1、激活剂对石油污染土壤修复的强化作用及修复条件的优化摘 要：石油污染是一种由于石油开采、使用等过程中石油制品进入自然生态环境而造成的污染，该污染物能够通过水循环和渗透进入土壤、地下水和海洋中，给生态环境的自然净化造成负担。我国是石油开采大国，同时也是石油污染较为严重的国家。石油污染不仅会堵塞土壤孔隙、改变土壤有机结构，还能作用到微生物群中，引起微生物区系的变化，导致整体生存环境的变化。对石油污染土壤进行修复已经成为全球研究的主要内容之一，本文围绕石油污染土壤的修复工作，简要介绍激活剂在土壤修复中的强化作用以及修复条件的优化。 关键词：石油污染 土壤修复 激活剂 优化 从全球范围内的石油污染土壤的
2、修复技术来看，系统化的研究已经形成，包括有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。生物修复技术是目前应用效果较好的一种方法，该技术采用特定生物对石油的吸收、转化和降解的功能促进土壤的自然净化，帮助生态系统的恢复。但生物修复法存在着另研究人员头疼的问题，即如何提高石油污染物的降解速度，加快生态系统的修复。 一、生物修复技术 生物修复技术是目前全球范围内使用较广、效果较好的治理石油土壤污染的方法。这种方法利用动植物和微生物对石油污染物的降解、吸收等作用促进被污染土壤的净化。作为目前最具有生命力的污染土壤处理技术生物修复技术依据其生物类型又被划分为微生物修复、植物修复和动物修复三种。 微生物修复法
3、包括生物堆积法、生物通气法、生物反应器法多种，生物堆腐法是类似于农民土地耕种的技术，为了促进微生物的生长，研究人员在其中进行了土壤调理剂的添加，如牛粪、锯屑、腐殖酸等物质。这种技术不仅能够有效降低污染土壤的修复成本，同时也能够达到废物利用的效果。研究发现，该修复方法对于石油烃有着较明显的作用，该物质的降解率超过 95%。菌根修复技术是目前自然科学研究中的热门领域，菌剂也由最初的固体发酵转向了现代的工业化和商业化发展之路。动物修复技术使用的都是蚯蚓和海沙蚕，利用其对沉积物的扰动和对 PAHs 的富集作用清楚石油污染物。 生物修复技术与物理修复和化学修复两种技术相比有着成本低、工作量小、处理面积大
4、、无二次污染等优点，但其利用动植物和微生物对石油污染物的降解作用，存在着耗时长、修复成功率不稳定等现象。为推动这一问题的解决，生物表面活性剂被开发和利用，纳米材料等功能性材料也得到了运用。在推进石油污染土壤的修复中，技术发展之路还很长。 二、激活剂对石油污染土壤修复的强化作用实验 实验采取的是响应面分析法，通过对石油污染土壤进行不同作用的激活剂的添加来突出其生物修复的成效。具体实验如下。 1.实验准备 实验用土为某炼油厂油罐区的被污染的土壤，其中石油烃的质量分数（Wo）为 5.6%，其 PH 值为 7.8，有机物含量为 42.25g/kg，有机碳含量为 22.13g/kg，总氮含量为 0.40
5、g/kg，其含水量较小。在实验开始前，将实验用土进行破碎、过筛等处理，确保其均匀。以该实验用土的 Wo 为基准，计算在实验结束后该土壤中石油的残留率。公式为： ，其中 wt为修复后土壤内石油烃的质量分数。实验土壤的总氮含量仅有0.40g/kg，并不利于微生物的生长和功能发挥，因此需要做氮源的添加，从而确保土壤内碳含量和氮含量的比例均衡。实验用的激活剂为葡萄糖、双氧水、木屑和氮源。 2.实验过程 将被污染土壤均匀（1kg/盆）分装到大小形状均相同的花盆中，将木屑撒到土壤中，确保其覆盖均匀，用去等离子水稀释葡萄糖和氮源，与双氧水充分溶解，均匀喷洒到土壤中，四种物质添加完毕后，将土壤搅拌均匀。为求得
6、最佳的激活剂添加量和激活剂的强化作用，本次实验采用两组对照，其中一组不添加任何激活剂作为对比组，另一组采用上述四种激活剂均匀喷洒，但其激活剂的量有所区别，根据量的不同分为8 组样品。具体为：碳和氮的比例保持在 10、25、50 三个数值上，葡萄糖含量为 0.5、0.8、0.3，双氧水含量为 0.1、0.3、0.5，木屑的含量为1、3、5， 。将花盆置放在恒温箱中，温度保持 28 摄氏度，周期为一个月，每天定时添加定量的水并做搅拌。在实验的第 5、10、15、20、25、30天进行取样和指标测定。采用紫外分光光度法对土壤内的石油烃进行含量检测，测定土壤内部细菌的表面疏水性，其方法为微生物黏着碳烃
7、化合物法。 3.响应面优化方案和相关数据设定 以中心组合实验设计原理进行单因素实验，将石油残留率 作为响应值，开展 14 个试验点（6 个中心点）的响应面优化实验，将实验条件设定到和污染土壤强化修复的条件一直。对实验最后一天的土壤中 的值进行测定，从而确定被污染土壤修复的最佳实验因素。 三、实验结果分析 1.激活剂对石油污染土壤修复的强化作用实验结果 1.1 碳和氮的含量比例对石油污染土壤的修复作用 从该实验的观察数据来看，当土壤内部的碳和氮的含量比例在 25 时，土壤内石油烃被降解的含量最大，在实验结束后，石油烃在土壤内的残留率仅为 40%，而对照组的土壤中第 30 天测定的石油烃残留量为
8、82%，降低了 40 个百分点。 当碳和氮的含量比例过高时，微生物的生长所需要的营养物质不足，不利于其作用发挥，而含量比例过低则会引起毒害，影响降解。 1.2 葡萄糖的作用 葡萄糖的含量为 0.3%时，土壤内石油烃残留量最低。这表明，葡萄糖能够作为微生物代谢的中间产物，促进石油烃的降解。同时，葡萄糖的过量添加会导致土壤 PH 值降低，影响内部微生物的活性，导致细菌表面疏水性的降低。 1.3 双氧水的作用 双氧水不仅能够氧化石油烃，还能够促进土壤内部微生物的生长，促进其作用发挥。从本次研究的结果来看，当双氧水的添加量在 0.5%时，石油烃的残留量最低。 1.4 木屑的作用 木屑的加入对于增加土壤
9、的空隙有着较为明显的作用，当土壤空隙一定时，土壤内微生物能够很好的接触到石油污染物，从而更好地发挥降解作用。结合本次研究结果，当木屑的添加量为 3%时，土壤的空隙效果最好，此时，微生物有了较好的营养物质，土壤中有机质等含量得到增多，细菌与石油污染物的接触能力最强，另外，每天定时添加的定量的水分也被木屑充分的保留，维持了微生物的正常生长。 2.响应面优化的结果分析 从上述实验来看，木屑、葡萄糖、双氧水、氮源都能够很好地促进微生物对石油烃的降解。本次结果分析采用的是最优量的木屑、葡萄糖、双氧水、氮源，将其进行二次多项回归拟合。 通过其结果可以得知，3%的木屑、0.3%的葡萄糖、比值为 25 的碳和
10、氮的含量比例和 0.3%的葡萄糖其总体作用最大，实验进行一个月后，实验用土中的石油烃含量为 40%，可知，回归模型能够很好地预测和分析激活剂的强化作用。相关结果就不在这里一一详述了。 四、结束语 结合本次实验的结果来看，木屑、葡萄糖、氮源和双氧水是较好的激活剂，能够促进微生物降解作用的发挥，同时通过响应面优化得出的回归模型对于预测激活剂的强化作用有着较为实际的效果。 参考文献 1赵庆节，沈根祥，罗启仕，等.土壤电动修复中电极切换对土壤微生物群落的影响J.农业环境科学学报，2009（09）. 2沈根祥，周海花，罗启仕，等.直流电场对根际土壤微生物群落的影响及其机理J.农业环境科学学报 2008（03）. 3王 喜，陈鸿汉，刘 菲，等.依据 VOC 浓度变化优化场地 SVE 通风流量的研究J.环境工程，2008（26）. 4彭胜巍.石油污染土壤的花卉植物修复研究J.天津：南开大学，2009.
