿足微生物修復(fù)要求等。因此，需要繼續(xù)加強(qiáng)對石油污染土壤中微生物降解機(jī)制的研究，通過基因工程手段提高石油污染土壤中微生物的數(shù)量和活性，并根據(jù)實(shí)際情況不斷優(yōu)化微生物降解石油污染物的工藝條件，提高修復(fù)效率。參考文獻(xiàn)：[1]王利平.石油污染土壤的微生物修復(fù)技術(shù)研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué),2022,第68卷(10):97-100.

[2]潘云飛,唐正,彭欣怡等.石油烴污染土壤微生物修復(fù)技術(shù)研