石油污染現(xiàn)狀與治理技術(shù)研究進(jìn)展
隨著工業(yè)的發(fā)展,石油的需求量大幅度增加,并且在開采、運(yùn)輸、貯藏、加工過程中,由于意外事故或管理不當(dāng),導(dǎo)致石油排放到農(nóng)田、地下水、海洋,使環(huán)境遭受污染,直接危害人類生產(chǎn)與生活。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),目前每年有800多萬噸石油進(jìn)入世界環(huán)境,污染土壤、地下水、河流和海洋,其中石油對(duì)土壤的污染主要是破壞土壤結(jié)構(gòu)影響土壤通透性,損害植物根部,阻礙根的呼吸與吸收,最終導(dǎo)致植物死亡。其次,被污染到土壤的石油芳香烴類物質(zhì)對(duì)人及動(dòng)物的毒性較大,其中的苯、甲苯、二甲苯、酚類等物質(zhì),如果經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間較大濃度接觸,會(huì)引起惡心、頭疼、眩暈等癥狀[1]。此外,石油中的多環(huán)芳烴類物質(zhì)具有強(qiáng)烈的三致作用,能通過食物鏈在動(dòng)植物體內(nèi)逐漸富集,它在土壤中的富集更具危害。鑒于土壤污染的嚴(yán)重危害,治理土壤石油污染勢(shì)在必行,已引起許多國(guó)家高度重視,不斷采取措施,治理石油污染。
1.土壤石油污染現(xiàn)狀及危害
1.1 土壤石油污染現(xiàn)狀
石油工業(yè)是國(guó)家綜合國(guó)力的重要組成部分,但石油開采石油化工行業(yè)的發(fā)展及石油產(chǎn)品的廣泛使用,使石油污染成為世界性公害之一。當(dāng)今世界石油總產(chǎn)量每年約22×108t。其中17.5×108t是由陸地油田生產(chǎn)的。僅石油污染一項(xiàng)每年全世界就有8×106t進(jìn)入環(huán)境。美國(guó)環(huán)保署報(bào)道,在20世紀(jì)90年代已有10萬個(gè)地下油罐存在不同程度的泄漏。
中國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家及石油生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),由于生產(chǎn)條件、環(huán)保技術(shù)等方面相對(duì)落后,石油污染問題相當(dāng)突出,尤其是土壤的石油污染問題日益嚴(yán)重。在有機(jī)污染土壤中,石油污染占相當(dāng)比例。我國(guó)自1978年原油產(chǎn)量突破1×108t大關(guān)而成為世界十大產(chǎn)油國(guó)之一以來,勘探開發(fā)的油氣田和油氣藏己有400多個(gè),年產(chǎn)石油污染土壤近1×105t,累計(jì)堆放量近5×105t。以油田為例,每口油井污染土地面積為200~500m2,全國(guó)共有油井2×105t口,由此造成的土壤污染可達(dá)8×107m2,這一數(shù)字每年還在增長(zhǎng)中。1998年,全國(guó)石油、煉化企業(yè)生產(chǎn)含油固體廢物量達(dá)4.29×106t,利用率低于50%,由此造成土壤污染可達(dá)3.3×106hm2,我國(guó)每年有6×105t石油經(jīng)跑、冒、滴、漏等途徑進(jìn)入環(huán)境,造成土壤污染。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)因使用污水灌溉而導(dǎo)致土壤污染面積達(dá)9.3×103hm2,全國(guó)類似農(nóng)田有1×105 hm2。在北方產(chǎn)油地區(qū)原油污染面積逐年擴(kuò)大,在遼河油田的重污染區(qū),土壤原油含量達(dá)到1×104mg/kg,是臨界值(200mg/kg)20的倍。研究結(jié)果顯示,當(dāng)土壤原油含量為3100mg/kg時(shí),玉米減產(chǎn)10%,若原油含量達(dá)到500mg/kg,則苯并芘在玉米中的殘留量超標(biāo),玉米不能食用[2]。
綜上所述,石油污染物對(duì)環(huán)境造成污染和破壞,危害人體健康和生存環(huán)境。因此,石油污染治理是當(dāng)前急需解決的問題,對(duì)人類生存和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
1.2 土壤石油污染的主要危害
1.2.1破壞土壤
石油物質(zhì)進(jìn)入土壤后,會(huì)引起土壤理化特性的變化,如堵塞了土壤的孔隙結(jié)構(gòu),破壞土壤結(jié)構(gòu),使土壤的透水性降低;其富含的反應(yīng)基能夠與土壤中的無機(jī)氮、磷結(jié)合并限制硝化作用和脫磷酸作用,從而使土壤的有效磷、氮含量減少,導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)的碳氮比(C / N)和碳磷比(C / P)的變化,由于這些變化,一方面惡化了土壤微生物的生存環(huán)境,另一方面石油自身對(duì)土壤中微生物也具有一定的負(fù)面影響,進(jìn)而導(dǎo)致了反映土壤活性的微生物數(shù)量減少,微生物群落和微生物區(qū)系發(fā)生變化,使得未污染的土壤環(huán)境中微生物的五大功能明顯降低,土壤的活性降低甚至沒有活性,破壞土壤微生態(tài)環(huán)境[3]。
1.2.2 污染水體
土壤中的石油向下滲漏污染地下水,或被雨水?dāng)y帶污染地表水體,影響用水安全和農(nóng)作物安全。長(zhǎng)期使用含油污水灌溉,農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育受阻,抗倒伏、抗病蟲害的能力降低,直接導(dǎo)致糧食的減產(chǎn),芳香族化合物等有毒有害物質(zhì)在農(nóng)作物中產(chǎn)生殘留、富集效應(yīng),并通過食物鏈危及人類健康。如沈撫灌渠上游污灌區(qū)水稻出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、爛根、粒癟等現(xiàn)象,出產(chǎn)的大米有濃重的石油味,感官指標(biāo)極差。正因這些危害使得很多影響周圍環(huán)境的加油站關(guān)閉,如北京安家樓加油站和六里屯加油站近年來均發(fā)生過嚴(yán)重漏油事故,使附近自來水廠一度停止運(yùn)行。
1.2.3 污染空氣
土壤中的石油向空氣中揮發(fā)、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移,使空氣質(zhì)量下降,直接影響人體健康、生命安危和后代繁衍。某些脂溶性物質(zhì)能侵蝕中樞神經(jīng)系統(tǒng);一些揮發(fā)性組分在紫外線照射下與氧作用形成有毒性氣體,危害人和動(dòng)物的呼吸系統(tǒng),多環(huán)芳烴類物質(zhì)影響肝、腎和心血管系統(tǒng)等的正常功能,甚至引起癌變。
綜上所述,土壤石油污染的隱弊性大,潛伏期長(zhǎng),涉及面廣,治理困難,危害日益凸現(xiàn),已成為不容忽視的環(huán)境問題。
2.土壤石油污染治理技術(shù)研究進(jìn)展
2.1物理修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展
物理修復(fù)技術(shù)是利用土壤和污染物的各自特性,使污染物固定,不易在土壤中擴(kuò)散、遷移、降低其對(duì)環(huán)境破壞的一類環(huán)境物理技術(shù)。土壤石油污染的物理修復(fù)技術(shù)主要包括焚燒法、隔離法、換土法等。
(1)焚燒法
焚燒法是利用石油類物質(zhì)易燃燒的特點(diǎn),在溫度為850~1200℃的條件下焚燒污染的土壤,使石油類物質(zhì)通過燃燒的方式變?yōu)闅怏w而脫離土壤本體,進(jìn)而去除石油類污染物,達(dá)到修復(fù)土壤的目的[4]。該方法只適用于石油烴類嚴(yán)重污染土壤的治理,進(jìn)入焚燒爐的污染土壤需要進(jìn)行干化處理,并將其粉粹成直徑不大于25mm的土壤顆粒,同時(shí)應(yīng)考慮對(duì)焚燒過程中產(chǎn)生的有毒氣體進(jìn)行收集處理,該方法處理費(fèi)用高,一般不適宜于大面積污染土壤的治理,只適用于小面積石油烴污染嚴(yán)重的土壤治理。
(2)隔離法
隔離法是采用粘土或其它人工合成的惰性材料[5],將石油污染的土壤與周圍環(huán)境隔離開來,該方法并沒有破壞石油烴類污染物,只是起到了防止污染物向周圍環(huán)境(地下水、土壤)的遷移,由于石油烴類物質(zhì)對(duì)隔離系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生影響,所以該方法適合于任何石油烴污染土壤的控制。對(duì)于滲透性差的地帶,尤其比較適用。此法與其它方法相比,運(yùn)行費(fèi)用較低,但對(duì)于毒性期長(zhǎng)的石油烴類,只是暫時(shí)地防止了石油烴類物質(zhì)的遷移,不能作為永久的治理方法,并且存在著土壤周圍的環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí),存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。
(3)換土法
換土法是用新鮮的未污染的土壤替換或部分替換原來的污染土壤[6],以稀釋原污染土壤中污染物的含量,增加土壤的自凈容量,利用環(huán)境自身的能力來消除殘余的污染物。換土法又可分為翻土、換土和客土三種方法。翻土就是深翻土壤,使聚集在表層的污染物分散在土壤的深層,達(dá)到稀釋和自處理的目的。換土就是將污染的土壤取走,換入新的干凈土壤。該方法適用于小面積嚴(yán)重污染且污染物又易擴(kuò)散難分解的土壤治理,需要對(duì)換出的土壤進(jìn)行治理,在操作過程中,操作人員將可能直接接觸到污染的土壤,可能會(huì)直接導(dǎo)致污染物對(duì)人的危害。因此,人工費(fèi)用比較高,一般適用于事故后的簡(jiǎn)單處理??屯练ㄊ窍蛭廴就寥纼?nèi)加入大量干凈的土壤,覆蓋在表層或混合均勻,使污染物含量降低或減少污染物與植物根系的接觸。對(duì)于水稻類等淺根作物和移動(dòng)性較差的污染物,采用覆蓋法較好。新加入的客土應(yīng)盡量選擇粘質(zhì)或有機(jī)質(zhì)含量高的土壤,以增加土壤的環(huán)境容量,增強(qiáng)土壤的自凈能力,減少客土量。
物理修復(fù)技術(shù)的焚燒法、隔離法、換土法等都充分發(fā)揮了土壤和污染物的各自特性,不用外加其他化學(xué)藥劑或生物來進(jìn)行處理,但也存在著處理成本高,工作量大,并只能處理小面積污染的土壤的局限性。因此,如何更好地利用土壤本身特性,突破其局限性,將是物理修復(fù)技術(shù)的研究方向。
2.2化學(xué)修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展
化學(xué)修復(fù)技術(shù)是利用污染物與改良劑之間的化學(xué)反應(yīng)從而對(duì)土壤中的污染物進(jìn)行固定、氧化、分離、提取等,來降低土壤中污染物含量的一類環(huán)境化學(xué)技術(shù)。土壤石油污染的化學(xué)修復(fù)技術(shù)主要包括萃取法、土壤洗滌法、化學(xué)氧化法等。
(1)萃取法
萃取法是依據(jù)相似兼容原理,使用有機(jī)溶劑對(duì)石油污染土壤中的石油進(jìn)行萃取,然后對(duì)有機(jī)相中的石油進(jìn)行分離回收,實(shí)現(xiàn)廢物的資源化[7]。該方法適用于石油污染含量較高的土壤,處理后的石油污染物含量可低于5%,但對(duì)于大面積石油污染含量較低的土壤,其處理成本投入太高,可能會(huì)引起二次污染。因此,選擇該方法前對(duì)要處理的土壤進(jìn)行成本評(píng)估,再?zèng)Q定是否可行。
(2)土壤洗滌法
土壤洗滌法是將污染土壤粉碎,混入足夠的水和洗滌劑,得到土壤、水和洗滌劑相互作用的漿液,靜止,使污染物與洗滌劑一起上升,從水相中將部分污染物從土壤中分離出來[8]。重復(fù)上述操作步驟,使土壤與水混合并加入微生物活性劑和過氧化氫,使污染物降解。將分離出來,洗滌后的土壤歸入環(huán)境。過濾含有機(jī)物的污水,將水排出或?qū)⑽廴就寥婪湃肴萜鲀?nèi),將表面活性劑和水混合形成洗滌水,表面活性劑為 8~15C 的直鏈醇與 2~8 個(gè)環(huán)氧乙烷單元的加成物。洗滌水加入容器后,用于洗滌污染土壤,去除土壤中的石油。為了防止油和洗滌水形成乳化液,通常限制表面活性劑的加入量應(yīng)小于 0.5%(V/V)。
土壤洗滌法成本較高,且操作較復(fù)雜,如異位化學(xué)淋洗[9]。該方法是將挖掘出來的污染土壤與淋洗液混合,投加到淋洗反應(yīng)器中,并控制在一定條件下,通過攪拌等外力的輔助,使污染土壤和淋洗液發(fā)生作用,待土壤中的大部分污染物轉(zhuǎn)移至液相后,將洗過的土壤分離出來,回填或作深度處理,富集了污染物的淋洗廢液經(jīng)處理后排放或回用。異位化學(xué)淋洗修復(fù)污染土壤時(shí),通常要先進(jìn)行粒度分級(jí)再分別加以處理。污染物的種類不同,在不同粒徑土壤上的吸附量和吸附強(qiáng)度也不相同,大部分污染物強(qiáng)烈吸附于粘土和粉砂等細(xì)小土壤顆粒上,而此類土壤顆粒又通常只占很小的一部分,且這部分土壤顆粒又易于粘附到砂和礫石等粗土壤顆粒上。因此,粒度分級(jí)的首要目標(biāo)就是將污染土壤中的細(xì)小顆粒分離開,以利于對(duì)其進(jìn)行深度化學(xué)淋洗,剩余大部分土壤則可通過簡(jiǎn)單淋洗后回填或異地處置。
目前,異位化學(xué)淋洗修復(fù)石油類污染土壤的工程應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)驗(yàn)室研究,要實(shí)現(xiàn)其廣泛的工程應(yīng)用,還有一系列的技術(shù)問題需要解決。隨著相關(guān)研究的逐步深入,該技術(shù)修復(fù)石油類污染土壤一定會(huì)向著實(shí)用化的方向快速發(fā)展。
(3)化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是向石油烴類污染的土壤中噴灑或注入化學(xué)氧化劑[10],使其與污染物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)凈化的目的。常用的化學(xué)氧化劑有臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀、二氧化氯等。其中二氧化氯對(duì)石油烴類物質(zhì)有較高的清除效率,氧化反應(yīng)可以在瞬間完成,且二氧化氯的造價(jià)比較低,處理成本低?;瘜W(xué)氧化法適合于土壤和地下水同時(shí)被石油烴類污染的治理,可以配合曝氣裝置,抽出的地下水經(jīng)過曝氣后,大部分揮發(fā)性物質(zhì)被清除,然后向經(jīng)過曝氣處理后的水中投加氧化劑,重新回灌到土壤中,使氧化劑充分與水和土壤接觸。在治理過程中,需要預(yù)先確定地下水污染帶的位置,再?zèng)Q定抽水井的位置和注水井的位置,抽水井應(yīng)設(shè)立在地下水污染帶上,注水井應(yīng)設(shè)立在土壤污染較強(qiáng)的位置。
化學(xué)氧化法與萃取法、土壤洗滌法相比,它不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染,對(duì)石油烴類物質(zhì)有較高的清除效率,氧化反應(yīng)可以在瞬間完成,適用于石油污染的突發(fā)事件處理,但其操作比較復(fù)雜,又要較高的技術(shù)水平。因此,該技術(shù)的推廣還需要進(jìn)一步的完善。
2.3生物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展
生物修復(fù)是指利用特定的生物吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解環(huán)境污染物, 從而修復(fù)被污染環(huán)境或消除環(huán)境中污染物,實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應(yīng)恢復(fù)的生物措施,是一類低耗、高效和環(huán)境安全的環(huán)境生物技術(shù)[11]。土壤石油污染的生物修復(fù)技術(shù)按所應(yīng)用的類型不同,可以將其分為植物、動(dòng)物、微生物修復(fù)技術(shù)等。
(1) 植物修復(fù)技術(shù)
植物修復(fù)原理是以植物忍耐和超量積累某種或某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ),利用植物及其共存微生物體系,包括植物對(duì)污染物的吸收與富集、根系分泌物以及土壤微生物對(duì)污染物的降解等綜合因素,清除環(huán)境中污染物的一種治理技術(shù)。與其他修復(fù)技術(shù)相比,具有成本低、對(duì)環(huán)境影響小、能使地表長(zhǎng)期穩(wěn)定,并且在消除土壤污染的同時(shí),消除污染土壤周圍的大氣和水體中的污染物,有利于改善生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。這一技術(shù)研究過程時(shí)間短,至今所積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)仍然較少,但其發(fā)展和應(yīng)用前景卻已被世人所矚目。
在植物修復(fù)的促進(jìn)技術(shù)方面,目前主要側(cè)重于如下兩個(gè)方面的研究應(yīng)用:一方面是綜合促進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。主要采用土壤改良劑及其它農(nóng)業(yè)措施以促進(jìn)植物修復(fù),如通過降低pH值、投加螯合劑。使用合適的化肥,改變土壤的離子組成來增加生物有效性,促進(jìn)植物吸收。另一方面是基因工程技術(shù)的應(yīng)用,通過育種和基因工程改良植物形狀,使之更適合于進(jìn)行植物修復(fù)。如改進(jìn)植物根系結(jié)構(gòu)的特性,增加植物降解酶的數(shù)量等。目前,對(duì)細(xì)菌與真菌在土壤石油類污染生物降解性的研究也表明,真菌要優(yōu)于細(xì)菌,因此,篩選針對(duì)性的真菌孢子,選擇合適的共生植物,接種形成有效的菌根是降解土壤有機(jī)污染的重要研究領(lǐng)域[12]。其優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)大了微生物與土壤的接觸面積和作用時(shí)間,同時(shí)也增強(qiáng)了植物根系的吸收作用,特別有利于難降解的有機(jī)污染物的生物降解[13]。目前該技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
利用特殊的植物也能夠降解、吸收部分有機(jī)污染物。最新的研究發(fā)現(xiàn),某些有機(jī)污染物在土壤中有被“捕集”的傾向,并隨著時(shí)間的推移變得比較穩(wěn)定。這些被“捕集”的有機(jī)污染物的穩(wěn)定性、釋放行為、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)及其影響因素等問題,都可能會(huì)影響到植物修復(fù)的修復(fù)效率。聶發(fā)輝提出了新的評(píng)價(jià)系數(shù)即生物富集量系數(shù),此系數(shù)的提出擴(kuò)大了傳統(tǒng)超富集植物的定義,使得富集質(zhì)量分?jǐn)?shù)未達(dá)某一水平但生物量很大的植物也能作為超富集植物[14]。超富集植物的研究,目前已有利用沙漠植物去除科威特石油污染土壤中的石油[15]。
用于植物修復(fù)的最理想的植物應(yīng)具有以下幾個(gè)特性:① 即使在污染物濃度較低時(shí)也有較高的積累速率;② 能在體內(nèi)積累高濃度的污染物;③ 能同時(shí)積累多種污染物;④ 生長(zhǎng)快,生物量大; = 5 \* GB3 ⑤ 具有抗蟲抗病能力,適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng); = 6 \* GB3 ⑥ 盡量避免選取可食用植物,而多選取非食用的樹木、花草等[16]。
(2)動(dòng)物修復(fù)技術(shù)
動(dòng)物修復(fù)技術(shù)在國(guó)外有較長(zhǎng)的研究史,國(guó)內(nèi)的研究仍處于摸索階段。它包括兩方面內(nèi)容:① 將生長(zhǎng)在污染土壤上的植物體、糧食等飼喂動(dòng)物,通過研究動(dòng)物的生化變異來研究土壤污染狀況;② 直接將土壤動(dòng)物,如蚯蚓、線蟲類飼養(yǎng)在污染土壤中進(jìn)行有關(guān)研究。
土壤動(dòng)物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著分解有機(jī)質(zhì)、改變土壤理化性質(zhì)、保持土壤持水性和通透性、熟化土壤、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)等重要作用[17]。注意到蚯蚓等少數(shù)幾種土壤動(dòng)物對(duì)土壤熟化和修復(fù)起到的有利作用,尤其是蚯蚓,它是土壤中最常見的雜食性環(huán)節(jié)動(dòng)物。它在土壤中不斷鉆洞挖穴,不斷吞食含有機(jī)物質(zhì)的土壤。每年經(jīng)蚯蚓消化道排出的泥土每公頃約為8~12t,這些泥土是蚯蚓吞食的土壤經(jīng)蚯蚓體內(nèi)豐富的酶系統(tǒng)的作用后,而形成顆粒狀的高度融合的有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥——蚓糞。這些營(yíng)養(yǎng)豐富的顆粒物以及蚯蚓本身運(yùn)動(dòng)對(duì)土壤的機(jī)械作用不僅改良了土壤的肥力同時(shí)提高了土壤的透氣性和吸附能力。研究表明,蚯蚓的鉆洞行為可使土壤的空氣含量從8%提高到30%,土壤孔隙率從30%,提高到60%。由于蚯蚓是生活在潮濕的土壤中,通過皮膚進(jìn)行呼吸。據(jù)報(bào)道在氧分壓低至2533Pa時(shí)仍可維持正常的呼吸,在缺氧條件下還能利用體內(nèi)糖原的嫌氣分解為生命活動(dòng)提供能源。一般蚯蚓在水下可生存8-10d,大紅蚯蚓甚至能在淹水的土壤中生存8~12個(gè)月[18]。
鑒于上述蚯蚓的優(yōu)點(diǎn),我們是否可以考慮用土壤動(dòng)物(如蚯蚓、昆蟲和原生動(dòng)物等)的捕食來修復(fù)土壤石油污染。
(3)微生物修復(fù)技術(shù)
微生物修復(fù)技術(shù)是利用天然存在或特別培養(yǎng)的微生物,在可調(diào)控的環(huán)境條件下將有毒污染物轉(zhuǎn)化為無毒污染物的處理技術(shù)。降解過程可以通過改變土壤理化條件(溫度、濕度、pH 值、通氣及營(yíng)養(yǎng)添加等) 來完成,也可接種經(jīng)特殊馴化與構(gòu)建的工程微生物提高降解速率。微生物修復(fù)技術(shù)是目前研究比較多而且相對(duì)比較成熟的一種技術(shù)。根據(jù)是否取土操作分為兩大類,即原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)。原位生物修復(fù)是污染土壤不經(jīng)攪動(dòng),在原位和易殘留部位進(jìn)行處理。原位生物修復(fù)包括投菌法、生物培養(yǎng)法、生物通氣法等。異位生物修復(fù)是將污染土壤挖出,在場(chǎng)外或運(yùn)至場(chǎng)外的專門場(chǎng)地進(jìn)行處理的方法,主要方法有:土壤耕作法、土壤堆腐法、預(yù)制床法、生物反應(yīng)器法等[19]。
除以上所述方法外,還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,待一固定時(shí)限后,分析酶活性變化,找出污染對(duì)土壤影響的界限[20];② 土壤呼吸法,土壤呼吸作用受土壤中物質(zhì)成分的影響較大,因此,可通過研究土壤呼吸來研究土壤污染狀況;③ 生物降解法,研究土壤中的某種有機(jī)物降解狀況也可以間接了解土壤污染狀況; = 4 \* GB3 ④ 生物表面活性劑,投加表面活性劑可以增加石油烴類污染物質(zhì)的表觀溶解度, 促進(jìn)微生物對(duì)石油烴類物質(zhì)的獲取和降解,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,環(huán)境中石油烴的降解是混合菌共同利用的結(jié)果,通常不同的降解菌降解不同類型的烴分子,原油降解是由多種石油烴降解菌協(xié)同完成的[22]; = 6 \* GB3 ⑥ 勻強(qiáng)電場(chǎng)和微生物聯(lián)合修復(fù)法,外加電場(chǎng)刺激了微生物脫氫酶的分泌,對(duì)石油污染土壤的生物修復(fù)具有積極的促進(jìn)作用[23]。
總之,土壤石油污染的生物修復(fù)技術(shù)無論是植物、動(dòng)物還是微生物修復(fù)技術(shù)等都具有很寬廣的發(fā)展前景,加強(qiáng)對(duì)生物降解烴類過程的研究,開發(fā)低成本、無污染、高效率的生物修復(fù)技術(shù),使其更加完善、高效、成熟。
3.生物修復(fù)技術(shù)發(fā)展前景
隨著石油工業(yè)的發(fā)展,石油污染土壤的面積正不斷擴(kuò)大,因此如何使石油污染土壤在較短時(shí)間內(nèi),經(jīng)處理達(dá)到重復(fù)利用的標(biāo)準(zhǔn),是亟待解決的問題。目前,石油污染環(huán)境治理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法三大類。近年來,生物修復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都得到了較快的發(fā)展。一批具有特殊生理生化功能的植物、微生物應(yīng)運(yùn)而生,基因修飾、改造、克隆與基因轉(zhuǎn)移等現(xiàn)代生物技術(shù)的滲透,推動(dòng)了生物修復(fù)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展[24]。石油污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)與其他方法相比具有明顯優(yōu)勢(shì),比如:處理成本低,只為焚燒法的1/2~1/3[25]。處理效果好,生化處理后,污染物殘留量可達(dá)到很低水平。對(duì)環(huán)境的影響小,無二次污染,最終產(chǎn)物二氧化碳、水和脂肪酸對(duì)人體無害,可以就地處理,避免了集輸過程的二次污染,節(jié)省了處理費(fèi)等。1989年,對(duì)受石油污染的Alaska海灘進(jìn)行的生物修復(fù)就是很成功的例子[26]?;诖?石油污染的微生物治理技術(shù)作為一種有效的治污手段具有廣闊市場(chǎng)和發(fā)展前景。
4.存在問題
近年來,世界各國(guó)紛紛制定了石油污染土壤的修復(fù)與治理計(jì)劃,并在短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)取得很大進(jìn)展,但在理論上和技術(shù)上還有許多問題尚待解決: ① 如何根據(jù)污染地帶石油烴的組成,確定能在最短時(shí)間完成生物修復(fù)的微生物種群,尤其是篩選能迅速吞噬重質(zhì)原油的物種[27]; ② 污染土壤迅速修復(fù)的環(huán)境條件是什么。篩選或馴化的降解菌一旦進(jìn)入污染土壤,由于生物和非生物的脅迫作用,引入的微生物難以適應(yīng)土壤環(huán)境,無法維持長(zhǎng)期的降解活性,即便存活的降解菌在土壤中也難以達(dá)到良好的分散,限制了土壤整體降解能力與凈化功能的提高。如何從本質(zhì)上增強(qiáng)土壤中生物降解功能的多樣性和持久性、增強(qiáng)土壤凈化功能,是生物修復(fù)的關(guān)鍵所在。③ 石油烴生物降解機(jī)理及降解動(dòng)力學(xué)的研究; ④ 營(yíng)養(yǎng)供給對(duì)修復(fù)過程的影響以及營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)修復(fù)土壤種植過程的影響; ⑤ 物質(zhì)遷移對(duì)修復(fù)結(jié)果和修復(fù)深度的影響; = 6 \* GB3 ⑥ 如何提高瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和芳烴的去除效果; = 7 \* GB3 ⑦ 如何調(diào)控石油污染土壤的微生態(tài)環(huán)境非生物因子,增加石油污染土壤中降解微生物的數(shù)量和活性,成為提高石油污染土壤生物修復(fù)效率的關(guān)鍵問題[28]。研究這些方面的內(nèi)容,對(duì)提高石油污染土壤的修復(fù)效能和規(guī)?;哂兄匾淖饔?。
5.結(jié)束語
綜上所述,我國(guó)治理土壤石油污染的技術(shù)有很多,主要包括物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)等,但都不同程度地存在著些難以克服的技術(shù)問題或處理成本高的問題。物理修復(fù)技術(shù)是充利用土壤和石油污染物的各自特性,不外加其他藥劑或生物來進(jìn)行處理,但存在著處理成本高,工作量大,只能處理小面積污染的土壤的局限性?;瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)清除效率高,處理時(shí)間短,但處理成本高,可能存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。微生物修復(fù)技術(shù)主要是利用生物本身對(duì)土壤中的石油污染物有降解、吸收作用,或結(jié)合現(xiàn)代基因工程技術(shù)的應(yīng)用,通過育種和基因工程改良生物使其更好地適用于土壤的修復(fù)。因此,根據(jù)實(shí)際情況需要,將多種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起,發(fā)揮其各自優(yōu)勢(shì),這也將成為今后治理土壤石油污染的主要研究方向。
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