微生物技术 文献综述

微生物修复石油污染的研究概况

湖州师范学院生命科学蒋立勋

摘要：对于现如今石油的大量的开采，石油泄漏的状况发生的几率持续升高，近期的几个的漏油事故，对于它们的后续处理非常关键，特别是如何恢复原先的生态环境，利用微生物进行处理不失为一种环保的方式。文章较全面地介绍了环境中降解石油的微生物、石油污染土壤的微生物修复技术以及影响石油污染土壤微生物修复的因素。

关键词：石油污染，微生物修复

石油是不可再生资源，也是人类宝贵的能源和重要的化工原料，目前国际油品市场原油价格的持续上涨，将直接影响着我国经济的可持续发展［1］。但同时，我国每年还有大量的原油及其加工品流入环境，这不但浪费了宝贵的资源，而且对生态环境造成了污染［2］。石油物质进入土壤后，会引起土壤理化特性发生变化，能够改变土壤有机质的组成和结构，对作物生长发育也有不利的影响［3］。同时石油通过生长于该土壤中的植物及其产品，以食物链方式直接影响到人类的身体健康［4］。在最初的石油污染治理工艺中，物理和化学方式处理是最主要的技术，且已研究得比较成熟。自20 世纪70 年代以来，随着生物修复技术的发展，微生物处理技术在石油污染治理方面逐渐成为核心技术［5］。为了全面了解石油污染土壤微生物修复研究现状，从而指导现阶段的研究工作。笔者针对近几年国内外的应用微生物修复技术治理石油污染土壤的最新研究成果与应用状况进行了初步归纳，并对未来的发展进行了展望。

1 环境中降解石油的微生物

动物、植物、微生物都具有降解污染物的能力，但微生物在污染物降解中的作用最大；这是由于微生物具有种类多、分布广、个体小、繁殖快、比表面积大、容易变异的特点所决定的。微生物的降解酶体系具有氧化还原、脱羧、脱氨、水解、脱水等各种化学作用能力，所以对能量的利用比高等生物体更加有效；微生物高速度的繁殖特性和遗传变异性使它的酶体系能够以最快的速度适应外界环境的变化，从而显示出其在环境治理上的高效性和多样性。

到目前为止，降解石油中各种烃类的微生物共发现了约100 余属、200 多种，它们分别属于细菌、放线菌、霉菌、酵母以及藻类，其中细菌和真菌类是土壤中石油生物降解的主要参与者。土壤中常见的石油降解细菌群数多少由高到低分别为假单孢菌属（Pseudomonas）、节核细菌属（Arthrobacter）、产碱杆菌属（Alcaligenes）、棒状杆菌属（Corynebacterium）、黄杆菌属（Flavobacterium）、无色杆菌属（Achromobacter）、微球菌属（Micrococcus）、诺卡氏菌属（Nocardia）和分支杆菌属（Mycobacterium）；常见的石油降解真菌种群数多少由高到低分别为木霉属（Trichoderma）、青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）、被孢霉属（Mortierella）。

2 石油污染土壤的微生物修复技术

自20 世纪70 年代以来，随着生物修复技术的发展，微生物处理技术在石油污染治理方面逐渐成为核心技术。目前国外采用的微生物修复技术主要有二种类型，即原位修复技术（In－situ bioremediation）、异位修复技术（On－situ bioremediation）

2．1 原位微生物修复技术

原位微生物修复技术是指污染土壤不经搅动、而直接向污染区投放营养物质或供氧、促进土壤中靠石油作为碳源的微生物生长繁殖、或接种经驯化培养的高效微生物如特异工程菌等措施提高其降解力、利用其代谢作用达到消耗石油烃的目的而进行的处理过程，原位微生物修复技术主要包括投菌法、生物培养法及生物通风处理法等。

2．1．1 投菌法（Bioangmentation）

采用直接向被石油污染的土壤中接入外源的污染降解菌，同时提供这些微生物生长所需要的营养物质，包括氮、磷、硫、钾、钙、镁、铁、锰等，其中氮和磷是土壤微生物修复治理系统中最主要的营养元素，微生物生长所需要的碳、氮、磷质量比大约为120∶10∶1。

2．1．2 生物培养法（Bioculture）

一种直接利用土壤中的土著微生物实现生物修复的处理技术，通过定期向污

染土壤中投放营养物质和氧或H2O2作为电子受体，以满足环境中已经存在的降解菌生长繁殖需要，进而提高土著微生物的活性，将污染物降解成二氧化碳和水［6］。

2．1．3 生物通风处理法（Bioventing）

在受污染地区，氧气浓度降低，二氧化碳浓度升高，抑制了污染物的进一步生物降解。为了提高土壤中污染物的降

解效果，需要排出土壤中的二氧化碳，并补充氧气，生物通风系统就是为了改变土壤中的气体成分而设计的。生物通风法常用于由地下油罐泄漏造成的轻度污染土壤的生物修复，这一方法已在美国用于空军基地处理航空机油污染的土壤治理中［7］。

2．2 异位微生物修复技术

异位微生物修复技术又称为地上处理技术，要求把石油污染的土壤挖出，集中起来进行生物降解。一方面，可以在土壤受污染之初限制污染物的扩散和迁移，减少污染范围；另一方面，可以通过设计与安装各种过程控制器或生物反应器，来产生有利于生物降解的条件。主要方法有土耕法、生物堆制法、土壤堆肥法、生物泥浆法和预制床法［8］。

2．2．1 土耕法（Land farming）

将被污染的土壤挖出来放置于处理垫上，以防止污染物转移，并进行定期耕作，以保持良好的通风条件。土耕法需要监测土壤水分和补充无机营养物（氮、磷、钾），耕作机械定期使废物与营养物、细菌和空气充分接触，使上部处理带保持好氧状态。土耕法是一项有效的节省成本的方法，处理费用较低，处理时间从60～180d 不等，夏季的处理效率很高，而秋、冬两季因为土壤温度下降处理效率降低［9］。

2．2．2 生物堆制法（Biopile）

它是土耕法的一种改进形式。生物堆制通常包括一个打了孔的暗渠，以

用来收集沥出物和回收生物堆中的空气。一个真空泵和暗渠连接在一起，给生物堆充气，以促进微生物的生长。李培军等利用生物堆制法对不同类型石油污染土壤进行了修复处理，经过近60 d 的运行，石油总烃去除率达到了38．37％～