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生物(wù)修複技術在石油污染治理(lǐ)中的(de)應用(yòng)研究進展
浏覽:368 發布日期:2022-01-07 05:53:23

摘要:通(tōng)過研究不同類型生物(wù)修複技術的(de)修複原理(lǐ)和(hé)應用(yòng)特點,對(duì)比在土壤石油污染和(hé)海洋石油污染環境中的(de)修複效果,旨在更好地了(le)解生物(wù)修複技術,并對(duì)今後的(de)研究重點進行展望。

1 石油污染

石油工業的(de)快(kuài)速發展,一方面大(dà)力推動了(le)世界經濟的(de)進步,而另一方面,石油污染也(yě)成爲世界關注的(de)環境問題。全球每年約有800萬t的(de)石油污染物(wù)通(tōng)過不同形式進入生态環境,我國每年有約60萬t石油污染物(wù),這(zhè)些污染物(wù)給海洋、土壤、河(hé)流和(hé)地下(xià)水(shuǐ)等生态環境造成巨大(dà)污染。現今石油污染主要體現在2方面:一是土壤的(de)石油污染,二是海洋的(de)石油污染。

1.1 土壤石油污染

土壤石油污染多(duō)出現在油田附近土壤中,油田各處産生的(de)落地原油、油砂、岩屑、泥漿等固體廢棄物(wù)等會危害土壤安全。石油進入土壤後會改變土壤的(de)理(lǐ)化(huà)特性,如堵塞土壤的(de)孔隙結構,使土壤的(de)透水(shuǐ)性降低。石油中大(dà)量的(de)反應基與土壤中的(de)無機氮、無機磷結合,限制硝化(huà)作用(yòng)和(hé)脫磷酸作用(yòng),從而減少土壤中有效氮、磷含量,導緻土壤有機質的(de)碳氮比(C/N)和(hé)碳磷比(C/P)的(de)變化(huà),導緻土壤微生物(wù)的(de)生存環境的(de)惡化(huà),降低土壤活性;另外,石油中鹵代烴、苯系物(wù)和(hé)多(duō)環芳烴等緻畸、緻癌、緻突變的(de)物(wù)質進入土壤後,能夠富集在植物(wù)和(hé)動物(wù)體内,在食用(yòng)了(le)這(zhè)些受石油污染的(de)生物(wù)後,人(rén)類和(hé)動物(wù)的(de)健康會受到威脅。根據《全國土壤污染狀況調查公報》統計,我國土壤中多(duō)環芳烴點位超标率超過1.4%。在勝利、大(dà)慶油田百米範圍内的(de)土壤石油烴總量大(dà)多(duō)超過臨界值(500 mg/kg),而在遼河(hé)油田重度污染區(qū)内,這(zhè)一數值更是達到10 000 mg/kg,石油污染已經成爲我國最嚴重的(de)土壤問題之一。

1.2 海洋石油污染

海洋石油污染的(de)主要來(lái)源爲海底溢油、海上井噴事故和(hé)運輸事故造成的(de)溢油,後者屬于人(rén)類活動引起的(de)突發性溢油,對(duì)環境影(yǐng)響最爲嚴重。據統計,每年海上油井井噴事故和(hé)運輸事故造成的(de)溢油高(gāo)達2.2×107 t。溢油污染的(de)危害主要體現在2方面,首先是溢油會迅速擴散形成油膜,影(yǐng)響海氣交換和(hé)植物(wù)的(de)光(guāng)合作用(yòng),導緻水(shuǐ)體嚴重缺氧,威脅海洋生物(wù)生存,同時(shí),油污附著(zhe)在海洋生物(wù)上,對(duì)生物(wù)呼吸、捕食、繁殖等行爲産生影(yǐng)響;二是石油中多(duō)環芳烴等有毒物(wù)質會導緻海洋生物(wù)中毒和(hé)死亡,研究顯示,當海水(shuǐ)中石油濃度在0.1~1.0 mg/m3時(shí),魚類早期發育和(hé)魚卵生長(cháng)均會受到影(yǐng)響,而人(rén)類在食用(yòng)了(le)富集有毒物(wù)質的(de)海洋生物(wù)後,健康也(yě)會受到威脅。我國海上溢油事故頻(pín)發,1973—2006年間,我國共發生海上船舶溢油事故2 635起,其中50t以上的(de)重大(dà)船舶溢油事故69起,總溢油量超過3.7萬t。全國海洋環境監測顯示,我國近海有5.6萬km2海域的(de)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)社會的(de)發展,人(rén)類對(duì)石油及其制品需求不斷增長(cháng),在石油的(de)開采、運輸、裝卸以及利用(yòng)過程中溢油事故頻(pín)繁發生,爲降低石油污染對(duì)生态環境的(de)破壞,除了(le)加強對(duì)石油開采和(hé)運輸的(de)管理(lǐ)外,對(duì)石油污染的(de)治理(lǐ)以及污染受損地區(qū)和(hé)海域生态功能修複的(de)研究越發受到關注。根據處理(lǐ)方法的(de)不同,石油污染治理(lǐ)分(fēn)爲物(wù)理(lǐ)修複、化(huà)學修複和(hé)生物(wù)修複,其中,生物(wù)修複是通(tōng)過生物(wù)代謝降低石油污染,代謝産物(wù)爲水(shuǐ)、二氧化(huà)碳等穩定、無害的(de)物(wù)質,因此,相比于其他(tā)2種方法,雖然生物(wù)修複研究曆史較短,但是卻擁有廣闊的(de)應用(yòng)前景。

2 生物(wù)修複技術

生物(wù)修複是指利用(yòng)生物(wù),特别是微生物(wù)催化(huà)降解環境污染物(wù),減小或最終消除環境污染的(de)受控或自發過程,是在微生物(wù)降解基礎上發展起來(lái)的(de)新興的(de)環保技術。相比于傳統的(de)化(huà)學修複和(hé)物(wù)理(lǐ)修複,生物(wù)修複具有投資小、操作簡單、不易産生二次污染等優點。20世紀80年代末,生物(wù)修複技術首次成功應用(yòng)于Exxon Vadez油輪石油洩露事故中,短期内清除了(le)溢油污染,取得(de)了(le)明(míng)顯成效。生物(wù)修複技術按照(zhào)修複主體的(de)不同可(kě)分(fēn)爲微生物(wù)修複、植物(wù)修複和(hé)動物(wù)修複。微生物(wù)修複在海洋石油污染和(hé)土壤石油污染中均有廣泛應用(yòng),是研究最多(duō)的(de)生物(wù)修複技術,目前已發現共200多(duō)種,歸屬100餘屬的(de)微生物(wù)能夠有效降解石油,包含了(le)細菌、真菌、黴菌和(hé)藻類等微生物(wù)類群。植物(wù)修複和(hé)動物(wù)修複主要應用(yòng)于土壤石油污染中,利用(yòng)植物(wù)和(hé)動物(wù)對(duì)石油的(de)吸收、分(fēn)解、吸附或其他(tā)作用(yòng)來(lái)去除石油。盡管生物(wù)修複技術主體不同,實施場(chǎng)地也(yě)有所差異,但是微生物(wù)在石油生物(wù)修複過程中不可(kě)或缺。此外,生物(wù)修複必須遵循3個(gè)原則:

①使用(yòng)适合的(de)修複生物(wù),即指具有生理(lǐ)和(hé)代謝能力并能降解石油污染物(wù)的(de)生物(wù)。許多(duō)情況下(xià),生物(wù)地點就有降解生物(wù),特别是微生物(wù)存在,若不足,則可(kě)選擇加入外源生物(wù);

②在适合的(de)地點,是指要有污染物(wù)和(hé)适合的(de)生物(wù)相接觸的(de)地點;

③有适合的(de)環境條件,相比于化(huà)學修複和(hé)物(wù)理(lǐ)修複,生物(wù)修複更易受外界環境影(yǐng)響,如石油污染濃度,當石油濃度過高(gāo)時(shí)生物(wù)無法存活,需要經過預處理(lǐ)後方可(kě)進行生物(wù)修複;外界理(lǐ)化(huà)因子,如溫度、鹽度和(hé)pH等也(yě)會影(yǐng)響生物(wù)生長(cháng)、繁殖,因此需要通(tōng)過控制或改變環境條件,使生物(wù)的(de)代謝和(hé)生長(cháng)活動處于最佳狀态。

2.1 微生物(wù)修複

在長(cháng)期受石油污染的(de)環境中,如海底溢油區(qū)域和(hé)油田附近土壤中,會形成一些專以石油爲碳源的(de)微生物(wù)群,這(zhè)些微生物(wù)能夠分(fēn)解代謝石油,且數量是未受污染地區(qū)的(de)若幹倍,通(tōng)過馴化(huà)或誘導後,這(zhè)些自然的(de)微生物(wù)群可(kě)以用(yòng)來(lái)治理(lǐ)石油污染,微生物(wù)修複技術由此發展而來(lái)。研究證明(míng),微生物(wù)通(tōng)過生物(wù)氧化(huà)過程分(fēn)解石油,但是由于微生物(wù)種類的(de)多(duō)樣性以及石油化(huà)合物(wù)化(huà)學結構的(de)複雜(zá)性,生化(huà)降解的(de)途徑非常複雜(zá),不同的(de)微生物(wù)對(duì)各石油組分(fēn)的(de)利用(yòng)方式和(hé)降解産物(wù)也(yě)不相同,主要包括3種途徑:

①将石油烴分(fēn)解爲CO2和(hé)H2O;

②将石油烴轉化(huà)爲微生物(wù)的(de)蛋白質、核酸氨基酸和(hé)多(duō)糖等生命物(wù)質;

③将石油烴轉化(huà)爲醇、苯酚、醛、脂肪酸等物(wù)質。一般來(lái)說,微生物(wù)對(duì)飽和(hé)烴,特别是飽和(hé)烴中的(de)直鏈烷烴的(de)降解能力最強;其次爲二環和(hé)三環的(de)芳香烴,而環數爲5個(gè)及以上的(de)芳香烴難以被微生物(wù)降解;膠質和(hé)瀝青最難被微生物(wù)降解。石油污染區(qū)域中,降油微生物(wù)的(de)種類和(hé)數量會有明(míng)顯的(de)上升,跟石油污染的(de)程度呈正相關,表明(míng)石油污染能夠促進降油微生物(wù)的(de)增殖。但是,在自然條件下(xià),石油的(de)微生物(wù)降解速度較慢(màn),因此需要用(yòng)一些強化(huà)措施來(lái)加速這(zhè)一進程。常用(yòng)的(de)強化(huà)措施包括生物(wù)強化(huà)和(hé)生物(wù)刺激。

2.1.1 生物(wù)強化(huà)

生物(wù)強化(huà)指在石油污染區(qū)域投加外來(lái)的(de)降油微生物(wù),此類微生物(wù)通(tōng)常是經過篩選而來(lái),具有高(gāo)效的(de)石油去除能力。大(dà)量研究表明(míng),添加外源降油微生物(wù)能夠提高(gāo)石油的(de)降解速率,如Li等從渤海灣中分(fēn)離出5株高(gāo)效石油降解菌TCOB1~TCOB5,并将TCOB4和(hé)TCOB5聯合應用(yòng)于石油污染濃度爲2%(w/v)的(de)鹽水(shuǐ)修複中去,1周後水(shuǐ)體的(de)石油降解率達到51.87%,比空白組土著微生物(wù)高(gāo)出數倍。Hassanshahian等從波斯灣受石油污染的(de)水(shuǐ)體和(hé)底質中分(fēn)離出18種降油細菌,15 d試驗結果顯示,其中3株對(duì)于萘的(de)降解率超過80%,遠(yuǎn)高(gāo)于空白組的(de)6.72%。慕慶峰等從大(dà)慶油田油污地中篩選獲得(de)了(le)16株石油烴降解優勢菌,并用(yòng)其中2株DPF2和(hé)DPF4進行聯合試驗,結果顯示,60 d對(duì)石油污染強度爲10和(hé)20土壤的(de)降解率分(fēn)别達到94.12%和(hé)90.17%。但是,也(yě)有研究結果表明(míng),添加外源細菌對(duì)石油降解效率并沒有明(míng)顯提升,甚至比原先效果更差,如何雲馨的(de)研究結果顯示,添加外源降油細菌後,受污土壤中飽和(hé)烴和(hé)芳香烴的(de)去除效果分(fēn)别比空白組降低了(le)4.60%和(hé)26.19%;造成這(zhè)一現象的(de)原因可(kě)能有2個(gè),一是外源細菌與土著微生物(wù)存在競争關系,相互抑制生長(cháng),降低了(le)微生物(wù)活性;二是相比于實驗室條件,現場(chǎng)修複受外界環境,如溫度、鹽度、風、浪、捕食等影(yǐng)響較大(dà),這(zhè)些可(kě)能對(duì)外源細菌生長(cháng)、繁殖産生影(yǐng)響。因此,在現實微生物(wù)修複處理(lǐ)中,要因地制宜,選擇合适的(de)外源細菌進行修複。

2.1.2 生物(wù)刺激

生物(wù)刺激是指向石油污染區(qū)域添加營養鹽或表面活性劑等來(lái)促進微生物(wù)降解石油。在石油污染區(qū)域中,石油烴往往是微生物(wù)唯一的(de)碳源,易導緻微生物(wù)生長(cháng)緩慢(màn),通(tōng)過外加碳源能夠促進微生物(wù)生長(cháng),提高(gāo)石油降解效率。如蘭貴紅等以玉米澱粉作爲微生物(wù)外來(lái)碳源,修複質量比爲2.3%的(de)土壤石油污染,40 d的(de)石油降解率達到67.25%,效果顯著。另外,石油污染會造成區(qū)域碳含量急劇增加,從而使氮、磷等營養元素成爲微生物(wù)生長(cháng)的(de)限制因子,特别是在海洋環境中,氮、磷濃度原本就較低,添加限制級營養元素能明(míng)顯提高(gāo)微生物(wù)數量,促進石油降解。楊茜等研究證明(míng),添加氮磷營養鹽的(de)處理(lǐ)組8周的(de)石油烴降解率能到達59.7%,遠(yuǎn)高(gāo)于其他(tā)組;Zhao等的(de)研究也(yě)表明(míng),在3%的(de)石油污染底質修複過程中,添加氮磷營養鹽後,微生物(wù)活性和(hé)石油去除效率均有明(míng)顯提升;雖然添加營養元素能夠有效提升微生物(wù)的(de)石油降解效率,但是還(hái)需要評估對(duì)生态環境的(de)影(yǐng)響,如在土壤中加入過多(duō)肥料會影(yǐng)響植物(wù)和(hé)農作物(wù)生長(cháng),還(hái)會污染地下(xià)水(shuǐ);而在海洋等水(shuǐ)域環境中,添加過量的(de)氮、磷營養元素,會導緻水(shuǐ)體富營養化(huà),誘發赤潮,形成二次污染。表面活性劑能夠分(fēn)散石油烴組分(fēn),使得(de)微生物(wù)和(hé)石油充分(fēn)接觸,從而提高(gāo)石油降解效率,常見的(de)表面活性劑有非離子表面活性劑、生物(wù)表面活性劑和(hé)化(huà)學表面活性劑等。越來(lái)越多(duō)的(de)研究發現,添加表面活性劑能夠促進微生物(wù)生長(cháng)、繁殖,提高(gāo)石油降解效率。Moldes等從戊糖乳杆菌(Lactobacillus pentosus)中提取生物(wù)表面活性劑,并應用(yòng)于辛烷值濃度爲700、7 000 mg/kg的(de)污染土壤中,30 d的(de)去除效率均達到76%,分(fēn)别是空白組的(de)63.3、3.2倍。生物(wù)表面活性劑來(lái)源于生物(wù),因此應用(yòng)過程中不會産生二次污染,是一種既高(gāo)效又安全的(de)生物(wù)刺激方法,應用(yòng)前景廣闊,缺點是價格相對(duì)較高(gāo)。值得(de)注意的(de)是,在使用(yòng)表面活性劑時(shí),需要測試對(duì)微生物(wù)的(de)影(yǐng)響,有研究證實表面活性劑對(duì)微生物(wù)有一定的(de)毒性,會抑制細菌的(de)生長(cháng)。生物(wù)強化(huà)和(hé)生物(wù)刺激對(duì)石油降解效率的(de)提高(gāo),不同研究的(de)結論不盡相同,張秀霞等研究證明(míng),生物(wù)強化(huà),即外接微生物(wù)的(de)接種量是影(yǐng)響土壤石油降解的(de)最重要因素,氮、磷營養元素影(yǐng)響較大(dà),表面活性劑次之;也(yě)有研究顯示,加入表明(míng)活性劑和(hé)氮、磷營養物(wù)質的(de)處理(lǐ)效果要比投加外源細菌好。這(zhè)可(kě)能是因爲,由于環境修複的(de)不同,各處理(lǐ)的(de)效果受影(yǐng)響的(de)程度存在差異。而在現實微生物(wù)修複過程中,生物(wù)強化(huà)和(hé)生物(wù)刺激往往是同時(shí)進行的(de),二者結合石油去除效果更好。

2.2 植物(wù)修複

植物(wù)修複技術興起于20世紀50年代,主要應用(yòng)于土壤污染的(de)修複中,具有成本低、環境影(yǐng)響小、能使地表長(cháng)期穩定等特點,同時(shí)能改善土壤理(lǐ)化(huà)性質,消除污染土壤周圍的(de)大(dà)氣和(hé)水(shuǐ)體中的(de)污染物(wù),有利于改善生态環境。植物(wù)的(de)修複能力取決于所選擇植物(wù)的(de)生物(wù)量、遺傳特性、根系發育狀況和(hé)年齡等因素,根系發達的(de)植物(wù)能更有效地吸附和(hé)降解有機物(wù)質。理(lǐ)想的(de)修複植物(wù)應當具有污染耐受性強、生長(cháng)快(kuài)、生物(wù)量大(dà)等特點。植物(wù)對(duì)石油的(de)去除可(kě)分(fēn)爲3種途徑:①植物(wù)直接吸收、分(fēn)解和(hé)利用(yòng)石油化(huà)合物(wù),通(tōng)過木(mù)質化(huà)、礦化(huà)等作用(yòng)将其轉化(huà)爲自身組分(fēn)或是CO2、H2O。②根際修複機制,一方面植物(wù)釋放有機酸、乙醇和(hé)蛋白質等根系分(fēn)泌物(wù),促進根區(qū)微生物(wù)生長(cháng)、繁殖;另一方面微生物(wù)也(yě)有助于植物(wù)生長(cháng),從而提高(gāo)石油去除效率,該途徑是植物(wù)修複中石油降解的(de)主要方式。③植物(wù)的(de)礦化(huà)作用(yòng),即通(tōng)過改變土壤的(de)物(wù)理(lǐ)、化(huà)學性質,促進石油降解。因此,植物(wù)修複本質上是一種土壤-植物(wù)-微生物(wù)共同作用(yòng)的(de)複合修複系統。大(dà)量的(de)植物(wù)能夠參與到石油污染的(de)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(hé)大(dà)豆等均能有效提高(gāo)石油去除率。Cai等發現鳳仙花對(duì)10 000 mg/kg以下(xià)石油烴濃度土壤有很好的(de)耐受性,種植後根際細菌和(hé)真菌迅速增殖,對(duì)5 000、10 000 mg/kg石油烴污染土壤的(de)平均去除率分(fēn)别達到65.03%、55.50%,是自然條件下(xià)的(de)2倍。Zhang等利用(yòng)牽牛花修複質量分(fēn)數0.5%污染的(de)石油土壤,127 d的(de)石油去除率爲67.42%,比空白組高(gāo)31.81%,且飽和(hé)烴去除率達到了(le)82.52%,修複效果明(míng)顯。相比于單獨的(de)植物(wù)修複,建立植物(wù)-微生物(wù)的(de)聯合修複體系能夠更加有效去除石油污染,植物(wù)的(de)代謝分(fēn)泌物(wù)質能夠促進根際微生物(wù)的(de)生長(cháng),而微生物(wù)的(de)存在可(kě)以提高(gāo)植物(wù)對(duì)外界污染的(de)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壤石油污染,效果顯著,體系中60 d的(de)微生物(wù)脫氫酶活性達到637.73 μg/(g·d),是單獨加黑(hēi)麥草(cǎo)處理(lǐ)組的(de)3.52倍,150 d的(de)石油去除率達到53.08%,是單獨加黑(hēi)麥草(cǎo)處理(lǐ)組的(de)1.23倍;張麗等通(tōng)過中試研究,發現堿蓬-降解菌的(de)聯合修複體系能夠更加有效促進石油烴降解菌的(de)繁殖和(hé)生長(cháng),修複期間細菌平均值達到7.2×105個(gè)/g,2個(gè)月(yuè)的(de)石油烴降解率達到47.3%,高(gāo)于單獨加堿蓬處理(lǐ)組的(de)36.1%。不同的(de)植物(wù)對(duì)石油污染的(de)去除效果存在差異,這(zhè)與植物(wù)的(de)總生物(wù)量、生長(cháng)速率和(hé)根系發育情況有關。研究發現,相同環境條件下(xià),牽牛花的(de)石油烴降解效率要高(gāo)于紫茉莉,這(zhè)一方面是因爲牽牛花的(de)生物(wù)量較大(dà),另一方面是牽牛花根基分(fēn)泌物(wù)更能刺激微生物(wù)生長(cháng)。丁正等比較了(le)狗牙根、黑(hēi)麥草(cǎo)、高(gāo)羊茅的(de)石油修複效果,發現石油去除效率與植物(wù)的(de)莖鮮重和(hé)總鮮重呈正相關關系,生物(wù)量較大(dà)的(de)高(gāo)羊茅和(hé)黑(hēi)麥草(cǎo)的(de)石油降解率明(míng)顯高(gāo)于生物(wù)量較小的(de)狗牙根;董亞明(míng)等研究也(yě)證實了(le)蘆葦、沙棗和(hé)柽柳的(de)石油去除效率高(gāo)低依次爲蘆葦>沙棗>柽柳。另外,在植物(wù)修複的(de)不同階段,石油的(de)降解速率也(yě)有所不同,一般認爲修複前期降解速率較快(kuài),越到後期降解速率越慢(màn),這(zhè)可(kě)能是因爲後期殘留的(de)都是難以降解的(de)成分(fēn),導緻微生物(wù)數量和(hé)活性降低。

2.3 動物(wù)修複

研究發現,某些動物(wù)可(kě)提高(gāo)土壤通(tōng)氣效果,促進需氧微生物(wù)的(de)繁殖,也(yě)可(kě)促進石油烴與微生物(wù)的(de)充分(fēn)接觸,同時(shí)自身還(hái)能夠富集和(hé)代謝石油類污染物(wù),從而可(kě)以應用(yòng)于石油污染修複之中。相比于微生物(wù)和(hé)植物(wù)修複方法,能夠應用(yòng)于石油污染修複的(de)動物(wù)種類相對(duì)較少,現在研究較多(duō)的(de)是利用(yòng)蚯蚓、沙蠶和(hé)線蟲等修複土壤石油類污染。Ramadass等将體重爲0.31~0.39 g,生長(cháng)狀況良好的(de)蚯蚓應用(yòng)于南(nán)澳大(dà)利亞受機油污染土壤中,發現一定濃度的(de)石油烴組分(fēn)能夠在蚯蚓體内富集,并刺激蚯蚓的(de)生長(cháng),同時(shí)對(duì)10 g/kg的(de)機油污染土壤石油烴去除效果最好,28 d降解率超過60%,比空白組高(gāo)3倍。Tian等發現,雙齒圍沙蠶可(kě)以通(tōng)過生物(wù)擾動作用(yòng),增強沉積物(wù)再懸浮過程,将沉積物(wù)中石油烴組分(fēn)帶到水(shuǐ)體中降解,從而降低石油烴含量。蔡富才等研究也(yě)表明(míng),雙齒圍沙蠶在短期内能夠對(duì)芘有明(míng)顯的(de)富集作用(yòng)。

2.4 微生物(wù)-植物(wù)-動物(wù)聯合修複

越來(lái)越多(duō)的(de)研究表明(míng),相比于單一的(de)修複生物(wù),建立微生物(wù)-植物(wù)-動物(wù)的(de)聯合生物(wù)修複體系能夠更加有效地降解石油,動物(wù)的(de)生物(wù)擾動可(kě)以增加土壤中的(de)氧氣和(hé)孔隙率,爲植物(wù)和(hé)微生物(wù)提供更加适合的(de)生長(cháng)條件,同時(shí)植物(wù)的(de)根際作用(yòng)也(yě)能刺激微生物(wù)生長(cháng),提高(gāo)石油降解效率。He等建立了(le)惡臭假單胞菌+翅堿蓬+沙蠶的(de)聯合生物(wù)修複體系降解土壤石油,結果表明(míng),相比于翅堿蓬、翅堿蓬+微生物(wù)等處理(lǐ)方法,翅堿蓬+微生物(wù)+沙蠶處理(lǐ)組對(duì)石油烴和(hé)多(duō)環芳烴的(de)去除率有顯著提高(gāo)。此外,沙蠶還(hái)能夠改善土壤的(de)pH,增強土壤酶活性。

2.5 生物(wù)電化(huà)學修複

生物(wù)電化(huà)學修複是一種新型的(de)生态修複技術,融合了(le)生物(wù)學、電化(huà)學和(hé)化(huà)學等多(duō)門學科,原理(lǐ)是利用(yòng)微生物(wù)催化(huà)氧化(huà)有機污染物(wù)。相比于傳統的(de)生物(wù)修複技術,生物(wù)電化(huà)學修複将生物(wù)修複和(hé)能源再生結合,不但能夠有效去除石油污染,而且在修複污染的(de)同時(shí)可(kě)以産生可(kě)觀的(de)生物(wù)能。研究表明(míng),利用(yòng)微生物(wù)燃料電池(MFCs)等技術能夠有效去除環境石油污染:郭璇等利用(yòng)MFCs處理(lǐ)油田含油廢水(shuǐ),結果表明(míng),水(shuǐ)體石油含量去除率達到(81.8±3.0)%,同時(shí)能夠有效利用(yòng)石油廢水(shuǐ)中的(de)碳源産電。Adelaja等研究發現MFCs的(de)石油污染去除效果受鹽度和(hé)溫度的(de)影(yǐng)響,60 d的(de)試驗結果顯示,當鹽度爲1%,石油烴降解率達到91.6%,溫度爲40℃時(shí),石油烴降解率達到97.1%。Li等利用(yòng)生物(wù)電化(huà)學技術修複土壤石油污染,發現加入沙子能夠增加土壤空隙率,從而有效提高(gāo)土壤中氧氣和(hé)質子轉移,135 d的(de)試驗表明(míng),相比于對(duì)照(zhào)組,添加沙子後石油烴降解率提高(gāo)了(le)268%。

3 問題與展望

生物(wù)修複技術以成本低、見效快(kuài)和(hé)不易二次污染等優勢被越來(lái)越多(duō)地應用(yòng)于石油污染的(de)修複中。目前,國内外的(de)研究主要集中于微生物(wù)修複技術,對(duì)植物(wù)修複、動物(wù)修複特别是聯合修複體系還(hái)需要進一步進行研究。另外,微生物(wù)修複雖然優勢明(míng)顯,但是也(yě)有一定的(de)局限性,一般來(lái)說,生物(wù)修複技術在低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物(wù)的(de)生長(cháng)、繁殖,此時(shí)就需要先用(yòng)物(wù)理(lǐ)修複或化(huà)學修複進行預處理(lǐ),降低石油濃度後進行生物(wù)修複,一方面可(kě)以提高(gāo)生物(wù)修複效率,另一方面也(yě)可(kě)以回收石油,适當挽回經濟損失。此外,不同的(de)修複生物(wù)對(duì)諸如溫度、鹽度和(hé)pH等環境因素的(de)要求也(yě)不盡相同,在進行生物(wù)修複時(shí),需要因地制宜,選擇合适的(de)生物(wù)進行修複,這(zhè)樣才能取得(de)更好的(de)修複效果。