摘 要：物理、化學(xué)技術(shù)在修復(fù)石油污染土壤過(guò)程中會(huì)造成二次污染、改變土壤結(jié)構(gòu)，且成本高，在應(yīng)用上具有一定的局限性。以生物技術(shù)為主的聯(lián)合修復(fù)是未來(lái)士壤修復(fù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。文章介紹了石油污染土壤生態(tài)修復(fù)的概念及修復(fù)原理，指出土壤環(huán)境容量的確定是實(shí)施生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，植物、微生物及其聯(lián)合修復(fù)是主要手段。通過(guò)對(duì)有效環(huán)境因子的監(jiān)控、高效積累植物的篩選及基因工程等技術(shù)，必將使石油污染土壤的生態(tài)修復(fù)有更為廣闊的發(fā)展前景。
石油勘探與開發(fā)過(guò)程中的鉆井、井下作業(yè)和采油等環(huán)節(jié)以及井噴、泄漏等偶然事故都會(huì)帶來(lái)卜壤的污染。據(jù)資料，各油田每作業(yè)一次遺留于井場(chǎng)的落地油約為幾十到幾百kg，單井落地原油污染面積可達(dá)0.5～2.1m2，落地泥漿污染面積大約20m2，一次井噴造成的原油覆蓋面積達(dá)3000～4000 m2。尤其是石油開采過(guò)程產(chǎn)生的落地原油，已成為土壤重要的污染源。大慶油田開發(fā)建設(shè)以來(lái)，已累計(jì)生產(chǎn)原油l8.2億t，在油田生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的落地原油，落地原油在十壤中的遷移主要有橫向遷移和縱向遷移。橫向遷移對(duì)十壤的污染成輻射狀分布，污染強(qiáng)度隨污染源的距離增加而迅速降低，污染源周圍污染最重的區(qū)域在0-40m范圍內(nèi)，占總量90%以上，橫向遷移范圍確定在150m以內(nèi);落地原油縱向遷移絕大部分集中在距上壤表面0-10cm范圍內(nèi)，豎向遷移一般不超過(guò)70cm2。
石油中的烴大體上分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴三類，其中芳香烴毒性最大。石油進(jìn)入土壤后造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞：影響十壤的通透性，降低土壤質(zhì)量;阻礙植物根系的呼吸與吸收，引起根系腐爛，影響農(nóng)作物的根系生長(zhǎng);使土壤有效氮、磷的含量減少，影響作物的營(yíng)養(yǎng)吸收;石油中的多環(huán)芳烴有致癌、致畸、致突變等作用，能通過(guò)食物鏈在動(dòng)、植物體內(nèi)逐級(jí)富集，危及人類健康;石油烴中不易被土壤吸附的部分能滲入地下井，進(jìn)而污染地下水。
1 土壤石油污染的修復(fù)方法概述
土壤作為一種環(huán)境介質(zhì)，其本身具有一定的自凈能力，但是當(dāng)污染超過(guò)一定閾值后，污染物便在土壤中出現(xiàn)累積，同時(shí)，由于土壤具有一些獨(dú)特的性質(zhì)，如地域差異性、生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性和不可能流動(dòng)性等，這就決定了十壤污染要比水或空氣污染更復(fù)雜、治理難度更大。目前主要采取物理、化學(xué)和生物三類處理方法。
1.1 物理處理
1.1.1焚燒法
要求溫度在815-1200℃之間，通過(guò)焚燒鍛燒，可凈化土壤中的大部分有機(jī)污染物，但同時(shí)亦破壞土壤結(jié)構(gòu)和組分，且處理成本高，實(shí)際應(yīng)用較困難，且對(duì)焚燒過(guò)程中可能產(chǎn)生有毒物質(zhì)要進(jìn)行收集處理，因而不適用于處理大面積污染土壤。
1.1.2 隔離法
采用粘上或其他人工合成的惰性材料，把被石油烴類污染土壤和周圍環(huán)境隔離開來(lái)，只是暫時(shí)地防止了石油烴類的遷移，不能作為永久的治理方法。
1.1.3 換土法
換土法是用新鮮未受污染的：l 壤替換或部分替換原污染土壤，以稀釋原污染物濃度，增加土壤環(huán)境容量，以增強(qiáng)土壤的自凈能力。
1.2 化學(xué)處理
1.2.1 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，回收其中的原油，實(shí)現(xiàn)廢物的資源化。此方法適于油污濃度較高的土壤。
1.2.2 土壤洗滌法
將污染土壤破碎，混入足夠的水和洗滌劑，通過(guò)洗滌除去土壤中的污染物。但投加的化學(xué)試劑易引起土壤的二次污染，因而其應(yīng)用受到了限制。
1.2.3化學(xué)氧化法
向被石油烴類污染的土壤中噴撒或注入化學(xué)氧化劑，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。化學(xué)氧化法不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，但操作比較復(fù)雜。
1.3 生物修復(fù)技術(shù)
污染土壤的生物修復(fù)是指利用特定的生物(植物、微生物或原生動(dòng)物)吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解環(huán)境污染物，實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應(yīng)恢復(fù)的生物措施。由于生物修復(fù)具有費(fèi)用低、處理效果好、對(duì)環(huán)境影響低、無(wú)二次污染、不破壞植物生長(zhǎng)所需要的上壤環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，其在污染土壤修復(fù)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
2 土壤生態(tài)修復(fù)
對(duì)于土壤的石油污染，僅依靠單一手段進(jìn)行修復(fù)仍存在很多問題，如達(dá)不到修復(fù)要求、費(fèi)用過(guò)高、修復(fù)后土壤的使用價(jià)值降低或喪失等，因而綜合多種手段使得整個(gè)修復(fù)達(dá)到有效、低耗和安全是十分必要的。在此要求下，就提出了生態(tài)修復(fù)問題。
2.1生態(tài)修復(fù)的概念和基本原理
2.1.1概念
生態(tài)修復(fù) 是指在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，以廣義的生物修復(fù)(包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和酶學(xué)修復(fù))為基礎(chǔ)，結(jié)合各種物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)以及工程技術(shù)措施，通過(guò)優(yōu)化組合和技術(shù)再造，使之達(dá)到最佳效果和最低耗費(fèi)的一種綜合的修復(fù)污染環(huán)境的方法。
2.1 2基本原理
(1)生物法與物理和化學(xué)廳法優(yōu)化組合原理
傳統(tǒng)的修復(fù)方法巾，通常是將物埋和化學(xué)方法作為生物方法的輔助，而生物修復(fù)是主體部分，修復(fù)目標(biāo)最終嬰靠生物修復(fù)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。生態(tài)修復(fù)強(qiáng)調(diào)優(yōu)化組合.以獲得最快的修復(fù)效果。
(2)土壤生態(tài)系統(tǒng)自凈功能的激活原理。
土壤一植物系統(tǒng)在一定條件下對(duì)環(huán)境污染具有凈化作用。然而，當(dāng)污染負(fù)荷超過(guò) 壤系統(tǒng)本身的凈化容量時(shí)，該功能將被鈍化甚至消失。人為強(qiáng)化、激活土壤系統(tǒng)的凈化功能，并實(shí)現(xiàn)同外加凈化功能的耦合，可使修復(fù)效率大大提高。
(3)生態(tài)因子調(diào)控原理。
生態(tài)因子調(diào)控是污染土壤修復(fù)的必要前提，是生態(tài)修復(fù)的基本特征，是強(qiáng)化修復(fù)效果的重要手段。生態(tài)因子町分為生物因子與非生物因子。其中非生物網(wǎng)子即環(huán)境因子，包括營(yíng)養(yǎng)鹽、溫度、pH、水分、有害物質(zhì)濃度和靜壓力等。生物因子主要是生物之問的協(xié)同作用。
2.2生態(tài)修復(fù)的實(shí)施
2.2.1研究確定土壤環(huán)境容量
污染土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈功能是生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，而其自凈能力的基礎(chǔ)在于土壤環(huán)境容量。但山于石油進(jìn)入土壤后降解較為迅速以及技術(shù)方面的原因，土壤中石油物質(zhì)的定量測(cè)定具有一定復(fù)雜性，給十壤背景值研究帶來(lái)了很大的困難。這需要監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段的不斷進(jìn)步，以計(jì)算得到更精確的土壤環(huán)境容量。
2.2.2進(jìn)行植物修復(fù)
植物對(duì)有機(jī)污染土壤的生物修復(fù)作用主要表現(xiàn)在植物對(duì)有機(jī)污染物的直接吸收，植物釋放的各種分泌物或酶類促進(jìn)有機(jī)污染物生物降解及強(qiáng)化根際微生物的礦化作用等方面”。在受污染七壤上種植對(duì)石油類物質(zhì)有耐受性的植被，并施用肥料，可大大加速十壤中石油類物質(zhì)的降解。
2.2.3 投加微生物肥料
微生物肥料是指從土壤和植物根際分離得到的有效菌，經(jīng)篩選、分離甚至基因重組，進(jìn)行菌種的優(yōu)化組合，經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)與有機(jī)物泄合而制備的微生物制制。高效、穩(wěn)定的微生物肥料能在上壤生態(tài)系統(tǒng)中與原土著有益菌形成優(yōu)勢(shì)菌群，通過(guò)這種優(yōu)勢(shì)菌群的代謝，可以形成新的微生態(tài)系統(tǒng)，降解石油污染物。
2.2.4構(gòu)建植物一微生物聯(lián)合修復(fù)
在有植物生長(zhǎng)時(shí)，其根系提供了微生物生長(zhǎng)的最佳場(chǎng)所，而微生物的旺盛生長(zhǎng)增強(qiáng)了對(duì)石油的快速降解、礦化。植物根區(qū)的菌根真菌與植物形成共生，并有著獨(dú)特的酶途徑，用以降解不能被細(xì)菌單獨(dú)轉(zhuǎn)化的有機(jī)物;植物根區(qū)分泌物剌激了細(xì)菌的轉(zhuǎn)化作用;植物還可為微生物提供生存場(chǎng)所并可轉(zhuǎn)移氧化，是根區(qū)的好氧轉(zhuǎn)化作用能夠正常進(jìn)行。
2.3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)展望
2.3.1篩選高效降解植物
應(yīng)著重篩選對(duì)石油污染物質(zhì)具有較強(qiáng)耐受性和較高降解性的植物，提高超積累植物的生物量。即理想的植物應(yīng)具有較強(qiáng)的生命力，其發(fā)芽率應(yīng)不受污染物的影響或影響較小;植物應(yīng)具有強(qiáng)大的根系，能夠在污染物濃度較高時(shí)旺盛生長(zhǎng)，并具有較大的生物量。
2.3.2監(jiān)控有效環(huán)境因子
每種生物對(duì)影響共生長(zhǎng)和活動(dòng)的環(huán)境均有一定耐受范圍，如果條件超出這種范圍，就難以發(fā)生對(duì)污染物的生物降解作用。生念修復(fù)是建立在生物對(duì)上壤污染物產(chǎn)生有效作用的基礎(chǔ)上，因此外界條件如溫度、pH、含氧量、上壤水分、土壤養(yǎng)分等對(duì)生物發(fā)揮這種有效作用有重要影響，因此需對(duì)修復(fù)過(guò)程巾有效環(huán)境因子的變化進(jìn)行監(jiān)控。
2.3.3利用基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)
利用基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)創(chuàng)造出具備新的代謝途徑的“超級(jí)微生物”，同時(shí)通過(guò)遺傳學(xué)和分子生物學(xué)對(duì)石油污染物作用下的微生物分子變異、微生物種群變異等進(jìn)行研究。
3結(jié)論
由于石油的理化特征和環(huán)境行為，使得石油污染土壤所涉及的修復(fù)問題成為環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域面臨的新課題，而生態(tài)修復(fù)是石油污染土壤修復(fù)發(fā)展的最新階段，從該技術(shù)的前景來(lái)看，生態(tài)修復(fù)將逐漸成為最優(yōu)化的一項(xiàng)綜合環(huán)境技術(shù)，在解決土壤污染問題上將成為根本的手段。在未來(lái)應(yīng)用，還需進(jìn)一步注重對(duì)污染生態(tài)過(guò)程的研究，選取更加敏感、方便、有效和經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)來(lái)表征修復(fù)的生態(tài)毒理效應(yīng)，運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段建立相應(yīng)的髓控程序，同時(shí)要保證修復(fù)過(guò)程和結(jié)果必須是生態(tài)安全的。
來(lái)源:《廣東化工》 作者:劉亭亭等
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