土壤石油污染现状与治理技术研究进展(4)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-03
以及蚯蚓本身运动对土壤的机械作用不仅改良了土壤的肥力同时提高了土壤的透气性和吸附能力。研究表明,蚯蚓的钻洞行为可使土壤的空气含量从8%提高到30%,土壤孔隙率从30%,提高到60%。由于蚯蚓是生活在潮湿的土壤中,通过皮肤进行呼吸。据报道在氧分压低至2533Pa时仍可维持正常的呼吸,在缺氧条件下还能利用体内糖原的嫌气分解为生命活动提供能源。一般蚯蚓在水下可生存8-10d,大红蚯蚓甚至能在淹水的土壤中生存8~12个月[18]。

鉴于上述蚯蚓的优点,我们是否可以考虑用土壤动物(如蚯蚓、昆虫和原生动物等)的捕食来修复土壤石油污染。

(3)微生物修复技术

微生物修复技术是利用天然存在或特别培养的微生物,在可调控的环境条件下将有毒污染物转化为无毒污染物的处理技术。降解过程可以通过改变土壤理化条件(温度、湿度、pH 值、通气及营养添加等) 来完成,也可接种经特殊驯化与构建的工程微生物提高降解速率。微生物修复技术是目前研究比较多而且相对比较成熟的一种技术。根据是否取土操作分为两大类,即原位生物修复和异位生物修复。原位生物修复是污染土壤不经搅动,在原位和易残留部位进行处理。原位生物修复包括投菌法、生物培养法、生物通气法等。异位生物修复是将污染土壤挖出,在场外或运至场外的专门场地进行处理的方法,主要方法有:土壤耕作法、土壤堆腐法、预制床法、生物反应器法等[19]。

除以上所述方法外,还有其他一些生物方法用于石油污染土壤的研究:① 酶法,添加一定的污染物于土壤中,待一固定时限后,分析酶活性变化,找出污染对土壤影响的界限[20];② 土壤呼吸法,土壤呼吸作用受土壤中物质成分的影响较大,因此,可通过研究土壤呼吸来研究土壤污染状况;③ 生物降解法,研究土壤中的某种有机物降解状况也可以间接了解土壤污染状况; = 4 \* GB3 ④ 生物表面活性剂,投加表面活性剂可以增加石油烃类污染物质的表观溶解度, 促进微生物对石油烃类物质的获取和降解,提高生物可利用性,大幅度提高微生物的除油效果[21]; = 5 \* GB3 ⑤ 混合菌,环境中石油烃的降解是混合菌共同利用的结果,通常不同的降解菌降解不同类型的烃分子,原油降解是由多种石油烃降解菌协同完成的[22]; = 6 \* GB3 ⑥ 匀强电场和微生物联合修复法,外加电场刺激了微生物脱氢酶的分泌,对石油污染土壤的生物修复具有积极的促进作用[23]。

总之,土壤石油污染的生物修复技术无论是植物、动物还是微生物修复技术等都具有很宽广的发展前景,加强对生物降解烃类过程的研究,开发低成本、无污染、高效率的生物修复技术,使其更加完善、高效、成熟。

3.生物修复技术发展前景

随着石油工业的发展,石油污染土壤的面积正不断扩大,因此如何使石油污染土壤在较短时间内,经处理达到重复利用的标准,是亟待解决的问题。目前,石油污染环境治理方法主要有物理法、化学法和生物法三大类。近年来,生物修复技术在国内外都得到了较快的发展。一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物应运而生,基因修饰、改造、克隆与基因转移等现代生物技术的渗透,推动了生物修复技术的进一步应用与发展[24]。石油污染土壤的生物修复技术与其他方法相比具有明显优势,比如:处理成本低,只为焚烧法的1/2~1/3[25]。处理效果好,生化处理后,污染物残留量可达到很低水平。对环境的影响小,无二次污染,最终产物二氧化碳、水和脂肪酸对人体无害,可以就地处理,避免了集输过程的二次污染,节省了处理费等。1989年,对受石油污染的Alaska海滩进行的生物修复就是很成功的例子[26]。基于此,石油污染的微生物治理技术作为一种有效的治污手段具有广阔市场和发展前景。

4.存在问题

近年来,世界各国纷纷制定了石油污染土壤的修复与治理计划,并在短时间内已经取得很大进展,但在理论上和技术上还有许多问题尚待解决: ① 如何根据污染地带石油烃的组成,确定能在最短时间完成生物修复的微生物种群,尤其是筛选能迅速吞噬重质原油的物种[27]; ② 污染土壤迅速修复的环境条件是什么。筛选或驯化的降解菌一旦进入污染土壤,由于生物和非生物的胁迫作用,引入的微生物难以适应土壤环境,无法维持长期的降解活性,即便存活的降解菌在土壤中也难以达到良好的分散,限制了土壤整体降解能力与净化功能的提高。如何从本质上增强土壤中生物降解功能的多样性和持久性、增强土壤净化功能,是生物修复的关键所在。③ 石油烃生物降解机理及降解动力学的研究; ④ 营养供给对修复过程的影响以及营养成分对修复土壤种植过程的影响; ⑤ 物质迁移对修复结果和修复深度的影响;  = 6 \* GB3 ⑥ 如何提高沥青质、胶质和芳烃的去除效果; = 7 \* GB3 ⑦ 如何调控石油污染土壤的微生态环境非生物因子,增加石油污染土壤中降解微生物的数量和活性,成为提高石油污染土壤生物修复效率的关键问题[28]。研究这些方面的内容,对提高石油污染土壤的修复效能和规模化具有重要的作用。

5.结束语

综上所述,我国治理土壤石油污染的技术有很多,主要包括物理修复技术、化学修复技术和微生物修复技术等,但都不同程度地存在着些难以克服的技术问题或处理成本高的问题。物理修复技术是充利用土壤和石油污染物的各自特性,不外加其他药剂或生物来进行处理,但存在着处理成本高,工作量大,只能处理小面积污染的土壤的局限性。化学修复技术清除效率高,处理时间短,但处理成本高,可能存在二次污染的风险。微生物修复技术主要是利用生物本身对土壤中的石油污染物有降解、吸收作用,或结合现代基因工程技术的应用,通过育种和基因工程改良生物使其更好地适用于土壤的修复。因此,根据实际情况需要,将多种技术有机地结合在一起,发挥其各自优势,这也将成为今后治理土壤石油污染的主要研究方向。
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