． ｄ ｏ Ｏ Ｖｏ１．２１ ＮＯ．２ ¨ ｎ ｆ， １ Ｏ Ｏ 微生物强化修复盐渍化石油污染土壤研究六 刘其友 赵朝成 申宪伟 张云波 赵东风 （中国石油大学（华东）化学化工学院） ８ ０ 摘 要 采集东营地区石油污染土壤，进行微生物修复实验研究。考察投加复合菌株ＣＭ—ｌ３是否能够加 Ｅ Ｏ 速生物修复进程以及土壤中石油污染物质降解的影响因素。石油污染土壤经过９０ ｄ的处理，在含水量一定的 Ｎ 色 前提下，复合菌株ＣＭ一１３对于石油污染物质的加速降解作用显著，当复合菌株ＣＭ一１３接种量为土壤质量的 Ｗ ∞ Ｒ ３ １Ｏ 时修复效果较好。微生物的生长与营养盐的量存在最佳匹配值，土壤中氮的最佳含量为０．２０ ，磷的最佳 Ｎ 含量为０．０５ 。实验中随着麦糠投加量的增大，石油类的降解率逐渐增大，当麦糠量为土壤体积分数的２５ Ｎ 油恤 时，对土壤的修复效果最好。 关键词 微生物修复 盐渍化土壤 石油污染 复合菌株ＣＭ一１３ 影响因素 气 中图分类号：ｘ１ ７２ 田 Ｅ Ｐ Ｒ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—３ｌ５８（２０１１）０２ ０００８—０３ ０ 引 言 环 而成的新陆地，盐渍化土地面积占全区土地面积的一 。。 质如表１。 表１ 被修复土壤的理化性质 胜利油田所处的黄河三角洲是黄河百余年来冲积 境０ Ｆ Ｎ 半以上，０．８ 以上的重盐碱地约占１／４１］。］，生态环境 傈札 独特而脆弱。随着石油的大规模勘探、开发、炼制、运 Ｓ 输和使用，污染、遗漏、井喷、输道泄漏等事故频 护 发，造成土壤污染和植被破坏，严重威胁着黄河三角洲 Ｅ Ｄ 地区生态系统的安全。因此，土壤石油污染的防治修 Ｓ Ｆ 复工作已成为油田环境保护研究的新热点，其中微生物 修复技术的开发与研究已受到许多国家的广泛关注 。 微生物修复技术的主要机理是石油烃直接参与微生物的 生化反应，通过代谢作用降解土壤中的污染物 。应用 实验室筛选保藏的复合菌株ＣＭ １３对东营地区的盐渍 化石油污染土壤进行强化修复，通过比较不同的强化修 复方案、接种量、氮添加水平及磷添加水平，优化盐渍化 石油污染土壤的微生物强化修复技术，以期为盐渍化石 油污染土壤的现场微生物修复提供依据。 培养基为牛肉膏蛋白胨培养基（蛋白胨１ ｇ，牛肉 膏０．５ ｇ，氯化钠１ ｇ，蒸馏水１００ ｍＩ ，ｐＨ ７．０）［ｉ１ ２］。 强化修复所使用菌种为实验室筛选保藏的复合菌 株ＣＭ一１３。 １．２修复方案的比较 将经过预处理的土壤１．５ ｋｇ放入４个相同规格 的花盆中，比较添加蓬松剂、外源微生物、营养、水分 １ 实 验 的修复效果。由于复合菌株ＣＭ一１３的传代性能稳 定，故将其用于石油污染盐碱土壤的修复，修复周期 为９０ ｄ。实验方案见表２。 １．１实验材料 石油污染土壤采集于胜利油田某井厂附近，土壤 经５ ｍＦｌｌ的筛过筛，混合均匀后测定土壤的石油烃含 量、ｐＨ值、土壤的氮、磷、有机质、水分及可溶性盐分 含量等，测定方法参照文献 ］，被修复土壤的理化性 ２结果分析 ２．１修复方案的比≯ 麦糠的添加量为土壤体积的１ ５ ，加水后的土 Ｋ－中国石油天然气集团公司”十一五”后三年科学研究与技术开发项目（２００８１￣４７０４—２）资助 刘其友，中国石油大学（华东）化学化＿丁学院在读博士研究生，研究方向为环境生物工程。通信地址：青岛经济技术开发区长江西路６６号中国石油 大学（华东）化学化１＝学院环境科学与工程系，２６６５５５ ２。１１年４月 刘其友等：微生物强化修复盐渍化石油污染土壤研究 ・９・ 表２石油污染盐碱土壤微生物修复实验设计 编号 实验设计 方案１ 自然放置 方案２ 营养＋水分 方案３ 营养＋水分＋麦糠 方案４ 营养＋水分＋麦糠＋复合菌株ＣＭ一１３ 注：４种方案中，原土石油烃含量均为３．４３ ，原土含水率均为１３．５ 。 壤含水量为２０ ，外源菌的投加量为土壤质量的 １Ｏ 。按ｍ（Ｃ）：ｍ（Ｎ）：ｍ（Ｐ）一１０Ｏ：５：１投加氮 和磷，氮源为尿素，磷源为磷酸二氢钾。４种修复方 案对石油类的降解率曲线见图ｌ。 ６０ ５。４０ ： Ｕ ｌ ｊ０ ４ ６０ ７ ９Ｕ 时间，ｄ 图１ 不同修复方案的对比 由图１可知，在添加营养元素、水分，膨松剂适宜 的条件下，投加复合菌株ＣＭ一１３可大大提高生物修 复效果。经过９０ ｄ后，采用方案４，石油类的降解率 可达５１．４ 。 ２．２复 菌株ＣＭ ｌ 投加量对修复效果的影响 除外源菌株添加量外，其他因素的水平同方案４。 复合菌株ＣＭ－１３投加量对修复效果的影响见图２。 垂４世，２。０ ０ １。０ ０ １ ５ ３０ ４５ ６０ ７５ ９０ 时间，ｄ 图２不同投菌量修复效果对比 由图２可知，在土壤中投加高效菌对石油类的 去除有明显的促进作用，但并非投加量越大越好， 当投菌量为土壤质量的２０ 时，其修复效果反而 较差，其原因可能是由于投菌量过大会使微生物 大量生长，造成营养物质的短缺，且菌密度的大大 增加将不利于单个菌的生长，从而影响微生物对 石油的吸收降解［ 】。因此高效菌的投加量与降解 率之间不是简单的正比关系，而是存在一个适宜 的投加值，由图２可以看出：实验中适宜的投菌量 为土壤质量的１ ０ 。 ２．３氨盐如入量对修复效果的影响 将经过预处理的土壤１．５ ｋｇ放入４个相同规格 的花盆中，尿素作为外加氮源，比较当氮含量分别为 ０．１０ 、０．１５％、０．２０ 、０．２５ 时的修复效果 ，不 同氮含量条件下，土壤中石油烃含量随时间的变化情 况见图３。 ６Ｏ ５Ｏ ４０ 墼３０ 逝２０ １Ｏ ０ ０ １ ５ ３０ ４５ ６０ ７５ ９０ 时间／ｄ 图３不同氨含量的修复效果对比 由图３可以看出，土壤中石油烃的降解率随着氮 含量的增加而增加，当氮含量增加到一定量时，降解 率开始下降，当土壤中氮含量为０．２０ 时，土壤中的 石油烃降解率最高，９０ ｄ后降解率为５２．１ 。 ２．＿１磷盐加 量对修复效果的影响 将经过预处理的土壤１．５ ｋｇ放入４个相同规格 的花盆中，添加的磷源为磷酸二氢钾，比较当磷含量 分别为０．０２ 、０．０５ 、０．０８ 、０．１１ 时的修复效 果 ，不同磷含量条件下，土壤中石油烃含量随时间 的变化情况见图４。 ６Ｏ ５０ 蔷４。 ３０ 世２０ １Ｏ ０ ０ ｌ５ ３０ ４５ ６０ ７５ ９０ 时间，ｄ 图４ 不同磷含量的修复效果对比 由图４可以看出，微生物的生长与土壤中的磷 含量存在最佳的匹配值，即土壤中磷含量为 ０．０５ 时，土壤中的石油烃降解率最高，９０ ｄ后降 解率为５０．９ 。 ・１０・ 油气田环境保护・技术与研究 ＶｏＩ＿２１ ＮＯ．２ ２．５麦糠加入量对修复效果的影响 将经过预处理的土壤１．５ ｋｇ放人４个相同规 格的花盆中，比较麦糠的添加量分别为土壤体积的 １０ 、１５ 、２０ 、２５ 时的修复效果。不同麦糠含 量条件下，土壤中石油烃含量随时问的变化情况见 图５。 ６０ ５０ ４ｏ 墼３世２０ ０ １０ ０ Ｕ ｌ５ ３０ ４５ ６０ ７５ ９Ｏ 时间，ｄ 图５不同麦糠含量的修复效果对比 土壤中可降解石油的微生物基本是好氧细菌，添 加麦糠作为蓬松剂，可以增加土壤的孔隙度，提高土 壤中氧的浓度，麦糠的存在为微生物呼吸作用的增强 提供了可能＿１引。由图５可以看出，实验中随着麦糠 投加量的增大，石油类的降解率逐渐增大，当麦糠量 为土壤体积分数的２５ 时，９Ｏ ｄ后石油类的降解率 达到５６．８ 。 ３ 结 论 ◆以自然放置、营养＋水分、营养＋水分＋麦糠以及 营养十水分十麦糠＋外源菌复合菌株ＣＭ一１３这四种 修复方式进行土壤修复，土壤中的石油烃降解率依次 提高。其中以营养十水分＋麦糠＋外源菌复合菌株 ＣＭ一１３这种修复方式效果最好。经９０ ｄ的实验后， 土壤中石油烃的降解率为５１．４ ９／６。表明接种复合菌 株ＣＭ一１３对该土样的修复是有效的。 ◆复合菌株ＣＭ一１３的不同投加量会对石油污染土 壤的修复效果产生影响，本实验中复合菌株ＣＭ一１３ 的最佳投加量为土壤质量的１０ 。 ◆土壤中石油烃的降解率先是随着氮、磷含量的增 加而增加，当氮、磷含量增加到一定量的时候，降解率 开始下降，微生物的生长与氮、磷盐的量存在最佳匹 配值，即土壤中氮的最佳含量为０．２Ｏ ，磷的最佳含 量为０．０５ 。 ◆实验中随着麦糠投加量的增大，降解率逐渐增大， 当麦糠量为土壤体积分数的２５ 时，９０ ｄ后的降解 率为５６．８ 。 参考文献 ［１］郭焕晓，马牧源，孙红文．中国北部沿海高盐度地区人工 湿地植物研究ｌ＿Ｊ＿．铁道工程学报，２００６，９：６－９． ［２］张建锋，邢尚军，孙启祥，等．黄河三角洲重盐碱地白刺 造林技术的研究口］．水土保持学报，２００４，１８：１４４—１４７． ［３］王红，宫鹏，刘高焕．黄河三角洲多尺度土壤盐分的空间 分异［Ｊ］．地理研究，２００６，２５：６４９—６５７． Ｌ４］ Ｍｉｓｈｒａ Ｓ，Ｊｙｏｔ Ｊ．Ｉｎ Ｓｉｔｕ Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ａｎ Ｏｉｌｙ Ｓｌｕｄｇｅ Ｄｅｇｒａｄｉｎｇ Ｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ［Ｊ］．Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００１，４３：３２８—３３５． ［５］Ｇａｌｌｅｇｏ Ｊ，Ｌｏｒｅｄｏ Ｊ，Ｌｌａｍａｓ Ｊ Ｆ．Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｅｓｅｌ—ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｓｏｉｌ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ Ｓｉｔｕ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｂｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，２００１，１２：３２５－３３５． ［６］Ｒａｂｕｓ Ｒ，Ｋｕｂｅ Ｍ，Ｈｅｉｄｅｒ Ｊ，ｅｔａ１．Ｔｈｅ Ｇｅｎｏｍｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｎ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ａｒｏｍａｔｉｃ—ｄｅｇｒａｄｉｎｇ Ｄｅｎｉｔｒｉｆｙｉｎｇ Ｂａｃｔｅｒｉｕｍ， Ｓｔｒａｉｎ ＥｂＮ１［Ｊ］． Ａｒｃｈ． Ｍｉｃｒｏｂｉｏ１．２００５，１８３（１）：２７—３６． ［７］杨雪莲，李凤梅，刘婉婷，等．高效石油降解菌的筛选及 其降解特性［Ｊ］．农业环境科学学报，２００８，２７（１）： ２３Ｏ一２３３． ［８］姚治华，王红旗，刘敬奇，等．石油污染土壤中苯降解菌 的筛选及降解特性研究［Ｊ］．农业环境科学学报，２００６，２５ （６１：１４９８—１５０３． ［９］ 郑金秀，彭祺，张甲耀，等．优势降解菌群生物强化修复 石油污染土壤［Ｊ］．农业环境科学学报，２００６，２５（５）： １２１２—１２１６． ［１０］Ｊａｎ Ａ Ｍ ｄｅ Ｂｏｎｔ． Ｓｏｌｖｅｎｔ—ｔｏｌｅｒａｎｔ ｂａｃｔｅｒｉａ ｉｎ ｂｉｏｃａｔａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，１９９８，１６：４９３ ４９９． ［１１］刘凤枝，刘潇威．士壤和固体废弃物监测分析技术［Ｍ］． 北京：化学工业出版社，２００７，６． ［１ ２］沈萍，范秀荣，李广武．微生物学试验［Ｍ］．北京：高等教 育出版社，１９９６． ｒ１３］Ｄａｓ Ｋ， Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ， ＡＫ． Ｃｒｕｄｅ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ－ｏｉｌ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｓｕｂｔｉｌｉｓ ａｎｄ Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ Ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ Ｓｔｒａｉｎｓ Ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ—ｏｉｌ Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｓｏｉｌ ｆｒｏｍ Ｎｏｒｔｈ－Ｅａｓｔ Ｉｎｄｉａ ＿Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，９８（７）：１３３９—１３４５． ｒ１４］Ｉ ｉｎｄｈａｒｄｔ。Ｊａｃｏｂｓｅｎ Ｂ Ｔ，Ａｎｄｅｒｓｅｎ Ｅ，Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｚｏｎｅ（ｉｎ Ｄａｎｉｓｈ），Ｖａｎｄ ｏｇ Ｍｉｌｊｏ，１９９１，８（５）：２５７—２６１． ［１５］刘铮，张坤，徐圆圆，等．一种生物质强化石油污染土壤 的原位生物修复方法［Ｐ］．中国专利申请： ２００７１０１１９８６０．７，公开号：ＣＮ１０ｌ１０４１７Ａ，２００７—０８一Ｏ１． （收稿日期２Ｏ１Ｏ一１０ １９） （编辑 王薇）
