基本信息
- 项目名称：
- 石油污染土壤的微生物强化修复技术实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 石油污染物可通过各种途径最终进入到土壤环境中，造成土壤石油污染。其对土壤的污染主要是破坏土壤结构,影响土壤通透性。损害植物根部，阻碍根的呼吸与吸收，最终导致植物死亡。其次，污染物进入食物链并最终危及人类健康。石油及其制品在自然界很难被有效降解，要想短时间内恢复受污土地的自然生境，就需要采用人工强化修复技术，因此研究石油污染土壤快速修复技术，已经成为当前环境科学与工程研究领域最为重要的研究方向之一。
- 详细介绍：
- 本课题研究的目的是针对大庆油田石油污染土壤的现状，研制出适应于大庆油田生产环境的降解效能高的菌种或菌群，进行室内和模拟室外试验的研究。土壤中有机污染物降解的难易度与降解速率受污染物结构特征、化学组成、浓度及环境条件等多种因素影响。要获得高效的生物修复效果，就要对石油的生物降解条件进行研究和探讨。本试验在筛选出高效的土著嗜油菌株后采用正交试验分析方法，施用不同配比的试剂和石油，添加不同比例的混合菌种，模拟外界环境条件进行降解试验，探求可行的石油污染土壤微生物原位修复方法。在五因素的正交试验设计进行室内模拟试验，二个月内石油污染强度为10%的实验组降解率最高，可达94.12%。绝对石油降解量在污染强度为25%时达到最高值为225.43 g。此降解效果在同类研究中还未见报道。取得了国内先进水平的成果。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 作品以油污地植被恢复技术为载体，以石油污染地综合治理技术为目标，通过菌株筛选，模拟油污染土壤微生物修复试验，按照实验－显示－研究－提高的路线，为实现石油污染地生态全面恢复提供理论依据、综合配套技术和技术模式。提出具有自主知识产权的石油污染地生物修复高效菌同生菌制剂。同时总结出一套标准、规范、代表我国当代最实用的油污地土壤修复技术。
科学性、先进性及独特之处
- (1)费用低。生物恢复技术是所有处理技术中最便宜的，其费用约为焚烧处理费用的1/3至1/4；（2）环境影响小。生物恢复只是一个自然过程的强化，其最终产物是二氧化碳、水和脂肪酸，不会形成二次污染；(3)应用范围广。其他技术难以使用的场地，可以采用就地生物恢复技术，还可同时处理受污染的地下水，有其独到的优势。
应用价值和现实意义
- 大庆油田在石油的勘探、开采、运输、存储以及销售过程中，对土壤产生了不同程度的污染，已经影响了当地的农业生产、草原放牧和植被的保护及恢复。另一方面本地区地处高寒地区、地下水位高、土壤粘重、土壤腐殖质含量低、通气性差又制约了土壤微生物的降解能力的发挥。因此研究开发适合大庆油田的高寒地区气候、土壤和植被特点的油污染土壤原位生物修复技术，必将对大庆油田和大庆市经济、社会的全面发展起到巨大推动作用。
学术论文摘要
- 本试验从长期被石油污染的土壤中，以原油为唯一碳源经过分离、筛选，最终获得一组石油烃降解优势菌，并对其进行石油降解率的测定，并对单一菌株和混合菌群的降解效果进行了比对。得到高效降解菌3株，最高降解率7 d达75.72%。混合菌群的降解率最高，7 d达89.95%。室内正交试验模拟现场修复，结果表明：二个月内石油污染强度为10%时的降解率最高，可达94.12%。绝对石油降解量在污染强度为25%时达到最高值为225.43 g。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 试验结果表明，足够的C源供给、适量的营养、足够的氧供体及表面活性剂的添加有利于提高微生物活性，提高土壤石油降解效率。
参考文献
- 1.姚德明,许华夏.石油污染土壤生物修复过程中微生物生态研究[J].生态学杂志,2002,21(1): 26~28. 2.许华夏,张春桂.微生物降解石油污染的土壤[J].辽宁城乡环境科技,1998,18(6):22~24 3.孙铁珩.污染土壤修复原理与方法[M].科学出版社,2003. 4.梁生康.高效石油降解菌的筛选及其在油田废水深度处理中的应用[J].化工环保,2004, 24(1):41~45. 5.丁明宇,黄健,李永祺.海洋微生物降解石油的研究[J].环境科学学报,2001,21(1):85~88. 6.LalB,Khanna S.Degradation of Crude Oil by Acinetobacter Calnoaceticus and Aicaligenes Odorants .J Appl Bacteriol,1996,81(4):355~36. 7.U J J ljah,S P Antai.Removal of Nigerian light crude oil in soil over a 12-month Period[J]. International biodeterioration& biodegradation.2003,51:93~99. 8.王宏光,郑连伟.表面活性剂在多环芳烃污染土壤修复中的应用[J].化工环保, 2006,26(6):471~474. 9.启永强,王红旗,郭淼.土壤石油生物降解影响因子正交实验分析[J].重庆环境科学,2002,24 (2):29~32.
同类课题研究水平概述
- 利用微生物处理石油污染的土壤这一领域的研究工作主要集中于以下几个方面：（1）营养物质的添加及量的配比石油烃中含有大量的碳和氢，同时土壤中存在各种无机盐，基本可以保证降解过程中石油细菌对碳、氢及各种微量元素的需求。氮、磷元素的缺乏是影响细菌生长繁殖的主要原因。（2）选择适当的电子受体微生物的活性除了受到盐类营养物的限制外，污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度也影响着污染物生物降解的速度和程度。（3）同生菌群的强化作用研究发现混合培养菌的降解效果明显高于单株培养菌。Biotrol公司(Chaska.MN)使用明尼苏达大学的专利技术，用以黄杆菌(Flavobacterium)为主的同生菌作为强化菌剂，成功地处理PCP(五氯酚钠)污染的土壤。（4）基因工程菌(GEM)的开发 A.M.Charkrabarty经过研究能降解芳烃、萜烃、多环芳烃的细菌的降解基因位于质粒上，基于这一发现，他根据质粒容易传递的特性，利用基因工程的手段将多种质粒嫁接到一种菌体内，构成一菌多基因。因此，构建含有目的基因，具有较强竞争力的基因工程菌(GEM)是现代环境生物技术的主要目标之一。（5）石油烃生物可降解性研究一方面研究各种化合物在各种微生物作用下的降解机理和途径，另一方面从化合物本身的化学组成和结构上研究其影响生物降解的内在原因，总结不同类型化合物生物降解难易的规律性，预测化合物在环境中的滞留情况及其毒性，以便开发出更有效的生物降解技术。（6）表面活性剂对生物降解的强化作用 TRI对表面活性剂在石油污染土壤的生物处理过程中的作用进行了广泛的研究，发现阴离子表面活性剂(Richonate-YLA)和非离子表面活性剂(HyonicPE-90)联合作用是最有效的，可使80%的石油残余物从土壤表面脱除。WestVir-ginia大学的Patrick P. E. Carriere等人研究了非离子表面活性tritonX-100对杂酚油污染土壤微生物降解的影响，证实加入这种表面活性剂可作为增强PAHs污染土壤降解的一种方法。（7）吸附与扩散机制对生物降解过程的影响研究表明，对土壤中石油烃最终降解率起主要影响的并不是污染物的可降解性，而是限制步骤，即：污染物从土壤颗粒表面的解吸附过程；污染物从颗粒聚集体扩散过程。
