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生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)在石油污染治理中的應用研究進展
浏覽:331 發布日期:2022-01-07 05:53:23

摘要:通(tōng)過研究不同類型生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)的修複原理和應用特點,對比在土(tǔ)壤石油污染和海洋石油污染環境中的修複效果,旨在更好地了解生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù),并對今後的研究重點進行展望。

1 石油污染

石油工(gōng)業(yè)的快速發展,一(yī)方面大力推動了世界經濟的進步,而另一(yī)方面,石油污染也成為(wèi)世界關注的環境問題。全球每年(nián)約有800萬t的石油污染物(wù)通(tōng)過不同形式進入生(shēng)态環境,我國(guó)每年(nián)有約60萬t石油污染物(wù),這些污染物(wù)給海洋、土(tǔ)壤、河流和地下(xià)水(shuǐ)等生(shēng)态環境造成巨大污染。現今石油污染主要體現在2方面:一(yī)是土(tǔ)壤的石油污染,二是海洋的石油污染。

1.1 土(tǔ)壤石油污染

土(tǔ)壤石油污染多(duō)出現在油田附近土(tǔ)壤中,油田各處産生(shēng)的落地原油、油砂、岩屑、泥漿等固體廢棄物(wù)等會(huì)危害土(tǔ)壤安全。石油進入土(tǔ)壤後會(huì)改變土(tǔ)壤的理化特性,如堵塞土(tǔ)壤的孔隙結構,使土(tǔ)壤的透水(shuǐ)性降低(dī)。石油中大量的反應基與土(tǔ)壤中的無機(jī)氮、無機(jī)磷結合,限制硝化作用和脫磷酸作用,從(cóng)而減少土(tǔ)壤中有效氮、磷含量,導緻土(tǔ)壤有機(jī)質的碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)的變化,導緻土(tǔ)壤微生(shēng)物(wù)的生(shēng)存環境的惡化,降低(dī)土(tǔ)壤活性;另外,石油中鹵代烴、苯系物(wù)和多(duō)環芳烴等緻畸、緻癌、緻突變的物(wù)質進入土(tǔ)壤後,能(néng)夠富集在植物(wù)和動物(wù)體内,在食用了這些受石油污染的生(shēng)物(wù)後,人類和動物(wù)的健康會(huì)受到(dào)威脅。根據《全國(guó)土(tǔ)壤污染狀況調查公報(bào)》統計,我國(guó)土(tǔ)壤中多(duō)環芳烴點位超标率超過1.4%。在勝利、大慶油田百米範圍内的土(tǔ)壤石油烴總量大多(duō)超過臨界值(500 mg/kg),而在遼河油田重度污染區内,這一(yī)數值更是達到(dào)10 000 mg/kg,石油污染已經成為(wèi)我國(guó)最嚴重的土(tǔ)壤問題之一(yī)。

1.2 海洋石油污染

海洋石油污染的主要來源為(wèi)海底溢油、海上(shàng)井噴事(shì)故和運輸事(shì)故造成的溢油,後者屬于人類活動引起的突發性溢油,對環境影響最為(wèi)嚴重。據統計,每年(nián)海上(shàng)油井井噴事(shì)故和運輸事(shì)故造成的溢油高(gāo)達2.2×107 t。溢油污染的危害主要體現在2方面,首先是溢油會(huì)迅速擴散形成油膜,影響海氣交換和植物(wù)的光(guāng)合作用,導緻水(shuǐ)體嚴重缺氧,威脅海洋生(shēng)物(wù)生(shēng)存,同時,油污附著(zhe)在海洋生(shēng)物(wù)上(shàng),對生(shēng)物(wù)呼吸、捕食、繁殖等行為(wèi)産生(shēng)影響;二是石油中多(duō)環芳烴等有毒物(wù)質會(huì)導緻海洋生(shēng)物(wù)中毒和死亡,研究顯示,當海水(shuǐ)中石油濃度在0.1~1.0 mg/m3時,魚類早期發育和魚卵生(shēng)長(cháng)均會(huì)受到(dào)影響,而人類在食用了富集有毒物(wù)質的海洋生(shēng)物(wù)後,健康也會(huì)受到(dào)威脅。我國(guó)海上(shàng)溢油事(shì)故頻發,1973—2006年(nián)間,我國(guó)共發生(shēng)海上(shàng)船(chuán)舶溢油事(shì)故2 635起,其中50t以上(shàng)的重大船(chuán)舶溢油事(shì)故69起,總溢油量超過3.7萬t。全國(guó)海洋環境監測顯示,我國(guó)近海有5.6萬km2海域的含油量超過Ⅰ、Ⅱ類海水(shuǐ)水(shuǐ)質标準,污染形勢日益嚴重。随著(zhe)社會(huì)的發展,人類對石油及其制品需求不斷增長(cháng),在石油的開(kāi)采、運輸、裝卸以及利用過程中溢油事(shì)故頻繁發生(shēng),為(wèi)降低(dī)石油污染對生(shēng)态環境的破壞,除了加強對石油開(kāi)采和運輸的管理外,對石油污染的治理以及污染受損地區和海域生(shēng)态功能(néng)修複的研究越發受到(dào)關注。根據處理方法的不同,石油污染治理分為(wèi)物(wù)理修複、化學修複和生(shēng)物(wù)修複,其中,生(shēng)物(wù)修複是通(tōng)過生(shēng)物(wù)代謝降低(dī)石油污染,代謝産物(wù)為(wèi)水(shuǐ)、二氧化碳等穩定、無害的物(wù)質,因此,相(xiàng)比于其他2種方法,雖然生(shēng)物(wù)修複研究曆史較短,但是卻擁有廣闊的應用前景。

2 生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)

生(shēng)物(wù)修複是指利用生(shēng)物(wù),特别是微生(shēng)物(wù)催化降解環境污染物(wù),減小(xiǎo)或最終消除環境污染的受控或自(zì)發過程,是在微生(shēng)物(wù)降解基礎上(shàng)發展起來的新興的環保技(jì)術(shù)。相(xiàng)比于傳統的化學修複和物(wù)理修複,生(shēng)物(wù)修複具有投資小(xiǎo)、操作簡單、不易産生(shēng)二次污染等優點。20世紀80年(nián)代末,生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)首次成功應用于Exxon Vadez油輪石油洩露事(shì)故中,短期内清除了溢油污染,取得了明顯成效。生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)按照(zhào)修複主體的不同可分為(wèi)微生(shēng)物(wù)修複、植物(wù)修複和動物(wù)修複。微生(shēng)物(wù)修複在海洋石油污染和土(tǔ)壤石油污染中均有廣泛應用,是研究最多(duō)的生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù),目前已發現共200多(duō)種,歸屬100餘屬的微生(shēng)物(wù)能(néng)夠有效降解石油,包含了細菌、真菌、黴菌和藻類等微生(shēng)物(wù)類群。植物(wù)修複和動物(wù)修複主要應用于土(tǔ)壤石油污染中,利用植物(wù)和動物(wù)對石油的吸收、分解、吸附或其他作用來去除石油。盡管生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)主體不同,實施場地也有所差異,但是微生(shēng)物(wù)在石油生(shēng)物(wù)修複過程中不可或缺。此外,生(shēng)物(wù)修複必須遵循3個(gè)原則:

①使用适合的修複生(shēng)物(wù),即指具有生(shēng)理和代謝能(néng)力并能(néng)降解石油污染物(wù)的生(shēng)物(wù)。許多(duō)情況下(xià),生(shēng)物(wù)地點就(jiù)有降解生(shēng)物(wù),特别是微生(shēng)物(wù)存在,若不足,則可選擇加入外源生(shēng)物(wù);

②在适合的地點,是指要有污染物(wù)和适合的生(shēng)物(wù)相(xiàng)接觸的地點;

③有适合的環境條件(jiàn),相(xiàng)比于化學修複和物(wù)理修複,生(shēng)物(wù)修複更易受外界環境影響,如石油污染濃度,當石油濃度過高(gāo)時生(shēng)物(wù)無法存活,需要經過預處理後方可進行生(shēng)物(wù)修複;外界理化因子,如溫度、鹽度和pH等也會(huì)影響生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)、繁殖,因此需要通(tōng)過控制或改變環境條件(jiàn),使生(shēng)物(wù)的代謝和生(shēng)長(cháng)活動處于最佳狀态。

2.1 微生(shēng)物(wù)修複

在長(cháng)期受石油污染的環境中,如海底溢油區域和油田附近土(tǔ)壤中,會(huì)形成一(yī)些專以石油為(wèi)碳源的微生(shēng)物(wù)群,這些微生(shēng)物(wù)能(néng)夠分解代謝石油,且數量是未受污染地區的若幹倍,通(tōng)過馴化或誘導後,這些自(zì)然的微生(shēng)物(wù)群可以用來治理石油污染,微生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)由此發展而來。研究證明,微生(shēng)物(wù)通(tōng)過生(shēng)物(wù)氧化過程分解石油,但是由于微生(shēng)物(wù)種類的多(duō)樣性以及石油化合物(wù)化學結構的複雜(zá)性,生(shēng)化降解的途徑非常複雜(zá),不同的微生(shēng)物(wù)對各石油組分的利用方式和降解産物(wù)也不相(xiàng)同,主要包括3種途徑:

①将石油烴分解為(wèi)CO2和H2O;

②将石油烴轉化為(wèi)微生(shēng)物(wù)的蛋白(bái)質、核酸氨基酸和多(duō)糖等生(shēng)命物(wù)質;

③将石油烴轉化為(wèi)醇、苯酚、醛、脂肪酸等物(wù)質。一(yī)般來說,微生(shēng)物(wù)對飽和烴,特别是飽和烴中的直鏈烷烴的降解能(néng)力最強;其次為(wèi)二環和三環的芳香烴,而環數為(wèi)5個(gè)及以上(shàng)的芳香烴難以被微生(shēng)物(wù)降解;膠質和瀝青最難被微生(shēng)物(wù)降解。石油污染區域中,降油微生(shēng)物(wù)的種類和數量會(huì)有明顯的上(shàng)升,跟石油污染的程度呈正相(xiàng)關,表明石油污染能(néng)夠促進降油微生(shēng)物(wù)的增殖。但是,在自(zì)然條件(jiàn)下(xià),石油的微生(shēng)物(wù)降解速度較慢(màn),因此需要用一(yī)些強化措施來加速這一(yī)進程。常用的強化措施包括生(shēng)物(wù)強化和生(shēng)物(wù)刺激。

2.1.1 生(shēng)物(wù)強化

生(shēng)物(wù)強化指在石油污染區域投加外來的降油微生(shēng)物(wù),此類微生(shēng)物(wù)通(tōng)常是經過篩選而來,具有高(gāo)效的石油去除能(néng)力。大量研究表明,添加外源降油微生(shēng)物(wù)能(néng)夠提高(gāo)石油的降解速率,如Li等從(cóng)渤海灣中分離出5株高(gāo)效石油降解菌TCOB1~TCOB5,并将TCOB4和TCOB5聯合應用于石油污染濃度為(wèi)2%(w/v)的鹽水(shuǐ)修複中去,1周後水(shuǐ)體的石油降解率達到(dào)51.87%,比空白(bái)組土(tǔ)著微生(shēng)物(wù)高(gāo)出數倍。Hassanshahian等從(cóng)波斯灣受石油污染的水(shuǐ)體和底質中分離出18種降油細菌,15 d試驗結果顯示,其中3株對于萘的降解率超過80%,遠(yuǎn)高(gāo)于空白(bái)組的6.72%。慕慶峰等從(cóng)大慶油田油污地中篩選獲得了16株石油烴降解優勢菌,并用其中2株DPF2和DPF4進行聯合試驗,結果顯示,60 d對石油污染強度為(wèi)10和20土(tǔ)壤的降解率分别達到(dào)94.12%和90.17%。但是,也有研究結果表明,添加外源細菌對石油降解效率并沒有明顯提升,甚至比原先效果更差,如何雲馨的研究結果顯示,添加外源降油細菌後,受污土(tǔ)壤中飽和烴和芳香烴的去除效果分别比空白(bái)組降低(dī)了4.60%和26.19%;造成這一(yī)現象的原因可能(néng)有2個(gè),一(yī)是外源細菌與土(tǔ)著微生(shēng)物(wù)存在競争關系,相(xiàng)互抑制生(shēng)長(cháng),降低(dī)了微生(shēng)物(wù)活性;二是相(xiàng)比于實驗室條件(jiàn),現場修複受外界環境,如溫度、鹽度、風、浪、捕食等影響較大,這些可能(néng)對外源細菌生(shēng)長(cháng)、繁殖産生(shēng)影響。因此,在現實微生(shēng)物(wù)修複處理中,要因地制宜,選擇合适的外源細菌進行修複。

2.1.2 生(shēng)物(wù)刺激

生(shēng)物(wù)刺激是指向石油污染區域添加營養鹽或表面活性劑等來促進微生(shēng)物(wù)降解石油。在石油污染區域中,石油烴往往是微生(shēng)物(wù)唯一(yī)的碳源,易導緻微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)緩慢(màn),通(tōng)過外加碳源能(néng)夠促進微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng),提高(gāo)石油降解效率。如蘭貴紅(hóng)等以玉米澱粉作為(wèi)微生(shēng)物(wù)外來碳源,修複質量比為(wèi)2.3%的土(tǔ)壤石油污染,40 d的石油降解率達到(dào)67.25%,效果顯著。另外,石油污染會(huì)造成區域碳含量急劇增加,從(cóng)而使氮、磷等營養元素成為(wèi)微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)的限制因子,特别是在海洋環境中,氮、磷濃度原本就(jiù)較低(dī),添加限制級營養元素能(néng)明顯提高(gāo)微生(shēng)物(wù)數量,促進石油降解。楊茜等研究證明,添加氮磷營養鹽的處理組8周的石油烴降解率能(néng)到(dào)達59.7%,遠(yuǎn)高(gāo)于其他組;Zhao等的研究也表明,在3%的石油污染底質修複過程中,添加氮磷營養鹽後,微生(shēng)物(wù)活性和石油去除效率均有明顯提升;雖然添加營養元素能(néng)夠有效提升微生(shēng)物(wù)的石油降解效率,但是還(hái)需要評估對生(shēng)态環境的影響,如在土(tǔ)壤中加入過多(duō)肥料會(huì)影響植物(wù)和農作物(wù)生(shēng)長(cháng),還(hái)會(huì)污染地下(xià)水(shuǐ);而在海洋等水(shuǐ)域環境中,添加過量的氮、磷營養元素,會(huì)導緻水(shuǐ)體富營養化,誘發赤潮,形成二次污染。表面活性劑能(néng)夠分散石油烴組分,使得微生(shēng)物(wù)和石油充分接觸,從(cóng)而提高(gāo)石油降解效率,常見(jiàn)的表面活性劑有非離子表面活性劑、生(shēng)物(wù)表面活性劑和化學表面活性劑等。越來越多(duō)的研究發現,添加表面活性劑能(néng)夠促進微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)、繁殖,提高(gāo)石油降解效率。Moldes等從(cóng)戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)中提取生(shēng)物(wù)表面活性劑,并應用于辛烷值濃度為(wèi)700、7 000 mg/kg的污染土(tǔ)壤中,30 d的去除效率均達到(dào)76%,分别是空白(bái)組的63.3、3.2倍。生(shēng)物(wù)表面活性劑來源于生(shēng)物(wù),因此應用過程中不會(huì)産生(shēng)二次污染,是一(yī)種既高(gāo)效又(yòu)安全的生(shēng)物(wù)刺激方法,應用前景廣闊,缺點是價格相(xiàng)對較高(gāo)。值得注意的是,在使用表面活性劑時,需要測試對微生(shēng)物(wù)的影響,有研究證實表面活性劑對微生(shēng)物(wù)有一(yī)定的毒性,會(huì)抑制細菌的生(shēng)長(cháng)。生(shēng)物(wù)強化和生(shēng)物(wù)刺激對石油降解效率的提高(gāo),不同研究的結論不盡相(xiàng)同,張秀霞等研究證明,生(shēng)物(wù)強化,即外接微生(shēng)物(wù)的接種量是影響土(tǔ)壤石油降解的最重要因素,氮、磷營養元素影響較大,表面活性劑次之;也有研究顯示,加入表明活性劑和氮、磷營養物(wù)質的處理效果要比投加外源細菌好。這可能(néng)是因為(wèi),由于環境修複的不同,各處理的效果受影響的程度存在差異。而在現實微生(shēng)物(wù)修複過程中,生(shēng)物(wù)強化和生(shēng)物(wù)刺激往往是同時進行的,二者結合石油去除效果更好。

2.2 植物(wù)修複

植物(wù)修複技(jì)術(shù)興起于20世紀50年(nián)代,主要應用于土(tǔ)壤污染的修複中,具有成本低(dī)、環境影響小(xiǎo)、能(néng)使地表長(cháng)期穩定等特點,同時能(néng)改善土(tǔ)壤理化性質,消除污染土(tǔ)壤周圍的大氣和水(shuǐ)體中的污染物(wù),有利于改善生(shēng)态環境。植物(wù)的修複能(néng)力取決于所選擇植物(wù)的生(shēng)物(wù)量、遺傳特性、根系發育狀況和年(nián)齡等因素,根系發達的植物(wù)能(néng)更有效地吸附和降解有機(jī)物(wù)質。理想的修複植物(wù)應當具有污染耐受性強、生(shēng)長(cháng)快、生(shēng)物(wù)量大等特點。植物(wù)對石油的去除可分為(wèi)3種途徑:①植物(wù)直接吸收、分解和利用石油化合物(wù),通(tōng)過木(mù)質化、礦化等作用将其轉化為(wèi)自(zì)身組分或是CO2、H2O。②根際修複機(jī)制,一(yī)方面植物(wù)釋放(fàng)有機(jī)酸、乙醇和蛋白(bái)質等根系分泌物(wù),促進根區微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)、繁殖;另一(yī)方面微生(shēng)物(wù)也有助于植物(wù)生(shēng)長(cháng),從(cóng)而提高(gāo)石油去除效率,該途徑是植物(wù)修複中石油降解的主要方式。③植物(wù)的礦化作用,即通(tōng)過改變土(tǔ)壤的物(wù)理、化學性質,促進石油降解。因此,植物(wù)修複本質上(shàng)是一(yī)種土(tǔ)壤-植物(wù)-微生(shēng)物(wù)共同作用的複合修複系統。大量的植物(wù)能(néng)夠參與到(dào)石油污染的修複中去,如黑(hēi)麥草(cǎo)、紫花苜蓿、牽牛花、高(gāo)羊茅、翅堿蓬、鳳仙花、蘆葦和大豆等均能(néng)有效提高(gāo)石油去除率。Cai等發現鳳仙花對10 000 mg/kg以下(xià)石油烴濃度土(tǔ)壤有很好的耐受性,種植後根際細菌和真菌迅速增殖,對5 000、10 000 mg/kg石油烴污染土(tǔ)壤的平均去除率分别達到(dào)65.03%、55.50%,是自(zì)然條件(jiàn)下(xià)的2倍。Zhang等利用牽牛花修複質量分數0.5%污染的石油土(tǔ)壤,127 d的石油去除率為(wèi)67.42%,比空白(bái)組高(gāo)31.81%,且飽和烴去除率達到(dào)了82.52%,修複效果明顯。相(xiàng)比于單獨的植物(wù)修複,建立植物(wù)-微生(shēng)物(wù)的聯合修複體系能(néng)夠更加有效去除石油污染,植物(wù)的代謝分泌物(wù)質能(néng)夠促進根際微生(shēng)物(wù)的生(shēng)長(cháng),而微生(shēng)物(wù)的存在可以提高(gāo)植物(wù)對外界污染的抵抗力。劉永軍等建立黑(hēi)麥草(cǎo)-不動杆菌聯合體系修複土(tǔ)壤石油污染,效果顯著,體系中60 d的微生(shēng)物(wù)脫氫酶活性達到(dào)637.73 μg/(g·d),是單獨加黑(hēi)麥草(cǎo)處理組的3.52倍,150 d的石油去除率達到(dào)53.08%,是單獨加黑(hēi)麥草(cǎo)處理組的1.23倍;張麗等通(tōng)過中試研究,發現堿蓬-降解菌的聯合修複體系能(néng)夠更加有效促進石油烴降解菌的繁殖和生(shēng)長(cháng),修複期間細菌平均值達到(dào)7.2×105個(gè)/g,2個(gè)月(yuè)的石油烴降解率達到(dào)47.3%,高(gāo)于單獨加堿蓬處理組的36.1%。不同的植物(wù)對石油污染的去除效果存在差異,這與植物(wù)的總生(shēng)物(wù)量、生(shēng)長(cháng)速率和根系發育情況有關。研究發現,相(xiàng)同環境條件(jiàn)下(xià),牽牛花的石油烴降解效率要高(gāo)于紫茉莉,這一(yī)方面是因為(wèi)牽牛花的生(shēng)物(wù)量較大,另一(yī)方面是牽牛花根基分泌物(wù)更能(néng)刺激微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng)。丁正等比較了狗牙根、黑(hēi)麥草(cǎo)、高(gāo)羊茅的石油修複效果,發現石油去除效率與植物(wù)的莖鮮重和總鮮重呈正相(xiàng)關關系,生(shēng)物(wù)量較大的高(gāo)羊茅和黑(hēi)麥草(cǎo)的石油降解率明顯高(gāo)于生(shēng)物(wù)量較小(xiǎo)的狗牙根;董亞明等研究也證實了蘆葦、沙棗和柽柳的石油去除效率高(gāo)低(dī)依次為(wèi)蘆葦>沙棗>柽柳。另外,在植物(wù)修複的不同階段,石油的降解速率也有所不同,一(yī)般認為(wèi)修複前期降解速率較快,越到(dào)後期降解速率越慢(màn),這可能(néng)是因為(wèi)後期殘留的都是難以降解的成分,導緻微生(shēng)物(wù)數量和活性降低(dī)。

2.3 動物(wù)修複

研究發現,某些動物(wù)可提高(gāo)土(tǔ)壤通(tōng)氣效果,促進需氧微生(shēng)物(wù)的繁殖,也可促進石油烴與微生(shēng)物(wù)的充分接觸,同時自(zì)身還(hái)能(néng)夠富集和代謝石油類污染物(wù),從(cóng)而可以應用于石油污染修複之中。相(xiàng)比于微生(shēng)物(wù)和植物(wù)修複方法,能(néng)夠應用于石油污染修複的動物(wù)種類相(xiàng)對較少,現在研究較多(duō)的是利用蚯蚓、沙蠶和線蟲等修複土(tǔ)壤石油類污染。Ramadass等将體重為(wèi)0.31~0.39 g,生(shēng)長(cháng)狀況良好的蚯蚓應用于南(nán)澳大利亞受機(jī)油污染土(tǔ)壤中,發現一(yī)定濃度的石油烴組分能(néng)夠在蚯蚓體内富集,并刺激蚯蚓的生(shēng)長(cháng),同時對10 g/kg的機(jī)油污染土(tǔ)壤石油烴去除效果最好,28 d降解率超過60%,比空白(bái)組高(gāo)3倍。Tian等發現,雙齒圍沙蠶可以通(tōng)過生(shēng)物(wù)擾動作用,增強沉積物(wù)再懸浮過程,将沉積物(wù)中石油烴組分帶到(dào)水(shuǐ)體中降解,從(cóng)而降低(dī)石油烴含量。蔡富才等研究也表明,雙齒圍沙蠶在短期内能(néng)夠對芘有明顯的富集作用。

2.4 微生(shēng)物(wù)-植物(wù)-動物(wù)聯合修複

越來越多(duō)的研究表明,相(xiàng)比于單一(yī)的修複生(shēng)物(wù),建立微生(shēng)物(wù)-植物(wù)-動物(wù)的聯合生(shēng)物(wù)修複體系能(néng)夠更加有效地降解石油,動物(wù)的生(shēng)物(wù)擾動可以增加土(tǔ)壤中的氧氣和孔隙率,為(wèi)植物(wù)和微生(shēng)物(wù)提供更加适合的生(shēng)長(cháng)條件(jiàn),同時植物(wù)的根際作用也能(néng)刺激微生(shēng)物(wù)生(shēng)長(cháng),提高(gāo)石油降解效率。He等建立了惡臭假單胞菌+翅堿蓬+沙蠶的聯合生(shēng)物(wù)修複體系降解土(tǔ)壤石油,結果表明,相(xiàng)比于翅堿蓬、翅堿蓬+微生(shēng)物(wù)等處理方法,翅堿蓬+微生(shēng)物(wù)+沙蠶處理組對石油烴和多(duō)環芳烴的去除率有顯著提高(gāo)。此外,沙蠶還(hái)能(néng)夠改善土(tǔ)壤的pH,增強土(tǔ)壤酶活性。

2.5 生(shēng)物(wù)電(diàn)化學修複

生(shēng)物(wù)電(diàn)化學修複是一(yī)種新型的生(shēng)态修複技(jì)術(shù),融合了生(shēng)物(wù)學、電(diàn)化學和化學等多(duō)門(mén)學科,原理是利用微生(shēng)物(wù)催化氧化有機(jī)污染物(wù)。相(xiàng)比于傳統的生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù),生(shēng)物(wù)電(diàn)化學修複将生(shēng)物(wù)修複和能(néng)源再生(shēng)結合,不但能(néng)夠有效去除石油污染,而且在修複污染的同時可以産生(shēng)可觀的生(shēng)物(wù)能(néng)。研究表明,利用微生(shēng)物(wù)燃料電(diàn)池(MFCs)等技(jì)術(shù)能(néng)夠有效去除環境石油污染:郭璇等利用MFCs處理油田含油廢水(shuǐ),結果表明,水(shuǐ)體石油含量去除率達到(dào)(81.8±3.0)%,同時能(néng)夠有效利用石油廢水(shuǐ)中的碳源産電(diàn)。Adelaja等研究發現MFCs的石油污染去除效果受鹽度和溫度的影響,60 d的試驗結果顯示,當鹽度為(wèi)1%,石油烴降解率達到(dào)91.6%,溫度為(wèi)40℃時,石油烴降解率達到(dào)97.1%。Li等利用生(shēng)物(wù)電(diàn)化學技(jì)術(shù)修複土(tǔ)壤石油污染,發現加入沙子能(néng)夠增加土(tǔ)壤空隙率,從(cóng)而有效提高(gāo)土(tǔ)壤中氧氣和質子轉移,135 d的試驗表明,相(xiàng)比于對照(zhào)組,添加沙子後石油烴降解率提高(gāo)了268%。

3 問題與展望

生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)以成本低(dī)、見(jiàn)效快和不易二次污染等優勢被越來越多(duō)地應用于石油污染的修複中。目前,國(guó)内外的研究主要集中于微生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù),對植物(wù)修複、動物(wù)修複特别是聯合修複體系還(hái)需要進一(yī)步進行研究。另外,微生(shēng)物(wù)修複雖然優勢明顯,但是也有一(yī)定的局限性,一(yī)般來說,生(shēng)物(wù)修複技(jì)術(shù)在低(dī)濃度石油污染環境中修複效果較好,高(gāo)濃度石油則不利于修複生(shēng)物(wù)的生(shēng)長(cháng)、繁殖,此時就(jiù)需要先用物(wù)理修複或化學修複進行預處理,降低(dī)石油濃度後進行生(shēng)物(wù)修複,一(yī)方面可以提高(gāo)生(shēng)物(wù)修複效率,另一(yī)方面也可以回收石油,适當挽回經濟損失。此外,不同的修複生(shēng)物(wù)對諸如溫度、鹽度和pH等環境因素的要求也不盡相(xiàng)同,在進行生(shēng)物(wù)修複時,需要因地制宜,選擇合适的生(shēng)物(wù)進行修複,這樣才能(néng)取得更好的修複效果。