大连理工大学
硕士学位论文
白腐菌降解石油污染土壤的研究
姓名：魏薇
申请学位级别：硕士
专业：化学工程
指导教师：修志龙;景丽杰
20050301
摘要
矗油污染对油出周围大面积的土壤造成了严重的危害，在石油污染上壤的各种处理技术中，生物技术以其高效、安全面广受推崇。奉实验利用臼腐真菌对油田开发引起的石油污染土壤进行降解，研究生物降解的适宜条件。实验采川了固体荫种培养技术，并与液体菌的降解效果进行了比较；探讨了上壤含油率、接种率、温度、营莽液麴Ｎ源种类及Ｃ／Ｎ魄、土壤调节裁、表面活性裁以及±壤翻动频率对降解效果的影响．
实验结果表明，西俸菌降解教果优于液体菌且露俸菌生产成本大大低于液体萤盼唪产成本；馘强Ｈ恭钱为蔼源ＲＣ／Ｓ质量拢为１００：ｔ０韵条群下，葡释串长效果较好，辟解率高；同时考虑成本及降懈效果，土壤韵含油率在６１）００１）＝ｐｍ左右，接种率为１．：１，每天翻动３次，并选择春、夏、获二个季节，可以取得较好的降解效采。此外，添加细砂等±壤竭节裁研以改善土囿毛墩加土壤饷透气性．提高降搽率；埘添加衷面活性铷对酶解率影响不大，旦容易造成二次污染，故实际盛用中可以不予考虑。在实验得出的较优条件下，经过２０天降解后，土壤中荇湘簿降解率可达９３．６０／。
关键词：土壤；右油污染；自腐菌：生物降解Ⅱ
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ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｏｌｌ，ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｐｏｌｔｕｔｉｏｎ，＊ｈｉｔｅ—ｒｏｔｆｕｎｇｉ，ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎＩｌｌ
ｌ引言
土壤是自然界要素的重要组成之一，它是在岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤是由围体、液体和气体三相共同组成豹多相体系，它们韵相对含量因时困地而晃。土壤具有两个重要的功能，一是土壤为农业牛产的基础，是人类牛活的一项极其宝贵的自然资源。二是土壤具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。由于±壤环境的特殊物质组成、结构、空间位置，使得土壤具有环境的缓冲性、同化和净化性能。这些性能使土壤在稳定和保护人类生存环境中起者极为重要的作增。
土壤曾被认为其有无限抵抗人类活动干扰的能力。其实，土壤也是很脆弱又容易被人类活动所损害的环境要素。土壤环境一旦遭受污染便很难治理，其危害是深远的。土壤污染具有稳蔽性和滞后性。大气污染、水污染和废弃物污染等同题一般都比较直观，通过感官就能发现。瓶土壤污染则不同，它往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。邋此，土壤污染从产生污染到出现淘题通常会滞后较长的时间。如日本的“痛痛病”经过了１０－２０年之后才被人们所认识。
右油是由上千种不同的有机化合物组成的极为复杂的混合物，不同地区生产的石油，组成不同，这主要取决于不同的形成条件和年龄等。石油中的元素以碳和氢为主，其中碳占８３－－８７％，氢占１１一１４％。含有少量硫（０．０６—８．０％）、氮（Ｏ．０２一１．７０％）和氧（Ｏ．０８一１．８２％）。石油中还含有极少量的金属元素，如镍、钒、铁、铜等。
石油污染土壤泛指原油和石油初加工产品（包括汽油、煤油、润滑油等）及各类油的分解产物所引起的污染。石油对土壤的污染主要是在勘探、开采、运输及储存过程中发生的。在石油勘探开发中，钻井、洗井、试油等作业中均产生一定的落地原油及含油污水。一次井喷造成的原油覆盖面积达３０００～４０００平方米。据调查，油田试油产生的落地油为１０－１５盹，回收率在９０％左右，井下作业按每口井每３年作业１次，每次产生落地油０．５～１．５跳，回收率为７０％左右，如果按生产１５年计算，则进入环境中的量为Ｏ．７５～２．２５吨／口井。
近年来，我国的石油污染土壤闯题在不断恶化，并因此导致了其他的环境问题，给国家带来了严重的经济损失。而且由于石油污染土壤，致使生物品质下降，进而危害了人类健康。随蓑人们环境意识的增强和生活水平的提高，国家和有关管理部门对石油污染土壤问题给予了高度豹重视。
在石油开采、运输、储存和炼制等过程中，每年约有上千万吨石油烃进入环境，其中，石油开采对土壤造成的污染最为严重。油田多处于盐碱地，这种区域生物多样性低，有时仅有一种或几种植物维持系统的存在，生产者和消费者处于平衡的关系，这样只有很少的物种维持的生态系统属于生态敏感脆弱系统。由于土壤被污染，植被不能生长，食物链被中断，整个生态系统被破坏，其结果是引起土地荒漠化。
油田周围大面积的土壤都受到严重的污染，石油对土壤的污染多集中在２０ｃｍ左右豹表层，这是嚣为石油密度比较小（８２９－８９６Ｋｇ／岔），粘着力强且乳化能力低。
岛腐蕾簿躺石油污染土壤的研究
石油在土壤中与土粒粘连，影确土壤的通透性，箍土壤表层常常是植物根系最发达的区域，所以石油对主壤的污染程度直接影响到植物酶生长情况。石油对土壤的捞染使桩物遭受两方蕊的危害：其一，焉油粘着在植物豹根表亟，阻碍掇系的气体交换及矿翡质的瑷牧，引起辗系腐烂，造成植株死亡；英二，出于土壤污染，导致石漓熬某些成分在植椽傣内穗豢，著进入食物链，进丽敖害人类健康。我国太港、太密、ｊ蓬聪、妊邱缀瓣中懿强黢瘟骢苯筹蓖分箍势１．掩、０、３３、０、辅、Ｏ。２４Ｉ≯Ｐｍａ鼍
器溜污染盼±壤在鸯然条件下降解缓慢，长选数十年之久。在其自然臀解街过程中，被石油污染船土壤又成为新的污染源，通过地表径流及重力作用侵蚀污染遗裹求和地下水。原油渗入土壤使±壤毳隙度交小，质地板结。毒害土壤中的生裙。
为了消除矗油污染，科学工作者正在进行广泛研究，寻求安全、可靠、经济有效靛治理方法。近年来各辔普遍采孀的治瑾方法有：热整理（焚烧法）、物理及穆理纯学处理＜洗涤法）耜生物处理（生物修复技术）。“２。
１．１耪理治理技术
１．１．ｔ挖掘填埋法
挖掘填堙法是最为常见翦物理治理法，该方法是将受污染的土壤甩人工挖掘前方法将箕运走，送班指定地点填埋，以达戮清赊污染物酶甚的。这种方法显然未鼗从真正意义上达狲清除污染物翦羁的，只不过是将污染物进：｝ｊ：了一次转移，且费用高，但对一些个别有害翦物质韵清除，采用这种方法还是可行的“１。
１．１．２通风去污法
最近凡十年来，对于有机糖的污染清除，发展了这种方法。其原理在于当液体污染物渣漏后，将在土壤中产生横翔或纵向的迁移，最葳留存在地下水界面之上豹土壤莉毛细管之同。由于育机烃类有着较高的挥发性，因此可采用在受污染地区打几口井引发空气流经污染土壤区，使污染物加速挥发而被清除。
１．２化学治理技术
１．２．１化学焚化法
化学焚化法也是最为常用的有机污染土壤的治理方法，该法系利甩有机物在高温下易分解的特点，在高温下焚烧以达到去除污染的目的，该方法虽然能够完全地分解污染物，但在去除污染的同时，土壤的理化性质也遭到破坏１５１０
１．２．２化学溶剂清洗法
化学溶裁清洗法是指用一定酶化学溶莉清洗被有机物污染的土壤，将有机物从土壤中洗脱下来，欣丽达到去豫污染物的方法。但是，此方法容易造成二次污染，厨时，治理成本也较高。２
ｔ．２．３表面活性剂清洗法
由于表面活性剐能增强有机化台物的亲水性和生物可科用性，因而被广泛应用于土壤及地下水有机物污染韵化学和生物治理中。但是，此方法容易造成二次污染。１，２．４光化学降解法
光化学降解法与传统法相比具有高效和污染物降解完全等优点，目前光催傀降解主要甩于水污染柏治理上，光降解用于土壤污染的治理主要集中在农药晌降解研究上，因为农药的光降解是衡量农药毒害残留性的一个重要指标。目前国内这方面的工作傲的比较多，主要集中在降解动力学和降解机理的研究上。
１．３生物修复技术
生物技术治理石油污染土壤具有安全、经济、高效、无二次污染、不需大型设备、操作简单等特点，近年来研究秘用较快‘６１。第二章将详细介绍有关生物修复技术的基本原理和方法以及石油污染土壤的生物修复技术原理和方法。
松原油田地处我省西部，大部分为盐碱地，属生态敏感脆弱地区，由于石油污染致使周边环境严重恶化。加强石油污染土壤的生物补救技术的研究，从而实施科学有效韵治理，减少±壤荒漠化，将为我省生态省建设做出卓有成效的贡献。
本文将着重研究肉石油污染土壤中接种特效菌一白腐菌，分别采用固体培养及液体培养方法制备菌种，同时探讨接种量、ｃ／Ｎ比、Ｎ种类、温度、土壤调节刹及表面活性剂等禺素对降解土壤中石油效率的影响。选出较好条件，进行重复实验，计算处理成本。
２生物修复技术概述
２．ｔ生物修复的研究领域及基本定义
来自农田耕种、工厂废弃化学物质堆放、事故性排放、污泥处置等的大量合成有机物进入土壤。造成土壤环境及地下水的污染。自然条件下，土壤中存在着丰富的微生物种群，具有分解污染物质、净化环境的能力，这种净化过程实际上就是生物修复。但通常这类净化反应速度较慢。生物修复并不是新概念，但９０年代以来，由于污染问题的日益突出及各国环境标准不断严格化的发展趋势，使人们对污染场地生物修复技术给予了很多关注。
固体废物堆埋场、污水处理厂、油库、地下输送管路以及海洋运输油轮的泄漏对土壤、地下水以及海岸的污染正日益受到关注。一些环境生物技术工作者开始努力寻找途径，以通过使用微生物学、分子生态学、化学和环境工程学的现代手段来降低环境污染。
目前生物修复比较被大家共同接受的基本定义为：生物修复是生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。在大多数的环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程，但该过程的速度很慢，其原因是溶解氧（或其他电子受体）和营养盐的缺乏，而另一个限制因子是有效微生物常常生长较为缓慢。为了快速去除污染物，常常采取许多强化措施，例如提供电子受体，添加Ｎ、Ｐ等营养盐以及接种培养的高效微生物，表面活性剂也常被用来提高生物可利用性。生物修复的目的是将有机污染物的浓度降低到低于检测限或低于环保部门规定的浓度，这项技术正被用于清除土壤、地下水、废水、污泥、工业废料及气体中的污染物，这些污染物包括石化产品、多环芳烃、卤代烷烃、卤代芳烃等。金属虽然不能被生物降解，但生物修复可以利用微生物将其转移或降低其毒性。如美国专羊｜Ｉ报道生物补救技术可以应用于ｃｒ（Ⅵ）污染的土壤或地下水”“３，及化学物质泄露所造成的土壤污染ｍ。
２．２生物修复的基本原理、分类、前提条件及优点
２．２．１生物修复的基本原理
生物修复的原理是微生物利用有机污染物作为碳源进行同化降解，使其最终完全矿化，转变为无害的无枫物质（ｃ（ｂ和Ｈ：Ｏ）的过程。降解效率可以通过改变土壤理化条件（包括温度、湿度、ｐＨ、供氧量及营养添加等）来完成。也可接种特殊驯化与构建的工程微生物提高降解效率。
２．２．２生物修复的分类
剐目前为止，生物修复技术的种类有很多，但大致可分为原位（ｉｎｓｉｔｕ）和异位（ｅｘｓｉｔｕ）两类。
原位生物修复不需将土壤挖走或将地下水抽至地面上处理，其费用较低但较难４
严格控制。异位生物修复则需要将污染物质通过某种途径从污染现场运走，这种运输可能会增加费用，但处理过程中便于对修复过程进行控制。
２．２。３生物修复的前提条件及优点
２、２．３，１生物修复的前提条件
（１）具有代谢活性的微生物必须存在；
（２）这些微生物在降解化合物时必须达到相当大的速率，并且能够将化合物浓度降低到符合环保标准；
（３）这些微生物在修复过程中生成韵产物必须没有毒性；
（４）污染场地必须不含对降解菌种有抑制作用的物质，否则需要先行稀释或将该抑制荆无害化；
（５）目标化合物必须能够被微生物利用；
（６）污染场地或生物反应器的条件必须有剃于微生物生长或保持活性，例如，充分提供营养盐、晚或其他屯子受体、适宜的湿度、温度，如果污染物能够披共代谢的话，还要提供生长所需的合适碳源与能源：
（７）技术费用必须尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。以上各项前提条件都十分重要，达不到其中任何一项都会使生物降解无法进行，从而达不到生物修复的目的。
２．２．３．２生物修复的优点
（１）费用低。如污染土壤生化治理费用约为焚烧处理的ｌ／２～ｌ／３。
（２）处理效果好，经过生化处理，污染物残留量可达到很低水平。
（３）对环境影响低，无二次污染，生化治理最终产物为ｅ０。、水和脂肪酸，对人类无害。
（４）可以就地治理，避免了运输过程的二次污染，节约了处理费用。
（５）不破坏植物生长所需要的土壤环境。
它的最大特点是可以对大面积的污染环境进行治理，目前所处理的对象主要是石油污染及农田农药污染。例如由于油船失事泄漏大量石油污染海面，通常就采用生物修复技术，最成功的例子是对阏拉斯加海岸石油污染舶生物修复，经处理后，使得近百公里海岸的环境得到改善。
２．３生物修复方式
目前多种工程处理系统对±壤中有机污染物的生物修复都是很有效的。生物修复系统的选择必须以污染物的物理、化学、生物的特性、场地的限制、清除标准和国家或地方允许的条件为基础。
２．３．ｔ土地耕作法土地耕作法广泛应用于石油产品和各种液体和固体废弃物的处理。土地耕作法
自腐菌晦餐石油污染±壤的研究
对于去除石油烃很有效，它能使总石油烃（ＴＰＨ）含量降低到１．０００ｍｇ／ｋｇ以下。修复到ｌＯＯｍｇ／ｋｇ则需要更长的处理时问以及增加微生物、表面活性莉和频繁的土壤旋耕和秘耕。这种方法存在的问题是，挥发往有机物会造成空气污染，难降解物质的缓慢积累会增加土壤的毒性。
总的来说，土地耕作法的费用要比其他处理技术耍低。一般在￥１５～５０／ｍ’之间。承载石油土壤的处理时闻从２～６个月不等。夏季的处理效率很高，而秋冬两季段为土壤温度下降石酒烃含量忍乎没有侍么减少。土遮耕作法的人力需求也很低。但是其后处理区的建设，承载石油土壤的铺展，定期的旋耕，土壤偶尔的翻耕以及取样都是必要的。
２．３．２生物堆放
生物堆放技术是同样利用微生物对石油产品降解的另一种技术，它是土壤耕作法的一种改进形式。生物堆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。促进微生物生长。生物堆也包括一个喷灌和滴灌系统来最优诧土壤湿度和处理效率。和±壤耕作法不同的是生物堆释放的易挥发性气体很少，因为周嗣的空气传送到生物堆中，回收的气体己被处理‘１０１。Ｓｔｅｆａｎｔｆｆ报道用该方法在工业规模处理受烃类污染的土壤，９０ｄ内能将污染严重的上壤中的烃去除９０％。该技术的处理时间在ｌ～４个月不等。处理费用在￥２０～７０／ｍ３之间。
２．３．３土壤堆肥法
土壤堆肥法是一种和土地耕作法相似的生物修复过程。但是它加入了土壤调理剂以提供微生物生长和石油生物降解的能量。这个过程对去除含高浓度不稳定固体的有杌化合物是最有效韵。加入的物质或调理剂可以是干革、树时、木屑、麦秆或肥料。加入土壤调理剂是为了提高土壤的渗透性，增擒氧的传输，改善土壤质地，以及为快速建立一个大的微生物种群提供能源。微生物既消耗土壤讽理剂又消耗石油产品。ＧｉａｎＧｕｐｔａ和ＪｉａｎｍｅｉＴａ对汽油污染土壤堆肥处理的研究表明，动物粪草（ｐｏｌｔｒｙｌｉｔｒｅｒ）中存在大量能降解石油烃的微生物。它既能提供无机、有机营养物质，又能起到接种的作用。
和土壤耕作法或生物堆放技术相比土壤堆肥法可以减少承载石油土壤的生物修复处理时问。处理时问是卜一４个月。处理费用约￥２０～８０／ｍ３，比土壤耕作法略高一点，主要归咎于土壤改善、混合和处理的费用。
２．３．４原位生物法
避年来用原位生物修复技术来处理承载石油土壤有所增加。原位生物修复通常允许污染区的商业运转照常进行，比如加油站。一般污染土壤不经搅动，在原位进行处理。该过程的实用性取决于土壤的水利渗透性，烃污染物的污染浓度，土壤温度，土壤营养水平，土著微生物菌群和清除标准。原位生物处理要求循环通风和加水以携带氧、添加营养、微生物和其他石油降解所需要的添加剂，最常用的添加氧的方法包括：曝气重新注入抽提的地下水，土壤通风和加入过氧化氢。由于氧气交换的需要，该法适于渗透性好的不饱和土壤的治理。６
自腐菌降解石油污染土壤的研究
原位处理需要６个月至数年不等，主要取决予污染程度和清除标准。该技术的处理费用约为￥３０１００／ｍ３。
２．３．５生物泥浆法
生物泥浆法是最灵活的方法，可以提供最大程度的控制，产生最理想的条件。它实质上是土壤耕作法和堆肥法的重新构造，他们在微生物相互作用和污染物降解途径方面是相同的，只是生物泥浆法增强了营养物、电子受体及其它添加物的效力，因面往往能达到最高的降解率和降解效率。生物泥浆反应器工作的典型流程是：土壤挖出后进行预筛，筛去大块部分，然后将士壤分散于水中（一般２０％～５０％质量百分浓度）送入生物反应器，生物反应器可在好氧或厌氧条件下运转。当需氧对，经喷嘴导入氧气或压缩空气．或通过Ｈ。０２产生，达到处理目的后，将土壤排出脱水。
从各种处理方法的效果和经济效益及环境效益分析中，我们不难发现石油污染土壤的生物修复技术具有独特的优势。
２．４石油污染土壤韵生物补救
２．４．１概述
土壤除遭受重金属的污染外，更多的是来自有毒有机废物的污染。这些污染物包括农药、石油及其产品、垃圾渗透液、固体废弃物及其溶解液体等。鉴于这些问题的严重性，一些发达图家已经制定了土地处理计划。专家们普遍认为，微生物工程在这方面具有不可估计韵应用价值。
土壤中的微生物具有范禺很宽豹代谢活性，因此消除污染物的一个简单方法就是将污染物或含这些污染物的物质加入到土壤中去，依靠土壤中的土著微生物群落降解。这种方法被称为土壤污染的生物补救，又叫做土地处理（１ａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ或
ｆａｒｍｉｎｇ）。炼油厂用该法处理石油类废物已有许多年，该方法也适用于因石油或烃类泄漏面污染的土壤１５１ｌａｎｄ
２．４．２±壤中石油污染物的转化机理
石油污染物进入土壤之后，将发生一系列物理、化学和生物的自然净化过程，这些过程的作用在轻微污染时体现得比较明显：但当污染物浓度较高时，只依靠自然净化很难达到理想的处理效果。这时我们可以对自然净化过程中各关键环节进行人为的控制，从而达到加速土壤石油污染净化的目的。图２一Ｉ财出了自然条件下土壤中石油污染物迁移转化的几类主要过程。以及在这些过程中，可以通过人为活动对其产生促进作用的各个环节ｎＩＪ。
石油产品的碳分布从气体到液体到固体，如气悉的甲烷、液态的苯和固态的沥青等几种不同形态的物质。在自然条件下，这些物质均可被生物降解，但能被生物降解的程度和速度却相差较大。一般的石油化学物质按照下列方式被降解。
石油产品＋微生物＋ｏ。＋营养元素一ｃｏ。＋＂２０＋副产品＋微生物细胞生物量
石油中豹主要化学物质是烷烃、烷基芳香烃和芳香烃。碳元素在１０一１２之间的烷烃、烷基芳香烃和芳香烃是环境毒性最低的石油化学物质（ｃ。一ｃ。），也都是可生物ｆ绎解的，而碳元素在５－６之阊的石油化学物质（ｃ５一＆）在低浓度下可由微生物缓７
慢降解，碳元素在１－４之间的石油化学物质（ｃ，一ｃ４）也是可以生物降解的，但只能
是一些特殊的专门的降解菌才能降解。碳元素在２２队上的烷烃、烷基芳香烃和芳香
烃石油化学物质的水溶性极低，这些物质在一般生物的生理活动的温度范围内是固
体状态，嚣此，生物转化非常难。
图２－１土壤中石油的迁移转化过程
Ｆｊ９２一】ＴｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｅｎｃｅｐＴＯＣｅＳＳｏｆｏｉｌｉｎｓｏｉｌ
烃链上的分支链结构会使得其生物降解速率大大降低，芳香烃化合物的生物降
解速率也远低于烷烃类物质。环状烷烃需要有两种或两种以上的微生物的协同作用
才能降解。碳元素为ｌＯ（Ｃ。）及ｌＯ以下的环状烷烃具有生物毒性。土壤微生物可
以对大量的石油化学物质进行降解，～些主要的化学物质如表２－Ｉ。
表２－１可经微生物转化的有机化学物质名称（Ｅｒ幢ｌｅｒｔ等，１９９２）
酵豢
醛类
饱和脂环类化合物
不饱和脂环类优合物杂环芳香烃叠氮化物氨基甲酸酯羧酸
缩合芳香烃
＝硫代氨基甲酸酯
酯类
醚类糖营卤化物杂环化含物羟胺酮类内酰胺类内酯类氮化合物亚硝基胺有机砷有机汞有机硫季胺化台物亚硫化物硫化物硫代酰胺硫羟酸酸硫羟类尿素酰胺类胺类简单取代基芳香化台物
一般的烷烃可以通过单一末端氧化、双末端氧化或ｕ一氧化途径降解（图２—２）。
烷烃（ｎ个碳）的分解通常从一个末端的氧化形成醇开始，然后继续氧化形成醛和
羧酸，羧酸经过璺一氧化形成乙酸乙酰辅酶Ａ，羧酸链不断减短，形成两个碳的乙酸。
乙酸从烷烃链上分离，经中心代谢途径分解为ｃｏ。。支链的存在会增加微生物氧化降
解的阻力，带支链的烷烃的降解可以通过。一氧化、ｍ一氧化或６一碱基去除途径进行。ｇ
亚末端氧化
末端氧化
Ｃｔ－１３ＣＨ２（ＣＨ２）ⅡＣＨ（ｏＨ）ＣＨ３
山
古
山
专ＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２）。ＣＯＣＩ－１３七ＣＵ３Ｃ＂２（ＣＨ２）ｄＣＦｔ２ＣＯＣＩｔ３．七ＣＨ，ＣＩｋ（ＣＨ２）ｍｔＣＨ２０Ｈ＋ＨＯＯＣＣＨ，
：‘ｒ—ｍ一氧化上
０
上／’
圈２’２烷烃好氧代谢途径
Ｆｉｅ，２－２Ｔｈｅａｅｒｏｂｉｃｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｌｋａｎｅｅｓ
苯及烷基苯是石油污染物质中的重要成分之一，如苯、甲基苯、乙基苯和二甲
基苯（ＢＴＥＸ），是石油污染物质的典型代表。芳香化合物的有氧代谢必须有分子氧的
参与，同时需要加氧酶的催化。单加氧酶和双加氧酶分别催化不同的反应途径，使
苯环开裂，形成容易降解的直链烃。一般而言，真核细胞（真菌等）微生物是利用
单加氧酶将分子氧中的一个氧原子引入芳香烃中，而原核细胞生物（细菌）则常常
利用双加氧酶，将分子氧中的两个氧原子化合至芳香化合物中。
单加氧酶将氧原子导入芳香环中，形成中间产物环氧化物，中间产物通过水合
作用形成水合中间产物——反式一二羟基－１，２一二水合物，然后再转化为反式一二羟
基化合物。双加氧酶催化，将氧导入芳香环中，其初级代谢产物为顺式一二羟基二醇，
这是中间产物，然后再转化形成邻苯二酚。单加氧酶和双加氧酶的两条不同的降解
途径都经过邻苯二酚这个环节。邻苯二酚再通过邻位或间位途径形成三羧酸循环的
中间产物。
甲基苯、二甲基苯以及乙基苯等其它烷基苯，在微生物的氧化下生成顺式一二羟
基二醇，在好氧条件下，微生物的氧化可以有两条途径。一种是苯环上相邻位被羟
基化，丽形成烷基邻苯二酚，然后再被氧化开环。另一种是取代基上发生氧化，形
成芳香醇类，再经过进一步氧化，直至苯环的开裂。氧化是发生在苯环上，还是发生在取代基上，取决于微生物种类。在烷基取代苯中，甲基苯是最基本的，也是污
染物质中最常见的种类。在生物氧化过程中，甲基被氧化，可以形成苯乙醇、苯乙
酰、苯甲酸及邻苯二酚等。当取代基为乙基、丙烷基、异丙烷基、丁烷基或异丁烷
基时，发生在取代基上的氧化与甲基苯的甲基氧化类似，取代基的末端甲基被氧化，
直至苯核被氧化。当取代基部分的烷基烃链长度增加，使取代基部分的分子量更大
时，或者超过苯核时，微生物在氧化过程中，则将苯环当作烷烃链上的取代基，整
个化合物便成为了苯基烷烃，其氧化反应是从烷烃的末端开始，形成苯基烷酸，髓
后再发生一系列反应，直至苯环被氧化开环。
苯、甲基苯等一些石油污染物质进入到水体环境中，这类物质在水中的溶解量
可达１００ｍｇ／Ｌ左右。这类物质在好氧条件下被氧化所需的氧的量是污染物本身质量
的２倍左右，例如１０ｍｇ／Ｌ的污染物含量被氧化至少要消耗２０１０ｍｇ／Ｌ的氧。在一般
的水体环境中，没有足够的氧供给，特别是地下水环境中更加缺少氧气供应。因此，
该类物质常常会在缺氧或厌氧环境下，发生厌氧降解。芳香烃化合物在厌氧环境下
发生生物降解的过程要比好氧环境下的降解缓慢得多，特别是降解的起动时间要很
长‘１２，。
２．４．３生物修复操作方法
２．４．３。１接种合适的微生物以降解污染物
用于生物修复的微生物，可以是该环境中原有的微生物，称为土著微生物。孟
庆云等人从华北油田韵石油污染土壤中分离出了能降解石油韵微生物，试验结果表
明该微生物有较好的降解石油及石油制品的能力ｃ１３１。
如果在污染谜域内韵土著微生物不能有效地降解污染物，就必须人为接种各种
可降解污染物的微生物。这些微生物可以是从天然样品中筛选的，也可以是通过基
因工程改造的。７０年代，Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｙ等将三个降解不同烃类的质粒转移到铜绿假单
胞菌，所得菌株可同时降解直链烷烃和轻质芳香烃‘１４１在应用接种微生物之后，同
时要改善污染区域的环境条件，以保证所接种的微生物的生长繁殖，充分发挥它们
的降解污染物的代谢作用，以达到对污染区域的生物修复的目的。
２．４．３．２环境条件的修饰
对石油污染土壤进行生物修复时，只有提供充分的氧气、适当的水份以及合适
的营养条件，石油才能迅速地降解。
其中，环境条件的改善通常包括：
（ｔ）通气或通过土壤翻耕等方法以保证氧的供应量。
（２）适量补充矿物营养物质，特别是氮和磷元素，以促进微生物的生长及提高
它们的降解代谢速度。目前已针对生物修复之用途，开发了各种营养添加莉。
（３）水的活性调节，包括含水量的调节。
（４）调节环境ｐＨ条件。微生物的代谢活动都有一个最适宜的ｐＨ范围，因此
要把环境的ｐＨ条件调整到适合微生物充分发挥作用的范围。
（５）通过添加Ｈ２０２等电子受体，调节环境的氧化还原电位。
添加合适的表面活性剂可以提高烃类污染土壤及水的生物修复效率，如某些金ｌＯ
属螫合物等‘１５。１力。
２．４．４土壤污染的生物补救技术要点
２．４．４．１碳源与营养盐
一般而言，污染物中碳源已经比较充分，足以维持土壤中大量生物量的生存，
但土壤中的Ｎ、Ｐ或其他无桃营养盐可能比较缺乏，所以必须另外添加Ｎ、Ｐ等无
机物，或者使用商业肥料。添加台适的营养盐有助于多环芳烃污染土壤的生物修复。
２．４．４．２氧
随着外加碳源的增加，微生物群落生长增加，对氧的需求也随之增长，而且土
壤上层空气中的氧扩散进入土壤的速度较慢，不足以维持降解过程中起重要作用的
好氧菌的生存。困此，通常需要以某种方法翻动土壤，比如简单耕犁或彻底翻动。
在石油污染土壤的微生物处理中，进行通气处理，可以明显提高微生物对烃类化合
物韵去豫效果。加快石油污染土壤的清洁速度。
２．４．４．３湿度
湿度也是限制微生物迅速转化的因素，因为表层土壤常常被风干，所以必须添
加一定量的水分以保持适宜的湿度。
２．４．４．４温度
土壤中的生物修复还受到一年中季节、气温的影瞎，微生物菌落保持迅速生长
和良好活性需要一个相对适宜的温度范围，较冷的天气生物降解不易进行。
２．４．４．５ｐＨ值
土壤ｐＨ值的变化也影响微生物灼活性。Ｂｏｒｇｎ等认为ｐＨ为６￣７．５最适，Ｆｕｓｅ），
等认为ｐＨ为４对降解有秘。ｐＨ值的作用，部分在于它对土壤营养状况的影响。一
般认为，低的ｐＨ值会影响氮的转化，当ｐＨ稍高于中性时，对硝化作用及氮的进一
步转化均有利，丽磷的有效性在ｐＨ为６－８对较高“８４１。
２．４．５土壤污染的生物补救的工程要求
在上地生物修复技术中。对工程方面有较高的要求，包括提供水与营养物的搅
拌系统、土壤底层的衬底和渗滤液的收集装置，我们称之为糊备床反应器（Ｐｒｅｐａｒｅｄ
ｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ）。‘２６’
反应床的衬底既可用粘土也可用合成材料。这些反应器的处理对象通常为多环
芳烃、ＢＴＥＸ（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）或上述两种的混合物。采用衬底和渗滤
液收集装置的原因是考虑到传统的土地处理中，地下水可能会受到来自渗滤液中微
生物转化产生的污染物的污染。在许多实例中，埋在地下的管道放在衬底上面，以
收集渗滤液，管道以上铺沙子以便于渗滤和最终收集。渗滤液刚通过附近的另一生物反应器进一步处理。水和营养物由置于反应床上端的喷头供给。当处理对象中有
挥发性毒害物时还必须将处理体系用塑料棚隔离。
±壤污染的生物褂救也可用ｆ被污染水的生物修复。例如对用杂酚油处理术材
后产生的废水，具体方法是将其置于聚乙烯衬底上，处理体系也包括渗滤液收集装
置。处理１年以后发现，６０％的可萃取烷烃，９５％以上的２和３环芳烃，７０％以上
的４和５环芳烃被去除，而且这一降解过程主要是在温度比较温暖的前９０天发生的。
２．５自腐真菌降解有机物的机理
白腐真菌的生物学特性２．５．ｔ
木腐真菌寄生或腐生在术材上，能释放降解性酶降解木质素、纤维素，侵入木
质细胞腔内获得营养，导致木材腐朽，成为海棉状团块，根据腐朽后团块颜色分为
自腐真菌和褐腐真菌。木材褐腐真菌分解木材纤维素和半纤维素，剩下木质素，导
致木材腐朽成褐色，多为子囊菌纲。自腐真菌分解木质素而搿下纤维素，导致本材
呈白色，多为担子菌纲，多数多孔菌、伞菌都属于这一类型，自腐真菌菌丝体为多
核，少有隔膜，无锁状联合。多核的分生胞子常为异核，担孢子却是同核体。存在
同宗配合和异宗配合两类交配系统。
白腐真菌的分布广泛，无论山林、储木场，凡是有木材存放和使用的地方，几
乎都有本材腐朽菌的发生Ｈ，。
２．５．２白腐真菌降解有机物的机理
自腐真菌对污染物的降解非常复杂，是生物学机制和一般化学过程的有机结合，
主要是细胞外的氧化过程。当自腐真菌被引入被污染系统中后，由于生物具有的刺
激度营养限制做出应答反应，形成一套酶系统。
首先是细胞内的葡萄糖酶和细胞外的乙醛氧化酶在分子氧的参与下氧化污染物
并形成Ｈ。０。，激活过氧化物酶而启动酶的催化循环。接下来分泌到细胞外的木质素
过氧化物酶１．ｉＰ和过氧化物酶艟ｎＰ以Ｈ。０２为初始底物进行催化氧化，其中非酚类芳
香化合物依赖于ＬｉＰ，而酚类、胺类及染料等依赖于ＭｎＰ。这是一个以自由基为基础
的链反应过程，这种自由基反应是高度非特异性和无立体选择性的，使得自腐真菌
与降解对象之间并非是像酶与底物那样的一一对应关系，故污染物的降解呈现广谱
特征。另外还有漆酶、还原酶、甲基化酶、蛋白酶等参与反应，这些酶一起组成了
甲基酶系统的主体。在这个催化氧化循环中，有一些发生的反应如酚类化合物的甲
基化、依赖于细胞膜的化舍物还原等对有毒物质如氯酚起到了解毒作用‘２”。
２．５．３ＬｉＰ的催化机理
Ｉ廖盼许多性质与ＨＲＰ（辣根过氧化物酶）椐似，ＬｉＰ与ＨＲＰ—样也有五种氧化状态，
自然界态的ＬｉＰ含有高自旋Ｆｅ（ｍ），被Ｈ＿Ｄ２氧化失去两个电子形成Ｌ伊ｌ，ＬｉＰＩ经单电子
还原形成ＬｉＰｌＩ，再经过一次单电子还原到ＬｉＰ自然状态，完成鳇化循环。
２．５．４ＭｎＰ的催化枕理
ＭｎＰ也是一种血红素辅酶的过氧化物酶，在Ｍｎ（Ｂ）和Ｈ２０２存在时，它也能够氧化酚类化合物，Ｍ《ＩＩ）被Ｈ２０２氧化成Ｍｎ（ｍ），Ｍｎ（ｍ）反过来又氧化酚类化合物，
自腐菌降解石油污染土壤的研究
并保护／ｖｌｎＰ不受反应活性自由基的破坏。／ＶｌｎＰ迩可以在Ｍ．ＯＩ）以及脂肪酸存在肘
发生从萃环上夺取氢质子的反应，即脂肪酸氧化途径¨匕
２．５．５ＬｊＰ和ＭｎＰ催化机制的相似性
由于ＬｉＰ和№Ｐ高的氧化还原电位，它们可以氧化其它过氧化物酶不容易氧化
的底物。与其它过氧化物酶相比，ＬｉＰ和‰Ｐ的氧化还原电位更高。ＬｉＰ的Ｆｅ３’／Ｆｅ２’
偶联氧化还原电位是一１４０ｍｙ，ＭｎＰ的Ｆｅ”／Ｆｅ２＋偶联电位是一９０Ⅲｖ．其值高于辣根过
氧化物酶（一２７０ｍｖ）和细胞色素Ｃ过氧化物酶（一１９５ｍｙ）。Ｆｅ”／Ｆｅ“较高氧化还
原电位提示这种菌的过氧化物酶的血红素活性中心更缺电子，进而提示ＬｉＰ和ＭｎＰ
化合物Ｉ或ＩＩ中间产物更缺电了，因此具有较高的氧化还原电位。较高的还原电位
可以使它们氧化较高氧化还原电位的底物。这些特性在生物修复中将十分有用，因
为它们可以降解具有较高氧化还原电位的难降解分子。
２。５．６自腐真菌用于环境治理的优势
白腐真菌用于环境治理具有其他生物特别是细菌所不具备的优势：
（１）细菌在一定底物浓度诱导下才能合成所需的降解酶，所以不能降解低浓度
的有机污染物并只能将污染物降至有限水平。白腐真菌的降解酶的诱导与被降解底
物的有无及多少无关，它是靠营养限制来启动降解过程的。这样白腐真菌既能降解
环境中低浓度污染物，又能将其降到几乎测不出的水平。
细菌对化学物质的降解多属酶促转化，因此，降解遵循的
是米氏动力学。所以细菌必须考虑各种降解酶对污染物的Ｋｍ值。而细菌对降解的异
生物质从奉质上是排斥的、低亲和的，这导致其降解过程的不榴底性或不充分性。
相反，自腐真菌是通过自由基过程实现化学转化的，化合物降解遵循的一般是准一
级动力学。催化启动初始化氧化反应的酶对底物无真正意义上的Ｋｍ值，有利于氧化
产物的形成，意味着白腐真菌能降解低浓度污染物并将污染物降至近于零的水平。
白腐真菌能产生自由基，氧化其他微生物的蛋白质、ＤＮＡ、导
致它们死亡，还能利用质膜上的氧化还原系统，调节所处环境的ｐＨ值，抑制其他微
生物的生长，保持竞争优势。
自腐真菌降解酶系统存在予细胞外，产生非常强的高效氧
化剂，有毒污染物也不必进入细胞内代谢，从而避免对细胞的毒害。
（５）降解底物的非专一性：因为污染物在环境中多以混合方式存在，所以降解
污染物通常需要多种微生物合作。白腐真菌不仅能降解各种结构不同的化学物质，
甚至连杂酚油、氯代烃类化合物这样的混合污染物也能完全矿化。
（６）适应固、液两种体系：大部分微生物仪适于可溶性底物的处理，而许多污
染物不溶于水，可生化性极差。自腐真菌能在固体、液体基质中生长，能利用不溶
于水的基质，可应用于土壤修复与水污染治理。
（７）对营养物的要求不高，能利用木屑、木片、农业废夯物等廉价营养源进行
大量培养。
白腐真菌的特殊降解功髓表现出高效、低耗、广谱、适用性强等特点，有别于一般
生物，在异生物质降解应用中具有很高的价值。但是，因为白腐真菌的一些特殊生理生化特性尚未被认识清楚，使其直接大规模应用于实际废水处理、土地处理还有一定距离。（４）细胞外降解：（３）竞争优势：（２）动力学优势：
３实验材料及方法
３．１仪器与试齐ｌＪ
３．１．１仪器
表３－Ｉ实验仪器设备一览表
！些塑：！！坠竺受！塑竺垡熊｜竺竺！型竺
序号名称型号厂家
３．１．２试剂
琼脂生化试剂，天津市珠江卫生材料厂：
葡萄糖分析纯，天津市大茂化学试剂厂：
磷酸二氢钾分析纯，开原市化学试剂厂；
硫酸镁分析纯，沈阳市试莉三厂；
ＶＢｌ药剂，吉林市康达制药厂；
硝酸钾分析纯，北京红星化工厂；
硝酸铵分析纯，天津市苏庄化学试剂厂；
硫酸铵分析纯，天津市北辰马华跃化学试剂厂：
氯仿分析纯，天津市北方化玻购销中心。
３．２菌种培养
３。２．Ｉ菌种来源
中科院微生物研究所菌种保藏中心。名称：自腐真菌。
３．２．２斜面培养
挑取少部分购置的菌种在已灭菌（１２ｌ℃下灭菌２０ｍｉｎ）的斜面培养基（马铃薯
培养基，见表４－２）上划线培养，于恒温培养箱中３０’Ｃ下培养７２ｈ。１４
表３－２马铃薯固体培养基
Ｔａｂｌｅ３－２Ｐｏｔａｔｏｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍ
组分
马铃薯
磷酸二氢钾
硫酸镁
维生素Ｂｌ
琼脂含量（ｇ／１０００ｍ１）２００３１．５０．２５ｌＯ
３．２．３平板培养
向１５ｃｍ培养皿中倒入马铃薯培养基约１０ｍｌ，凝固后，划线接种，于恒温培养
箱中３０℃下培养７２ｈ。
３．２．４液体培养
将已长满菌的培养皿用接种铲切取ｌｃｍ×ｌｃｍ的培养基块，接种到２５０ｍｌ的三
角瓶中，加入１００ｍｌ马铃薯液体培养基（见表４—３），放入气浴恒温振荡器中，３０＂Ｃ
下培养７２ｈ。
表３－３马铃薯液体培养基
Ｔａｂｌｅ３—３Ｐｏｔａｔｏｌｉｑｕｉｄｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｔｍａ
组分
马铃薯
磷酸二氧钾
硫酸镁
维生素Ｂ１含量（ｇ／１０００Ｍ）２００３１．５Ｏ．２５
３。２．５固体培养
将木屑与液体培养基混合，（体积比为４：１）装入罐头瓶中，用双层牛皮纸封
口，放入灭菌锅中在１２１＂６：下灭菌ｌｈ，取出冷却至室温，用平板培养菌种ｌｃｍＸ２ｃｍ５—６
块接种，３０＂Ｃ下培养１５天，菌丝长满整个瓶体，待用。
３。３土壤含油量的测定
３．３．１土壤来源
松原油田井架附近集油池内油土。
３．３．２土壤含油量测定
称取鲜土样１０９（视含油量而定），用硫酸镁脱水后在索氏提取器中，于７５。Ｃ用氯仿回流５ｈ，然后回收氯仿，残留物于７０＂（２烘箱中恒温ｌｈ，记录蒸发瓶增加的重
白腐菌降解石油污染土壤的研究
量Ｇ（ｇ）。同时，取油田附近未被石油污染的土，用同样方法，用氯仿提取后，记录
蒸发瓶增加的重量Ｇｏ（ｇ），【（Ｇ－Ｇｏ）／１０】×１００％即为土壤中的含油率，以％或ｐｐｍ表
不。
测定结果为：集油池中土壤含油率为４ｌ％，即４ｌ万ｐｐｍ。由于集油池中土壤
含油率太高，微生物无法生长且集油池面积不是很大（约２０一３０ｍ２），可以通过魏
耕及机械作业，将集油池土壤与周围油含量较低的土壤混合成适宜浓度后，再进行
生物降解。
根据探索实验结果，配制含油率为６０００ｐｐｍ、１００００ｐｐｍ及２００００ｐｐｍ的土壤进
行实验。根据计算（６０００×１０“×］ＯＯＯｇ／Ｏ．４１＝１４９）取１４９集油池土壤与９８６９未被
石油污染的土壤混合均匀后，即配成１０００９６０００ｐｐｍ的含油土壤。１６
自腐菌降解石油污染土壤的研究
４实验结果与讨论
取２００９调配成一定浓度的土壤，烘干，过筛；加入营养液及土壤调节剂，接入培养好的菌种，用牛皮纸封口，放入恒温培养箱中，每天翻动一定次数，分别于５ｄ、１０ｄ、１５ｄ及２０ｄ后取样进行分析。
４．１自腐菌降解速率的影响因素
Ｎ的种类对降解效果的影响４．１．１
取２００９土壤，烘干、过筛：用不同Ｎ源（硝酸铵、硝酸钾和硫酸铵）与葡萄糖配成一定比例的营养液（其中葡萄糖浓度为１０９／１），按一定比例接种，室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如下：
表４—１Ｎ的种类对降解效果的影响
Ｔａｂｌ０４－１ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ￥ｏｕｒｃｅ￥ｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
图４—１不同氮源对降解效率的影响
Ｆｉ９４—１ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ￥ＯＵＩ℃ｅＳｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由表４—１和图４—１可以看出用硝酸铵作Ｎ源，降解效果最好。并且这三种氮源就成本比较，硝酸铵价格较低，１２００．００一１５００．００元／吨：硝酸钾价格最高２６００．００—２９００．００元／吨。
４．１。２Ｏ／Ｎ比对降解效果的影响
用葡萄糖与硝酸铵配成浓度分别为１００：２０、１００：ｔＯ、１００：５、１００：１的营养液，按一定比例接种，室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—２：
１７
图４—２０／Ｎ比对降解效果的影晌
ＯｎＦｉ９４・２ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣ／Ｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４—２可以看出，ｃ／Ｎ比小有利于微生物生长及降解石油烃，其中１００：２０、１００：１０这两个浓度，在２０天后的石油降解率相近，但Ｃ／Ｎ比过高，成本也随之升高。因此选择１００：１０这个浓度对于处理土壤中石油较为合适。
４．１．３温度对降解效果的影响
取２００９土壤，烘干、过筛；按一定比例接种，在不同温度下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—３：
表４—３不同温度对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４—３ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＯｉｌ
ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
盥４—３温度对降解效率的影响
Ｆｉ９４－３Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｔａｔｍ＇ｅＯｉｌｄｏｇｒａ删ｏｎ
由困４—３可以看出在２５℃、３０℃、３５℃下，经过２０天降解，石油降解率分别达到了８４．２４％、８８．６ｌ％和９１．（１６％。髓着温度的升高，微生物活性增强，降解率增大。在实际土壤生物补救工程中，可以采用塑料膜覆盖土壤堆，使土壤堆的温度提高到２５－－３５℃，这样进行原位处理的时间可以从３月残ｌＯ月，延长了处理时阃，为寒带地区实行生物补救措施提供了可行的依据。
４．１．４土壤含油量对降解效果的影响
分别取含油量不同（６０００ｐｐｍ、１００００ｐｐｍ、２００００ｐｐｍ）的土壤２００９，烘干、过筛后，按一定比例接种，在室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—４
表４—４土壤不同含油量对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４－４ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｉｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌＯｉｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
图４＿４土壤不同含油量对降解效果的影响
Ｆｉ９４—４ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｉｌｃｏｎｃｅｎｌｘａｔＪｏｎｉｎｓｏｉｌ０ｎ
ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４．４可以看出，在接种率相同的情况下，土壤含油率高，降解效果较差，分析原因，主要是含酒率过高会对微生物产生毒性，降低微生物活性。因此，选择合适的比例将士壤调配成一定的含油率是非常必要酌。
４．１．５接种量对降解效率的影晌
取含油量相同（６０００ｐｐｍ）的土壤２００９，烘干、过筛后，按含油土壤与固体菌的质量比分剐为１０：１、ｔ０：５和１０．１０的比例接种，在室温下进行降解，每聪５天进行一次测定，结果如表４—５：
表４—５揍种率对辟解效栗的影晌
ＴａＮｅＡ－５Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌａｍｒａｔｅｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
圈４－５接种率对＃懈效果的影晌
Ｆｉｇ¨Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌａｔｅｒａｔｅｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４－５可以看出接种率对降解效果有较大影响，接种率越大，降解效果越好，但在实际工作中需考虑治理成本，不能无限增大按种率。
４．１．６固体菌与液体菌降解效果的比较
取含油量相同（６０００ｐｐｍ）的土壤２００９，烘干、过筛后，按１０：５的比例接种液体菌，按ｌＯ：ｌＯ的比侧接种固体菌（由于固体菌的成本仅为液体菌成本的一半），
在室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—６：
表４—６匿体蘑与液体茁降解效果的比较
Ｔａｂｌｅ４－－６Ｔｈｅｃｏｎ母ａｒｉｓｏｎｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎｓｏｌｉｄｆｕｎｇｉａｎｄｌｉｑｕｉｄｆｕｎｇｉ
图４＿６固体莓与液体菌降解效果的比较
Ｆｉ９４－６Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｂｇ：ｔｖ／ｏｅｎｓｏｌｉｄｆｕｎｇｉａｎｄｌｉｑｕｉｄｆｕｎｇｉ
根据图４－６可知，在相同成本的情况下，固体菌的降懈效果明显优于液体菌，液体菌在降解１５天左右时，降解率出现下降的现象，分析其原因可能是由于土壤通透性较差导致菌种生长及繁殖效果不好，而固体菌种由于含有疏松的锯末成分，且由于成本较低，可以通过加大接种率来提高降解效率。
４．１．７表面活性剂对降解效果的影响
取一定量的土壤，烘干、过筛，根据土壤的含油量，将表面活性剂（家用洗涤剂和十二烷基苯磺酸钠）按一定比例（含油量的０．１％、０．鳓和１％）稀释后加入。试验结果表明添加十二烷基苯磺酸钠对降解效率影响不大，而添加家用洗涤裁却使降解效率降低，分析其原因，可能是因为家用洗涤剂中含有杀菌成分，将自唐真菌杀死，无法进行降解。考虑到加入表面活性剂不仅增加治理成本，同时，容易产生二次污染，故考虑不需加入表面活性剂。
４．１．８±壤调节剂对降解效率的影晌
为了增加土壤舶通透性及微生物含量，可以将含油土壤与一定量的客土或细砂混合，试验研究了加入不同比例的客土或细砂对降解效率的影响，实验结果如表４－－７：
２ｔ
表４—７土壤调节剂对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４－７ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｒｅｇｕｌａｔｏｒＯｉｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
图４—７土壤调节剂对降解效果的影晌
Ｆ１９４・７ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｔｒｅｇｕｌａｔｏｒＯｉｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４—７可以看出，随着细砂投加量的增加，降解率增大，投加细砂比例为４０％时，降解启动速度快，降解效率高，分析原因，主要是由于投加细砂增加了样品中氧气的含量，改善了土壤的结构，增加±壤的通透性。加入客土作土壤调节荆，可以增加土壤中微生物含量，稀释土壤中含油量，增大降解率。
４．１．９翻动土壤对降解效果的影响
取一定量的土壤，烘干、过筛，接种相同量的菌种，比较翻动与不翻动条件下的降解效率，考查翻动次数对降解率的影响。结果如表４—８：
由图４—８可以看出翻动土壤可以增加土壤中含氧量，提高降解率，但每天翻动一次，不但没有增大降解率，反而使降解率下降，分析原因，可能是由于翻动土壤，
将菌种覆盖住，菌种生长不好，使降解率下降。
表４—８翻动土壤对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４－８Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｓｔｉｒｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ０１１ｄｅｇｒａｄａｕｏｎ
图４－－０翻动土壤对降解效果的影响
油率对降解效率影响较大，取营养液的碳氮比、接种率和土壤的含油率三种因素，分别选取三个水平作正交实验，结果如下：ｄｅ胂‘ｈｔｉｅｎ．，通过哒上备项试验，分析试验结果可知，营养液的碳氮比、接种率和土壤的含Ｆｉ９４—８ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｓｔｉｒｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙＯｎ
表４—９三因素三水平正交试验方案及试验结果
Ｔａｂｌｅ４—９Ｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｎａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｒｅｅｓｔａｎｄａｒｄｓ。。…ＡＢｃ２０天后降解率
（Ｅ）
ｌ
２
３碳氮比１００：１含油率６０００ｐｐｍｌ００００ｐｐｍ２００００ｐｐｍ
６０００ｐｐ￥
１００００ｐｐｍ
２００００ｐｐｍ接种率１０：１１０：５（％）８４．２８３．４，ｏ１００：１ｏｏｏ１００：ｌ１００：５１００：５１００：５１０：１０８２．７９０．６８９．３８１．３１０：５１０：ｌＯ３１０：１
１００：１０
ｏ，ｏ
ｌＯＯ：１０
１００：ｉ０
２５０．３
２６１．２６０００ｐｐｍ１００００ｐｐｍ２００００ｐｐｍ２６９．２２６２．２
２５３．６
１５．６ｌＯ：ｌＯ１０：１１０：５２９４．４ｌ８９．５８９．６２５５．０２６３．６２６６．４１１．４２６３．０２５９．１２６２．９７８５．０ｏⅢ删Ⅲ极差２７３．２２２．９
由方差分析可以看出，碳氮比（Ａ）和含油率（Ｂ）对降解效果有一定影响，而接种率在１０：１～ｌＯ：１０的比例范围内对降饵效率影响不显著。所以，在对石油污染土壤进行生物修复时，要注意控制碳氮比和含油率。至于接种率对降解率影响不显著，不等于说没有影响，如果取显著性水ｊ｛【￡为０．２０，则Ｆｃ＝７．１３＞Ｆ０。（２，２）＝４，对降解率是有影响的。因此，接种率也要适当地加以控制。
从表４—９可以看出，碳氮比越小，降解率越高，以水平Ａ。（１００：ｔＯ）为最高：土壤含油率越低，降解率越高，以水平Ｂ，（６０００ｐｐｍ）为最高；接种率越大，降解率越高，以水平Ｃ。（１０：１０）为最高。
４．２优化条件实验
根据试验结果，选择优化条件为：
表４—１１优化条件
Ｔａｂｌｅ４－１１Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
降解条件
接种率
Ｃ／Ｎ比
Ｎ源种类
菌种类型
温度
土壤调节剂
土壤含油率
翻动频率参数１：１１００：１０硝酸铵固体菌３５℃细砂６０００ｐｐｍ３次／天
根据实际情况及考虑成本，选择含油率为６０００ｐｐｍ的土壤（２００９）１０份，使用Ｃ／Ｎ比＝１００：１０的营养液、用硝酸铵为Ｎ源、采用固体菌接种，每天翻动３次，在室温下降解２０天后，分别测定其含油量，计算降解率。结果为平均降解率为９３．６％，最终降解到８００ｐｐｍ以下，该浓度对植物生长已没有危害。２４
４．３成本计算
本技术处理费用为：
菌种费：５０．００元／立方米（接种比例按ｌ／１）；
人工：ｌＯ．ＯＯ元／立方米；
运费：的．ＯＯ元／立方米；
管理费：２０．ｏＯ元／立方米；
其他：２０．ｏｏ元／立方米：
合计：１５０．ｏｏ元／立方米。如按污染土层深度为２０ｅｍ计算，财处理成本为３０．ＯＯ元／平方米。
自腐菌降解石油污染士壤扮研究
５结论与展望
本实验的目的是为降解因油田开发弓｝起石油污染土壤的补救提供研究和处理技术，因此，试验过程中尽量使所配制的会油土壤与天然的受石油污染土壤的性质相近，并且在实验过程中引用了松原油田的含油土壤。经过探索性实验，选择一定的初始条件，进行含油土壤生物修复条件实验，寻找最佳降解条件后，根据实际情况及节约成本的原则，选择合适的治理条件进行重复实验。
５．１白腐菌降解石油污染土壤的较优条件
在本实验中，通过各组数据和图表的横向比较和综合分析，得出如下结论：（１）固体菌生产成本大大低于液体菌的生产成本，且固体菌整体降解效果优于液体菌，经过分析，其主要原因是由于被石油污染的土壤已丧失了土壤结构，液体菌不能与其充分接触，而且容易因为气候干燥丽导致死亡。而固体菌由于被木屑包围，易予和污染土壤充分接触，且比液体菌耐干旱（木屑可以保存一定水份），因而，降解效果优于液体菌。
（２）真菌的生长需要适宜的营养环境，以葡萄糖为营养液的碳源较为合适。根据正交实验考查，营养液的ｃ／Ｎ比对降解效果影响较为显著。实验结果表明以硝酸氨为氮源，且Ｃ／Ｎ＝１００：１０的条件下，菌种生长效果较好，降解效率高。
（３）在生物治理过程中，需要合适的接种率，接种率过低，影响降解效果，增加降解时间，接种章过高，员ｆ』成本增高。根据试验，接种率在ｌ：ｌ左右较为合适。
（４）温度对降解效率有一定影响，温度过低，微生物生长缓慢，因此，在实际工作中，选择春、夏、秋三个季节比较好，还可以通过覆盖塑料薄膜来保温、保湿，以提高降解速度，缩短降解时问。
（５）土壤调节剂对处理效果存在影响，细沙为调节剂对，降解效率随含沙量增加而增加，其主要原因是细砂能增加土壤的透气性，提供更多的氧气，有利于微生物的好氧降解。若采用客土为调节莉，客土投如比例为２０％时降解效率最高，加入客土，可以增加土壤中微生物的含量，侄添船过多，财会影响特效微生物的生长，影响降解效果。
（６）土壤的含油率对降解效果也有～定影响。含油率过赢，土壤结构完全丧失，土壤通透性极差，微生物难以生存，当土壤含油率超过１０万ｐｐｌ时，必需通过机械作业，将其与周围未被污染或污染程度较轻船土壤进行混合后，再进行接种处理，或者通过深瓤土地来进行调节。
（７）表面活性裁对处理效果存在影响，采甩十二烷基苯磺酸钠为表面活性热时，降解效率随其含量增加而增加，采用家用洗涤荆为表面活化裁时，反面使降解效率较低，分析其原因，可能是因为家用洗涤剂中含有杀菌成分，将白腐真菌杀死，无法进行降解。
＜８）翻动土壤可以增加土壤中含氧量，提高降解率，但每天穰动一次，不但没有增大降解率，反丽使降解率下降，分析原因，可畿是由于翻动士壤，将菌种覆盖住，菌种生长不好，使降解率下降。在实际工作中，可以根据实际情况及治理成本情况，选择合适的翻动频率。
自腐茼降解石油污染十壤帕研究
（９）处理成本为１５０．００元／ｍ３．如按污染土层深度为２０ｃｍ计算，财处理成本为３０．ＯＯ元／酽。
５．２优化条件实验结果
根据实际情况及考虑成本，选择食浦率为６０００ｐｐｍ的土壤（２００９）１０份，使用Ｃ／Ｎ比＝ｔ００：１０的营养液、舟硝酸铵为Ｋ源、采用固体菌接种，每天翻动３次，在室温下降解２０天后，分剔测定其畲油量，计算降解率。结果为平均降解率为９３．６％，最终降解刭８００ｐｐｍ以下，该浓度对植妨生长已没有危害。
５．３需要深入研究的问题
（１＞菌种活化莉申细沙为活化剂的样品降解效率随含涉量螬加而增加，但最佳投加曩游来确定。
（２）本课题鲥重于实际应尾研究，在探讨降解机理方面研究较浅，在理论研究中，正交试验的各因素水平应重新选择，碳氮比和含油率应继续减小，接种率应继续增大。
（３）在单因素实验与正交实验中，碳氮比，含油率与接种攀三种因素的影响程度不完全一致，应考虑各困素之间盼交互作雨。
５．４展望
生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到ｒ各国政府、科技Ｔ作者和余业家的高度莺视。
美国国家环保岗、国防部、能源部都积极推进生物修复技术的研究和麻用。
荚国的一些州也对生物修复技术持积极态度，如新泽西州、威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤治理的方法之一。美国能源部制定了９０年代土壤和地下水的生物修复计划，并组织了一个由联邦政府、学术和实业界人员组成的“生物修复行动委员会”（ＢｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎＡｃｔｉｏｎＣｏｍｍｉｔｔｅｅ）柬负责生物修复技术的研究和具体廊用实施。
牛物修复技术燎成功的例子是ＪｏｎＥ．ｉ．１ｉｄｓｔｒｏｍ等人存１９９０年夏到１９９１年应用投加营养和高效降解菌对阿拉斯加ＥｘｘｏｎＶａｌｄｃｚ工了海湾出于油轮泄漏造成的污染进行的处理，取符非常明姥的效粜，使得近百公罩海岸的环境质量得到明显改善。
针对严重污染的环境，我国尚未采取人规模的治理措旖，仅在少数地区开展了治理，并以物理化学方法（如洗脱、吸附）为卡，不仅投资成本高，嘶且也造成了二次污染。我们的国上商秘比美国略人，且环境污染更为严重，对全国范猫的污染环境进行修复，若采用传统方法，即使考虑劳动力橱对便宜ｆｌ勺因素，其投资规模将仍然非常庞大，如采片ｊ生物修复技术，不仪其投资规模大为缩小（仪需传统方法的ｌ／５＾。１／３），而且还没有二次污染。
综上所述，环境污染的生物修复技术是我国今后治理环境污染必须发展的生物技术。更具有广阔的市场和发展前景。可充分预见，仵２ｌ付纪，牛物修复技术将成为我国生态环境保护领域最具有价值辩最具有生命力的大面积污染的优选生物工程技术。
自底菌降解石油污染土壤的研究
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“窿荫降解石油污挚士壤柏研究
致谢
本论文是在我的导ｊ簪一一修志龙教授酹悉心据导与耐心帮助下完成的，老师游博的学识及严谨的治擘态度是我一生学习的典范。在此，我谨白导师修惠龙教授致以最崇高的敬意和衷心的感谢！
同时，也要感谢大连理工大学和吉化公司职工大学给我这样一次深造的机会，感谢大连理工大学化工学院的各位老师，他们向我们传授了许多专业知识及实际５－作经验，在此表示感谢！
本论文是由吉林省教育厅资助的，没有他们的资助，就无法完成这些实验。在此，我向吉林省教育厅表示衷心的感谢！
在论文的完成过程中，我得到了吉林亿工学院环境科学与工程系景丽洁教授茂睛新老师酶精心指导与无私帮助，在此向他们表示诚挚的谢意！瞬时，对翦英纽、王建刚等各位老师提供的帮助表示感谁！
在这繁忙紧张的三年求学生涯中，蔽父母及兄弟姐妹是我心中永远的支柱。我尤其应该感谢我的先生于志强以及我前儿子，正是他们的关心，理解与支持，给了我莫大的动力，使我能够安心地完成学业。
谨特此文献给所有关心和帮助过我的人。
魏薇２００４牟９月
大连理工大学
硕士学位论文
白腐菌降解石油污染土壤的研究
姓名：魏薇
申请学位级别：硕士
专业：化学工程
指导教师：修志龙;景丽杰
20050301
摘要
矗油污染对油出周围大面积的土壤造成了严重的危害，在石油污染上壤的各种处理技术中，生物技术以其高效、安全面广受推崇。奉实验利用臼腐真菌对油田开发引起的石油污染土壤进行降解，研究生物降解的适宜条件。实验采川了固体荫种培养技术，并与液体菌的降解效果进行了比较；探讨了上壤含油率、接种率、温度、营莽液麴Ｎ源种类及Ｃ／Ｎ魄、土壤调节裁、表面活性裁以及±壤翻动频率对降解效果的影响．
实验结果表明，西俸菌降解教果优于液体菌且露俸菌生产成本大大低于液体萤盼唪产成本；馘强Ｈ恭钱为蔼源ＲＣ／Ｓ质量拢为１００：ｔ０韵条群下，葡释串长效果较好，辟解率高；同时考虑成本及降懈效果，土壤韵含油率在６１）００１）＝ｐｍ左右，接种率为１．：１，每天翻动３次，并选择春、夏、获二个季节，可以取得较好的降解效采。此外，添加细砂等±壤竭节裁研以改善土囿毛墩加土壤饷透气性．提高降搽率；埘添加衷面活性铷对酶解率影响不大，旦容易造成二次污染，故实际盛用中可以不予考虑。在实验得出的较优条件下，经过２０天降解后，土壤中荇湘簿降解率可达９３．６０／。
关键词：土壤；右油污染；自腐菌：生物降解Ⅱ
ＡｂＳｔｔａｃｔ
Ｌ＆ｒｇｏａｍｏｕｎｔ
ａｒｅｏｆａｒｅａｓ８ｒｏｔｌｎｄｏｉｌ—ｆｉｏｌｄｓｈａｖｅｂｏｏｎｐｏｌｌｕｔｅｄｔｏｓｅｒｉｏｕｓｌＹｂｙｗ｜ｒｉｃｈｏｉｌ．ＴｈｅｒｅｍａｎｙｍｅｔｈｏｄｓｄｅａｌＷｉｔｂｔｈｅ
ＬｓｏｉｌｐｏｌｌＵｔｉｏｎ．ｉＨｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｅｃｈｎｊｑｕｅｊｓ，ｉｄｏｔｙｕｓｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｊ
ＩｎｔｈｉｓＳｔｕｄｙ，ｔｈｅｗｈｉｔｅｒｏｔｈｌｇｈｃｆｆｉＣｉｅｕｃｙａｎｄｓａｆｅｔｙｆｕｎｇｉｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｇｒａｄｅｔｈｅｐｅｔｒｏｌｅｕｍｉｎｓｏｌｌ，
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ｆｕｎｇｉｃｕｌｔｉｖａｔ｛ｏｆｆ，ｗｂｉｃｈ｛ｓ［＇ｅｔｔｅｒｔｈａｎ｛｛ｑｕｉｄ
ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｍａｎｙｆａｃｔｏｒｓ
ａｓｃｕｔｔｉｖａｔ｛ｏｎ｛ｎｄｅｇｒａｄａｔ｛ｏｎｗｈｉｃｈａｆｆｅｃｔｅｄｏｆｏｉ１ｔｈｅｉＵｄｃｇｒａｄａｔＬｅａｃａｐａｂｉｌｌｔｙａｔｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｓｕｃｈ
Ｎｓｏｕｒｃｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｔｏｓｏｉ１，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｔｙｐｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ．ｓｕｒｉ＇ａｃＬａｎＬＳｏｆａｎｄｔｈｅ
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ａｉＳ１：１．ｔｈｅｏｉｌｉｅｖｅｒｙｄａｙ
ｃａｎｓｏｌｌ｛ｓｄｅｇｒａｄｅｄｏｒａｔｈｉｇｈＩｎｒａｔｅｂｙｓｔｉｒｒｉｎｇｓｏｌＩｓａｎｄａｓａｔｈｒｅｅｔｉｍｅｓｓｏｉｌｉｎｓｐｒｉｎｇ，ｓｕｍｍｅｒｔＯａｕｔｕｍｎ．ａｄｄｉｔｉｏｎ。ｒｅｇｕｔａｔｏｒａｄｊｕｓｔｓｏｌｌｉｍｐｒｏｖｅ
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ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｏｌｌ，ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｐｏｌｔｕｔｉｏｎ，＊ｈｉｔｅ—ｒｏｔｆｕｎｇｉ，ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎＩｌｌ
ｌ引言
土壤是自然界要素的重要组成之一，它是在岩石圈最外面的一层疏松的部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤是由围体、液体和气体三相共同组成豹多相体系，它们韵相对含量因时困地而晃。土壤具有两个重要的功能，一是土壤为农业牛产的基础，是人类牛活的一项极其宝贵的自然资源。二是土壤具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力。由于±壤环境的特殊物质组成、结构、空间位置，使得土壤具有环境的缓冲性、同化和净化性能。这些性能使土壤在稳定和保护人类生存环境中起者极为重要的作增。
土壤曾被认为其有无限抵抗人类活动干扰的能力。其实，土壤也是很脆弱又容易被人类活动所损害的环境要素。土壤环境一旦遭受污染便很难治理，其危害是深远的。土壤污染具有稳蔽性和滞后性。大气污染、水污染和废弃物污染等同题一般都比较直观，通过感官就能发现。瓶土壤污染则不同，它往往要通过对土壤样品进行分析化验和农作物的残留检测，甚至通过研究对人畜健康状况的影响才能确定。邋此，土壤污染从产生污染到出现淘题通常会滞后较长的时间。如日本的“痛痛病”经过了１０－２０年之后才被人们所认识。
右油是由上千种不同的有机化合物组成的极为复杂的混合物，不同地区生产的石油，组成不同，这主要取决于不同的形成条件和年龄等。石油中的元素以碳和氢为主，其中碳占８３－－８７％，氢占１１一１４％。含有少量硫（０．０６—８．０％）、氮（Ｏ．０２一１．７０％）和氧（Ｏ．０８一１．８２％）。石油中还含有极少量的金属元素，如镍、钒、铁、铜等。
石油污染土壤泛指原油和石油初加工产品（包括汽油、煤油、润滑油等）及各类油的分解产物所引起的污染。石油对土壤的污染主要是在勘探、开采、运输及储存过程中发生的。在石油勘探开发中，钻井、洗井、试油等作业中均产生一定的落地原油及含油污水。一次井喷造成的原油覆盖面积达３０００～４０００平方米。据调查，油田试油产生的落地油为１０－１５盹，回收率在９０％左右，井下作业按每口井每３年作业１次，每次产生落地油０．５～１．５跳，回收率为７０％左右，如果按生产１５年计算，则进入环境中的量为Ｏ．７５～２．２５吨／口井。
近年来，我国的石油污染土壤闯题在不断恶化，并因此导致了其他的环境问题，给国家带来了严重的经济损失。而且由于石油污染土壤，致使生物品质下降，进而危害了人类健康。随蓑人们环境意识的增强和生活水平的提高，国家和有关管理部门对石油污染土壤问题给予了高度豹重视。
在石油开采、运输、储存和炼制等过程中，每年约有上千万吨石油烃进入环境，其中，石油开采对土壤造成的污染最为严重。油田多处于盐碱地，这种区域生物多样性低，有时仅有一种或几种植物维持系统的存在，生产者和消费者处于平衡的关系，这样只有很少的物种维持的生态系统属于生态敏感脆弱系统。由于土壤被污染，植被不能生长，食物链被中断，整个生态系统被破坏，其结果是引起土地荒漠化。
油田周围大面积的土壤都受到严重的污染，石油对土壤的污染多集中在２０ｃｍ左右豹表层，这是嚣为石油密度比较小（８２９－８９６Ｋｇ／岔），粘着力强且乳化能力低。
岛腐蕾簿躺石油污染土壤的研究
石油在土壤中与土粒粘连，影确土壤的通透性，箍土壤表层常常是植物根系最发达的区域，所以石油对主壤的污染程度直接影响到植物酶生长情况。石油对土壤的捞染使桩物遭受两方蕊的危害：其一，焉油粘着在植物豹根表亟，阻碍掇系的气体交换及矿翡质的瑷牧，引起辗系腐烂，造成植株死亡；英二，出于土壤污染，导致石漓熬某些成分在植椽傣内穗豢，著进入食物链，进丽敖害人类健康。我国太港、太密、ｊ蓬聪、妊邱缀瓣中懿强黢瘟骢苯筹蓖分箍势１．掩、０、３３、０、辅、Ｏ。２４Ｉ≯Ｐｍａ鼍
器溜污染盼±壤在鸯然条件下降解缓慢，长选数十年之久。在其自然臀解街过程中，被石油污染船土壤又成为新的污染源，通过地表径流及重力作用侵蚀污染遗裹求和地下水。原油渗入土壤使±壤毳隙度交小，质地板结。毒害土壤中的生裙。
为了消除矗油污染，科学工作者正在进行广泛研究，寻求安全、可靠、经济有效靛治理方法。近年来各辔普遍采孀的治瑾方法有：热整理（焚烧法）、物理及穆理纯学处理＜洗涤法）耜生物处理（生物修复技术）。“２。
１．１耪理治理技术
１．１．ｔ挖掘填埋法
挖掘填堙法是最为常见翦物理治理法，该方法是将受污染的土壤甩人工挖掘前方法将箕运走，送班指定地点填埋，以达戮清赊污染物酶甚的。这种方法显然未鼗从真正意义上达狲清除污染物翦羁的，只不过是将污染物进：｝ｊ：了一次转移，且费用高，但对一些个别有害翦物质韵清除，采用这种方法还是可行的“１。
１．１．２通风去污法
最近凡十年来，对于有机糖的污染清除，发展了这种方法。其原理在于当液体污染物渣漏后，将在土壤中产生横翔或纵向的迁移，最葳留存在地下水界面之上豹土壤莉毛细管之同。由于育机烃类有着较高的挥发性，因此可采用在受污染地区打几口井引发空气流经污染土壤区，使污染物加速挥发而被清除。
１．２化学治理技术
１．２．１化学焚化法
化学焚化法也是最为常用的有机污染土壤的治理方法，该法系利甩有机物在高温下易分解的特点，在高温下焚烧以达到去除污染的目的，该方法虽然能够完全地分解污染物，但在去除污染的同时，土壤的理化性质也遭到破坏１５１０
１．２．２化学溶剂清洗法
化学溶裁清洗法是指用一定酶化学溶莉清洗被有机物污染的土壤，将有机物从土壤中洗脱下来，欣丽达到去豫污染物的方法。但是，此方法容易造成二次污染，厨时，治理成本也较高。２
ｔ．２．３表面活性剂清洗法
由于表面活性剐能增强有机化台物的亲水性和生物可科用性，因而被广泛应用于土壤及地下水有机物污染韵化学和生物治理中。但是，此方法容易造成二次污染。１，２．４光化学降解法
光化学降解法与传统法相比具有高效和污染物降解完全等优点，目前光催傀降解主要甩于水污染柏治理上，光降解用于土壤污染的治理主要集中在农药晌降解研究上，因为农药的光降解是衡量农药毒害残留性的一个重要指标。目前国内这方面的工作傲的比较多，主要集中在降解动力学和降解机理的研究上。
１．３生物修复技术
生物技术治理石油污染土壤具有安全、经济、高效、无二次污染、不需大型设备、操作简单等特点，近年来研究秘用较快‘６１。第二章将详细介绍有关生物修复技术的基本原理和方法以及石油污染土壤的生物修复技术原理和方法。
松原油田地处我省西部，大部分为盐碱地，属生态敏感脆弱地区，由于石油污染致使周边环境严重恶化。加强石油污染土壤的生物补救技术的研究，从而实施科学有效韵治理，减少±壤荒漠化，将为我省生态省建设做出卓有成效的贡献。
本文将着重研究肉石油污染土壤中接种特效菌一白腐菌，分别采用固体培养及液体培养方法制备菌种，同时探讨接种量、ｃ／Ｎ比、Ｎ种类、温度、土壤调节刹及表面活性剂等禺素对降解土壤中石油效率的影响。选出较好条件，进行重复实验，计算处理成本。
２生物修复技术概述
２．ｔ生物修复的研究领域及基本定义
来自农田耕种、工厂废弃化学物质堆放、事故性排放、污泥处置等的大量合成有机物进入土壤。造成土壤环境及地下水的污染。自然条件下，土壤中存在着丰富的微生物种群，具有分解污染物质、净化环境的能力，这种净化过程实际上就是生物修复。但通常这类净化反应速度较慢。生物修复并不是新概念，但９０年代以来，由于污染问题的日益突出及各国环境标准不断严格化的发展趋势，使人们对污染场地生物修复技术给予了很多关注。
固体废物堆埋场、污水处理厂、油库、地下输送管路以及海洋运输油轮的泄漏对土壤、地下水以及海岸的污染正日益受到关注。一些环境生物技术工作者开始努力寻找途径，以通过使用微生物学、分子生态学、化学和环境工程学的现代手段来降低环境污染。
目前生物修复比较被大家共同接受的基本定义为：生物修复是生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程。在大多数的环境中存在着许多土著微生物进行的自然净化过程，但该过程的速度很慢，其原因是溶解氧（或其他电子受体）和营养盐的缺乏，而另一个限制因子是有效微生物常常生长较为缓慢。为了快速去除污染物，常常采取许多强化措施，例如提供电子受体，添加Ｎ、Ｐ等营养盐以及接种培养的高效微生物，表面活性剂也常被用来提高生物可利用性。生物修复的目的是将有机污染物的浓度降低到低于检测限或低于环保部门规定的浓度，这项技术正被用于清除土壤、地下水、废水、污泥、工业废料及气体中的污染物，这些污染物包括石化产品、多环芳烃、卤代烷烃、卤代芳烃等。金属虽然不能被生物降解，但生物修复可以利用微生物将其转移或降低其毒性。如美国专羊｜Ｉ报道生物补救技术可以应用于ｃｒ（Ⅵ）污染的土壤或地下水”“３，及化学物质泄露所造成的土壤污染ｍ。
２．２生物修复的基本原理、分类、前提条件及优点
２．２．１生物修复的基本原理
生物修复的原理是微生物利用有机污染物作为碳源进行同化降解，使其最终完全矿化，转变为无害的无枫物质（ｃ（ｂ和Ｈ：Ｏ）的过程。降解效率可以通过改变土壤理化条件（包括温度、湿度、ｐＨ、供氧量及营养添加等）来完成。也可接种特殊驯化与构建的工程微生物提高降解效率。
２．２．２生物修复的分类
剐目前为止，生物修复技术的种类有很多，但大致可分为原位（ｉｎｓｉｔｕ）和异位（ｅｘｓｉｔｕ）两类。
原位生物修复不需将土壤挖走或将地下水抽至地面上处理，其费用较低但较难４
严格控制。异位生物修复则需要将污染物质通过某种途径从污染现场运走，这种运输可能会增加费用，但处理过程中便于对修复过程进行控制。
２．２。３生物修复的前提条件及优点
２、２．３，１生物修复的前提条件
（１）具有代谢活性的微生物必须存在；
（２）这些微生物在降解化合物时必须达到相当大的速率，并且能够将化合物浓度降低到符合环保标准；
（３）这些微生物在修复过程中生成韵产物必须没有毒性；
（４）污染场地必须不含对降解菌种有抑制作用的物质，否则需要先行稀释或将该抑制荆无害化；
（５）目标化合物必须能够被微生物利用；
（６）污染场地或生物反应器的条件必须有剃于微生物生长或保持活性，例如，充分提供营养盐、晚或其他屯子受体、适宜的湿度、温度，如果污染物能够披共代谢的话，还要提供生长所需的合适碳源与能源：
（７）技术费用必须尽可能低，至少低于同样可以消除该污染物的其他技术。以上各项前提条件都十分重要，达不到其中任何一项都会使生物降解无法进行，从而达不到生物修复的目的。
２．２．３．２生物修复的优点
（１）费用低。如污染土壤生化治理费用约为焚烧处理的ｌ／２～ｌ／３。
（２）处理效果好，经过生化处理，污染物残留量可达到很低水平。
（３）对环境影响低，无二次污染，生化治理最终产物为ｅ０。、水和脂肪酸，对人类无害。
（４）可以就地治理，避免了运输过程的二次污染，节约了处理费用。
（５）不破坏植物生长所需要的土壤环境。
它的最大特点是可以对大面积的污染环境进行治理，目前所处理的对象主要是石油污染及农田农药污染。例如由于油船失事泄漏大量石油污染海面，通常就采用生物修复技术，最成功的例子是对阏拉斯加海岸石油污染舶生物修复，经处理后，使得近百公里海岸的环境得到改善。
２．３生物修复方式
目前多种工程处理系统对±壤中有机污染物的生物修复都是很有效的。生物修复系统的选择必须以污染物的物理、化学、生物的特性、场地的限制、清除标准和国家或地方允许的条件为基础。
２．３．ｔ土地耕作法土地耕作法广泛应用于石油产品和各种液体和固体废弃物的处理。土地耕作法
自腐菌晦餐石油污染±壤的研究
对于去除石油烃很有效，它能使总石油烃（ＴＰＨ）含量降低到１．０００ｍｇ／ｋｇ以下。修复到ｌＯＯｍｇ／ｋｇ则需要更长的处理时问以及增加微生物、表面活性莉和频繁的土壤旋耕和秘耕。这种方法存在的问题是，挥发往有机物会造成空气污染，难降解物质的缓慢积累会增加土壤的毒性。
总的来说，土地耕作法的费用要比其他处理技术耍低。一般在￥１５～５０／ｍ’之间。承载石油土壤的处理时闻从２～６个月不等。夏季的处理效率很高，而秋冬两季段为土壤温度下降石酒烃含量忍乎没有侍么减少。土遮耕作法的人力需求也很低。但是其后处理区的建设，承载石油土壤的铺展，定期的旋耕，土壤偶尔的翻耕以及取样都是必要的。
２．３．２生物堆放
生物堆放技术是同样利用微生物对石油产品降解的另一种技术，它是土壤耕作法的一种改进形式。生物堆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。促进微生物生长。生物堆也包括一个喷灌和滴灌系统来最优诧土壤湿度和处理效率。和±壤耕作法不同的是生物堆释放的易挥发性气体很少，因为周嗣的空气传送到生物堆中，回收的气体己被处理‘１０１。Ｓｔｅｆａｎｔｆｆ报道用该方法在工业规模处理受烃类污染的土壤，９０ｄ内能将污染严重的上壤中的烃去除９０％。该技术的处理时间在ｌ～４个月不等。处理费用在￥２０～７０／ｍ３之间。
２．３．３土壤堆肥法
土壤堆肥法是一种和土地耕作法相似的生物修复过程。但是它加入了土壤调理剂以提供微生物生长和石油生物降解的能量。这个过程对去除含高浓度不稳定固体的有杌化合物是最有效韵。加入的物质或调理剂可以是干革、树时、木屑、麦秆或肥料。加入土壤调理剂是为了提高土壤的渗透性，增擒氧的传输，改善土壤质地，以及为快速建立一个大的微生物种群提供能源。微生物既消耗土壤讽理剂又消耗石油产品。ＧｉａｎＧｕｐｔａ和ＪｉａｎｍｅｉＴａ对汽油污染土壤堆肥处理的研究表明，动物粪草（ｐｏｌｔｒｙｌｉｔｒｅｒ）中存在大量能降解石油烃的微生物。它既能提供无机、有机营养物质，又能起到接种的作用。
和土壤耕作法或生物堆放技术相比土壤堆肥法可以减少承载石油土壤的生物修复处理时问。处理时问是卜一４个月。处理费用约￥２０～８０／ｍ３，比土壤耕作法略高一点，主要归咎于土壤改善、混合和处理的费用。
２．３．４原位生物法
避年来用原位生物修复技术来处理承载石油土壤有所增加。原位生物修复通常允许污染区的商业运转照常进行，比如加油站。一般污染土壤不经搅动，在原位进行处理。该过程的实用性取决于土壤的水利渗透性，烃污染物的污染浓度，土壤温度，土壤营养水平，土著微生物菌群和清除标准。原位生物处理要求循环通风和加水以携带氧、添加营养、微生物和其他石油降解所需要的添加剂，最常用的添加氧的方法包括：曝气重新注入抽提的地下水，土壤通风和加入过氧化氢。由于氧气交换的需要，该法适于渗透性好的不饱和土壤的治理。６
自腐菌降解石油污染土壤的研究
原位处理需要６个月至数年不等，主要取决予污染程度和清除标准。该技术的处理费用约为￥３０１００／ｍ３。
２．３．５生物泥浆法
生物泥浆法是最灵活的方法，可以提供最大程度的控制，产生最理想的条件。它实质上是土壤耕作法和堆肥法的重新构造，他们在微生物相互作用和污染物降解途径方面是相同的，只是生物泥浆法增强了营养物、电子受体及其它添加物的效力，因面往往能达到最高的降解率和降解效率。生物泥浆反应器工作的典型流程是：土壤挖出后进行预筛，筛去大块部分，然后将士壤分散于水中（一般２０％～５０％质量百分浓度）送入生物反应器，生物反应器可在好氧或厌氧条件下运转。当需氧对，经喷嘴导入氧气或压缩空气．或通过Ｈ。０２产生，达到处理目的后，将土壤排出脱水。
从各种处理方法的效果和经济效益及环境效益分析中，我们不难发现石油污染土壤的生物修复技术具有独特的优势。
２．４石油污染土壤韵生物补救
２．４．１概述
土壤除遭受重金属的污染外，更多的是来自有毒有机废物的污染。这些污染物包括农药、石油及其产品、垃圾渗透液、固体废弃物及其溶解液体等。鉴于这些问题的严重性，一些发达图家已经制定了土地处理计划。专家们普遍认为，微生物工程在这方面具有不可估计韵应用价值。
土壤中的微生物具有范禺很宽豹代谢活性，因此消除污染物的一个简单方法就是将污染物或含这些污染物的物质加入到土壤中去，依靠土壤中的土著微生物群落降解。这种方法被称为土壤污染的生物补救，又叫做土地处理（１ａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ或
ｆａｒｍｉｎｇ）。炼油厂用该法处理石油类废物已有许多年，该方法也适用于因石油或烃类泄漏面污染的土壤１５１ｌａｎｄ
２．４．２±壤中石油污染物的转化机理
石油污染物进入土壤之后，将发生一系列物理、化学和生物的自然净化过程，这些过程的作用在轻微污染时体现得比较明显：但当污染物浓度较高时，只依靠自然净化很难达到理想的处理效果。这时我们可以对自然净化过程中各关键环节进行人为的控制，从而达到加速土壤石油污染净化的目的。图２一Ｉ财出了自然条件下土壤中石油污染物迁移转化的几类主要过程。以及在这些过程中，可以通过人为活动对其产生促进作用的各个环节ｎＩＪ。
石油产品的碳分布从气体到液体到固体，如气悉的甲烷、液态的苯和固态的沥青等几种不同形态的物质。在自然条件下，这些物质均可被生物降解，但能被生物降解的程度和速度却相差较大。一般的石油化学物质按照下列方式被降解。
石油产品＋微生物＋ｏ。＋营养元素一ｃｏ。＋＂２０＋副产品＋微生物细胞生物量
石油中豹主要化学物质是烷烃、烷基芳香烃和芳香烃。碳元素在１０一１２之间的烷烃、烷基芳香烃和芳香烃是环境毒性最低的石油化学物质（ｃ。一ｃ。），也都是可生物ｆ绎解的，而碳元素在５－６之阊的石油化学物质（ｃ５一＆）在低浓度下可由微生物缓７
慢降解，碳元素在１－４之间的石油化学物质（ｃ，一ｃ４）也是可以生物降解的，但只能
是一些特殊的专门的降解菌才能降解。碳元素在２２队上的烷烃、烷基芳香烃和芳香
烃石油化学物质的水溶性极低，这些物质在一般生物的生理活动的温度范围内是固
体状态，嚣此，生物转化非常难。
图２－１土壤中石油的迁移转化过程
Ｆｊ９２一】ＴｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｅｎｃｅｐＴＯＣｅＳＳｏｆｏｉｌｉｎｓｏｉｌ
烃链上的分支链结构会使得其生物降解速率大大降低，芳香烃化合物的生物降
解速率也远低于烷烃类物质。环状烷烃需要有两种或两种以上的微生物的协同作用
才能降解。碳元素为ｌＯ（Ｃ。）及ｌＯ以下的环状烷烃具有生物毒性。土壤微生物可
以对大量的石油化学物质进行降解，～些主要的化学物质如表２－Ｉ。
表２－１可经微生物转化的有机化学物质名称（Ｅｒ幢ｌｅｒｔ等，１９９２）
酵豢
醛类
饱和脂环类化合物
不饱和脂环类优合物杂环芳香烃叠氮化物氨基甲酸酯羧酸
缩合芳香烃
＝硫代氨基甲酸酯
酯类
醚类糖营卤化物杂环化含物羟胺酮类内酰胺类内酯类氮化合物亚硝基胺有机砷有机汞有机硫季胺化台物亚硫化物硫化物硫代酰胺硫羟酸酸硫羟类尿素酰胺类胺类简单取代基芳香化台物
一般的烷烃可以通过单一末端氧化、双末端氧化或ｕ一氧化途径降解（图２—２）。
烷烃（ｎ个碳）的分解通常从一个末端的氧化形成醇开始，然后继续氧化形成醛和
羧酸，羧酸经过璺一氧化形成乙酸乙酰辅酶Ａ，羧酸链不断减短，形成两个碳的乙酸。
乙酸从烷烃链上分离，经中心代谢途径分解为ｃｏ。。支链的存在会增加微生物氧化降
解的阻力，带支链的烷烃的降解可以通过。一氧化、ｍ一氧化或６一碱基去除途径进行。ｇ
亚末端氧化
末端氧化
Ｃｔ－１３ＣＨ２（ＣＨ２）ⅡＣＨ（ｏＨ）ＣＨ３
山
古
山
专ＣＨ３ＣＨ２（ＣＨ２）。ＣＯＣＩ－１３七ＣＵ３Ｃ＂２（ＣＨ２）ｄＣＦｔ２ＣＯＣＩｔ３．七ＣＨ，ＣＩｋ（ＣＨ２）ｍｔＣＨ２０Ｈ＋ＨＯＯＣＣＨ，
：‘ｒ—ｍ一氧化上
０
上／’
圈２’２烷烃好氧代谢途径
Ｆｉｅ，２－２Ｔｈｅａｅｒｏｂｉｃｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｌｋａｎｅｅｓ
苯及烷基苯是石油污染物质中的重要成分之一，如苯、甲基苯、乙基苯和二甲
基苯（ＢＴＥＸ），是石油污染物质的典型代表。芳香化合物的有氧代谢必须有分子氧的
参与，同时需要加氧酶的催化。单加氧酶和双加氧酶分别催化不同的反应途径，使
苯环开裂，形成容易降解的直链烃。一般而言，真核细胞（真菌等）微生物是利用
单加氧酶将分子氧中的一个氧原子引入芳香烃中，而原核细胞生物（细菌）则常常
利用双加氧酶，将分子氧中的两个氧原子化合至芳香化合物中。
单加氧酶将氧原子导入芳香环中，形成中间产物环氧化物，中间产物通过水合
作用形成水合中间产物——反式一二羟基－１，２一二水合物，然后再转化为反式一二羟
基化合物。双加氧酶催化，将氧导入芳香环中，其初级代谢产物为顺式一二羟基二醇，
这是中间产物，然后再转化形成邻苯二酚。单加氧酶和双加氧酶的两条不同的降解
途径都经过邻苯二酚这个环节。邻苯二酚再通过邻位或间位途径形成三羧酸循环的
中间产物。
甲基苯、二甲基苯以及乙基苯等其它烷基苯，在微生物的氧化下生成顺式一二羟
基二醇，在好氧条件下，微生物的氧化可以有两条途径。一种是苯环上相邻位被羟
基化，丽形成烷基邻苯二酚，然后再被氧化开环。另一种是取代基上发生氧化，形
成芳香醇类，再经过进一步氧化，直至苯环的开裂。氧化是发生在苯环上，还是发生在取代基上，取决于微生物种类。在烷基取代苯中，甲基苯是最基本的，也是污
染物质中最常见的种类。在生物氧化过程中，甲基被氧化，可以形成苯乙醇、苯乙
酰、苯甲酸及邻苯二酚等。当取代基为乙基、丙烷基、异丙烷基、丁烷基或异丁烷
基时，发生在取代基上的氧化与甲基苯的甲基氧化类似，取代基的末端甲基被氧化，
直至苯核被氧化。当取代基部分的烷基烃链长度增加，使取代基部分的分子量更大
时，或者超过苯核时，微生物在氧化过程中，则将苯环当作烷烃链上的取代基，整
个化合物便成为了苯基烷烃，其氧化反应是从烷烃的末端开始，形成苯基烷酸，髓
后再发生一系列反应，直至苯环被氧化开环。
苯、甲基苯等一些石油污染物质进入到水体环境中，这类物质在水中的溶解量
可达１００ｍｇ／Ｌ左右。这类物质在好氧条件下被氧化所需的氧的量是污染物本身质量
的２倍左右，例如１０ｍｇ／Ｌ的污染物含量被氧化至少要消耗２０１０ｍｇ／Ｌ的氧。在一般
的水体环境中，没有足够的氧供给，特别是地下水环境中更加缺少氧气供应。因此，
该类物质常常会在缺氧或厌氧环境下，发生厌氧降解。芳香烃化合物在厌氧环境下
发生生物降解的过程要比好氧环境下的降解缓慢得多，特别是降解的起动时间要很
长‘１２，。
２．４．３生物修复操作方法
２．４．３。１接种合适的微生物以降解污染物
用于生物修复的微生物，可以是该环境中原有的微生物，称为土著微生物。孟
庆云等人从华北油田韵石油污染土壤中分离出了能降解石油韵微生物，试验结果表
明该微生物有较好的降解石油及石油制品的能力ｃ１３１。
如果在污染谜域内韵土著微生物不能有效地降解污染物，就必须人为接种各种
可降解污染物的微生物。这些微生物可以是从天然样品中筛选的，也可以是通过基
因工程改造的。７０年代，Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｙ等将三个降解不同烃类的质粒转移到铜绿假单
胞菌，所得菌株可同时降解直链烷烃和轻质芳香烃‘１４１在应用接种微生物之后，同
时要改善污染区域的环境条件，以保证所接种的微生物的生长繁殖，充分发挥它们
的降解污染物的代谢作用，以达到对污染区域的生物修复的目的。
２．４．３．２环境条件的修饰
对石油污染土壤进行生物修复时，只有提供充分的氧气、适当的水份以及合适
的营养条件，石油才能迅速地降解。
其中，环境条件的改善通常包括：
（ｔ）通气或通过土壤翻耕等方法以保证氧的供应量。
（２）适量补充矿物营养物质，特别是氮和磷元素，以促进微生物的生长及提高
它们的降解代谢速度。目前已针对生物修复之用途，开发了各种营养添加莉。
（３）水的活性调节，包括含水量的调节。
（４）调节环境ｐＨ条件。微生物的代谢活动都有一个最适宜的ｐＨ范围，因此
要把环境的ｐＨ条件调整到适合微生物充分发挥作用的范围。
（５）通过添加Ｈ２０２等电子受体，调节环境的氧化还原电位。
添加合适的表面活性剂可以提高烃类污染土壤及水的生物修复效率，如某些金ｌＯ
属螫合物等‘１５。１力。
２．４．４土壤污染的生物补救技术要点
２．４．４．１碳源与营养盐
一般而言，污染物中碳源已经比较充分，足以维持土壤中大量生物量的生存，
但土壤中的Ｎ、Ｐ或其他无桃营养盐可能比较缺乏，所以必须另外添加Ｎ、Ｐ等无
机物，或者使用商业肥料。添加台适的营养盐有助于多环芳烃污染土壤的生物修复。
２．４．４．２氧
随着外加碳源的增加，微生物群落生长增加，对氧的需求也随之增长，而且土
壤上层空气中的氧扩散进入土壤的速度较慢，不足以维持降解过程中起重要作用的
好氧菌的生存。困此，通常需要以某种方法翻动土壤，比如简单耕犁或彻底翻动。
在石油污染土壤的微生物处理中，进行通气处理，可以明显提高微生物对烃类化合
物韵去豫效果。加快石油污染土壤的清洁速度。
２．４．４．３湿度
湿度也是限制微生物迅速转化的因素，因为表层土壤常常被风干，所以必须添
加一定量的水分以保持适宜的湿度。
２．４．４．４温度
土壤中的生物修复还受到一年中季节、气温的影瞎，微生物菌落保持迅速生长
和良好活性需要一个相对适宜的温度范围，较冷的天气生物降解不易进行。
２．４．４．５ｐＨ值
土壤ｐＨ值的变化也影响微生物灼活性。Ｂｏｒｇｎ等认为ｐＨ为６￣７．５最适，Ｆｕｓｅ），
等认为ｐＨ为４对降解有秘。ｐＨ值的作用，部分在于它对土壤营养状况的影响。一
般认为，低的ｐＨ值会影响氮的转化，当ｐＨ稍高于中性时，对硝化作用及氮的进一
步转化均有利，丽磷的有效性在ｐＨ为６－８对较高“８４１。
２．４．５土壤污染的生物补救的工程要求
在上地生物修复技术中。对工程方面有较高的要求，包括提供水与营养物的搅
拌系统、土壤底层的衬底和渗滤液的收集装置，我们称之为糊备床反应器（Ｐｒｅｐａｒｅｄ
ｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ）。‘２６’
反应床的衬底既可用粘土也可用合成材料。这些反应器的处理对象通常为多环
芳烃、ＢＴＥＸ（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）或上述两种的混合物。采用衬底和渗滤
液收集装置的原因是考虑到传统的土地处理中，地下水可能会受到来自渗滤液中微
生物转化产生的污染物的污染。在许多实例中，埋在地下的管道放在衬底上面，以
收集渗滤液，管道以上铺沙子以便于渗滤和最终收集。渗滤液刚通过附近的另一生物反应器进一步处理。水和营养物由置于反应床上端的喷头供给。当处理对象中有
挥发性毒害物时还必须将处理体系用塑料棚隔离。
±壤污染的生物褂救也可用ｆ被污染水的生物修复。例如对用杂酚油处理术材
后产生的废水，具体方法是将其置于聚乙烯衬底上，处理体系也包括渗滤液收集装
置。处理１年以后发现，６０％的可萃取烷烃，９５％以上的２和３环芳烃，７０％以上
的４和５环芳烃被去除，而且这一降解过程主要是在温度比较温暖的前９０天发生的。
２．５自腐真菌降解有机物的机理
白腐真菌的生物学特性２．５．ｔ
木腐真菌寄生或腐生在术材上，能释放降解性酶降解木质素、纤维素，侵入木
质细胞腔内获得营养，导致木材腐朽，成为海棉状团块，根据腐朽后团块颜色分为
自腐真菌和褐腐真菌。木材褐腐真菌分解木材纤维素和半纤维素，剩下木质素，导
致木材腐朽成褐色，多为子囊菌纲。自腐真菌分解木质素而搿下纤维素，导致本材
呈白色，多为担子菌纲，多数多孔菌、伞菌都属于这一类型，自腐真菌菌丝体为多
核，少有隔膜，无锁状联合。多核的分生胞子常为异核，担孢子却是同核体。存在
同宗配合和异宗配合两类交配系统。
白腐真菌的分布广泛，无论山林、储木场，凡是有木材存放和使用的地方，几
乎都有本材腐朽菌的发生Ｈ，。
２．５．２白腐真菌降解有机物的机理
自腐真菌对污染物的降解非常复杂，是生物学机制和一般化学过程的有机结合，
主要是细胞外的氧化过程。当自腐真菌被引入被污染系统中后，由于生物具有的刺
激度营养限制做出应答反应，形成一套酶系统。
首先是细胞内的葡萄糖酶和细胞外的乙醛氧化酶在分子氧的参与下氧化污染物
并形成Ｈ。０。，激活过氧化物酶而启动酶的催化循环。接下来分泌到细胞外的木质素
过氧化物酶１．ｉＰ和过氧化物酶艟ｎＰ以Ｈ。０２为初始底物进行催化氧化，其中非酚类芳
香化合物依赖于ＬｉＰ，而酚类、胺类及染料等依赖于ＭｎＰ。这是一个以自由基为基础
的链反应过程，这种自由基反应是高度非特异性和无立体选择性的，使得自腐真菌
与降解对象之间并非是像酶与底物那样的一一对应关系，故污染物的降解呈现广谱
特征。另外还有漆酶、还原酶、甲基化酶、蛋白酶等参与反应，这些酶一起组成了
甲基酶系统的主体。在这个催化氧化循环中，有一些发生的反应如酚类化合物的甲
基化、依赖于细胞膜的化舍物还原等对有毒物质如氯酚起到了解毒作用‘２”。
２．５．３ＬｉＰ的催化机理
Ｉ廖盼许多性质与ＨＲＰ（辣根过氧化物酶）椐似，ＬｉＰ与ＨＲＰ—样也有五种氧化状态，
自然界态的ＬｉＰ含有高自旋Ｆｅ（ｍ），被Ｈ＿Ｄ２氧化失去两个电子形成Ｌ伊ｌ，ＬｉＰＩ经单电子
还原形成ＬｉＰｌＩ，再经过一次单电子还原到ＬｉＰ自然状态，完成鳇化循环。
２．５．４ＭｎＰ的催化枕理
ＭｎＰ也是一种血红素辅酶的过氧化物酶，在Ｍｎ（Ｂ）和Ｈ２０２存在时，它也能够氧化酚类化合物，Ｍ《ＩＩ）被Ｈ２０２氧化成Ｍｎ（ｍ），Ｍｎ（ｍ）反过来又氧化酚类化合物，
自腐菌降解石油污染土壤的研究
并保护／ｖｌｎＰ不受反应活性自由基的破坏。／ＶｌｎＰ迩可以在Ｍ．ＯＩ）以及脂肪酸存在肘
发生从萃环上夺取氢质子的反应，即脂肪酸氧化途径¨匕
２．５．５ＬｊＰ和ＭｎＰ催化机制的相似性
由于ＬｉＰ和№Ｐ高的氧化还原电位，它们可以氧化其它过氧化物酶不容易氧化
的底物。与其它过氧化物酶相比，ＬｉＰ和‰Ｐ的氧化还原电位更高。ＬｉＰ的Ｆｅ３’／Ｆｅ２’
偶联氧化还原电位是一１４０ｍｙ，ＭｎＰ的Ｆｅ”／Ｆｅ２＋偶联电位是一９０Ⅲｖ．其值高于辣根过
氧化物酶（一２７０ｍｖ）和细胞色素Ｃ过氧化物酶（一１９５ｍｙ）。Ｆｅ”／Ｆｅ“较高氧化还
原电位提示这种菌的过氧化物酶的血红素活性中心更缺电子，进而提示ＬｉＰ和ＭｎＰ
化合物Ｉ或ＩＩ中间产物更缺电了，因此具有较高的氧化还原电位。较高的还原电位
可以使它们氧化较高氧化还原电位的底物。这些特性在生物修复中将十分有用，因
为它们可以降解具有较高氧化还原电位的难降解分子。
２。５．６自腐真菌用于环境治理的优势
白腐真菌用于环境治理具有其他生物特别是细菌所不具备的优势：
（１）细菌在一定底物浓度诱导下才能合成所需的降解酶，所以不能降解低浓度
的有机污染物并只能将污染物降至有限水平。白腐真菌的降解酶的诱导与被降解底
物的有无及多少无关，它是靠营养限制来启动降解过程的。这样白腐真菌既能降解
环境中低浓度污染物，又能将其降到几乎测不出的水平。
细菌对化学物质的降解多属酶促转化，因此，降解遵循的
是米氏动力学。所以细菌必须考虑各种降解酶对污染物的Ｋｍ值。而细菌对降解的异
生物质从奉质上是排斥的、低亲和的，这导致其降解过程的不榴底性或不充分性。
相反，自腐真菌是通过自由基过程实现化学转化的，化合物降解遵循的一般是准一
级动力学。催化启动初始化氧化反应的酶对底物无真正意义上的Ｋｍ值，有利于氧化
产物的形成，意味着白腐真菌能降解低浓度污染物并将污染物降至近于零的水平。
白腐真菌能产生自由基，氧化其他微生物的蛋白质、ＤＮＡ、导
致它们死亡，还能利用质膜上的氧化还原系统，调节所处环境的ｐＨ值，抑制其他微
生物的生长，保持竞争优势。
自腐真菌降解酶系统存在予细胞外，产生非常强的高效氧
化剂，有毒污染物也不必进入细胞内代谢，从而避免对细胞的毒害。
（５）降解底物的非专一性：因为污染物在环境中多以混合方式存在，所以降解
污染物通常需要多种微生物合作。白腐真菌不仅能降解各种结构不同的化学物质，
甚至连杂酚油、氯代烃类化合物这样的混合污染物也能完全矿化。
（６）适应固、液两种体系：大部分微生物仪适于可溶性底物的处理，而许多污
染物不溶于水，可生化性极差。自腐真菌能在固体、液体基质中生长，能利用不溶
于水的基质，可应用于土壤修复与水污染治理。
（７）对营养物的要求不高，能利用木屑、木片、农业废夯物等廉价营养源进行
大量培养。
白腐真菌的特殊降解功髓表现出高效、低耗、广谱、适用性强等特点，有别于一般
生物，在异生物质降解应用中具有很高的价值。但是，因为白腐真菌的一些特殊生理生化特性尚未被认识清楚，使其直接大规模应用于实际废水处理、土地处理还有一定距离。（４）细胞外降解：（３）竞争优势：（２）动力学优势：
３实验材料及方法
３．１仪器与试齐ｌＪ
３．１．１仪器
表３－Ｉ实验仪器设备一览表
！些塑：！！坠竺受！塑竺垡熊｜竺竺！型竺
序号名称型号厂家
３．１．２试剂
琼脂生化试剂，天津市珠江卫生材料厂：
葡萄糖分析纯，天津市大茂化学试剂厂：
磷酸二氢钾分析纯，开原市化学试剂厂；
硫酸镁分析纯，沈阳市试莉三厂；
ＶＢｌ药剂，吉林市康达制药厂；
硝酸钾分析纯，北京红星化工厂；
硝酸铵分析纯，天津市苏庄化学试剂厂；
硫酸铵分析纯，天津市北辰马华跃化学试剂厂：
氯仿分析纯，天津市北方化玻购销中心。
３．２菌种培养
３。２．Ｉ菌种来源
中科院微生物研究所菌种保藏中心。名称：自腐真菌。
３．２．２斜面培养
挑取少部分购置的菌种在已灭菌（１２ｌ℃下灭菌２０ｍｉｎ）的斜面培养基（马铃薯
培养基，见表４－２）上划线培养，于恒温培养箱中３０’Ｃ下培养７２ｈ。１４
表３－２马铃薯固体培养基
Ｔａｂｌｅ３－２Ｐｏｔａｔｏｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍ
组分
马铃薯
磷酸二氢钾
硫酸镁
维生素Ｂｌ
琼脂含量（ｇ／１０００ｍ１）２００３１．５０．２５ｌＯ
３．２．３平板培养
向１５ｃｍ培养皿中倒入马铃薯培养基约１０ｍｌ，凝固后，划线接种，于恒温培养
箱中３０℃下培养７２ｈ。
３．２．４液体培养
将已长满菌的培养皿用接种铲切取ｌｃｍ×ｌｃｍ的培养基块，接种到２５０ｍｌ的三
角瓶中，加入１００ｍｌ马铃薯液体培养基（见表４—３），放入气浴恒温振荡器中，３０＂Ｃ
下培养７２ｈ。
表３－３马铃薯液体培养基
Ｔａｂｌｅ３—３Ｐｏｔａｔｏｌｉｑｕｉｄｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｔｍａ
组分
马铃薯
磷酸二氧钾
硫酸镁
维生素Ｂ１含量（ｇ／１０００Ｍ）２００３１．５Ｏ．２５
３。２．５固体培养
将木屑与液体培养基混合，（体积比为４：１）装入罐头瓶中，用双层牛皮纸封
口，放入灭菌锅中在１２１＂６：下灭菌ｌｈ，取出冷却至室温，用平板培养菌种ｌｃｍＸ２ｃｍ５—６
块接种，３０＂Ｃ下培养１５天，菌丝长满整个瓶体，待用。
３。３土壤含油量的测定
３．３．１土壤来源
松原油田井架附近集油池内油土。
３．３．２土壤含油量测定
称取鲜土样１０９（视含油量而定），用硫酸镁脱水后在索氏提取器中，于７５。Ｃ用氯仿回流５ｈ，然后回收氯仿，残留物于７０＂（２烘箱中恒温ｌｈ，记录蒸发瓶增加的重
白腐菌降解石油污染土壤的研究
量Ｇ（ｇ）。同时，取油田附近未被石油污染的土，用同样方法，用氯仿提取后，记录
蒸发瓶增加的重量Ｇｏ（ｇ），【（Ｇ－Ｇｏ）／１０】×１００％即为土壤中的含油率，以％或ｐｐｍ表
不。
测定结果为：集油池中土壤含油率为４ｌ％，即４ｌ万ｐｐｍ。由于集油池中土壤
含油率太高，微生物无法生长且集油池面积不是很大（约２０一３０ｍ２），可以通过魏
耕及机械作业，将集油池土壤与周围油含量较低的土壤混合成适宜浓度后，再进行
生物降解。
根据探索实验结果，配制含油率为６０００ｐｐｍ、１００００ｐｐｍ及２００００ｐｐｍ的土壤进
行实验。根据计算（６０００×１０“×］ＯＯＯｇ／Ｏ．４１＝１４９）取１４９集油池土壤与９８６９未被
石油污染的土壤混合均匀后，即配成１０００９６０００ｐｐｍ的含油土壤。１６
自腐菌降解石油污染土壤的研究
４实验结果与讨论
取２００９调配成一定浓度的土壤，烘干，过筛；加入营养液及土壤调节剂，接入培养好的菌种，用牛皮纸封口，放入恒温培养箱中，每天翻动一定次数，分别于５ｄ、１０ｄ、１５ｄ及２０ｄ后取样进行分析。
４．１自腐菌降解速率的影响因素
Ｎ的种类对降解效果的影响４．１．１
取２００９土壤，烘干、过筛：用不同Ｎ源（硝酸铵、硝酸钾和硫酸铵）与葡萄糖配成一定比例的营养液（其中葡萄糖浓度为１０９／１），按一定比例接种，室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如下：
表４—１Ｎ的种类对降解效果的影响
Ｔａｂｌ０４－１ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ￥ｏｕｒｃｅ￥ｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
图４—１不同氮源对降解效率的影响
Ｆｉ９４—１ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ￥ＯＵＩ℃ｅＳｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由表４—１和图４—１可以看出用硝酸铵作Ｎ源，降解效果最好。并且这三种氮源就成本比较，硝酸铵价格较低，１２００．００一１５００．００元／吨：硝酸钾价格最高２６００．００—２９００．００元／吨。
４．１。２Ｏ／Ｎ比对降解效果的影响
用葡萄糖与硝酸铵配成浓度分别为１００：２０、１００：ｔＯ、１００：５、１００：１的营养液，按一定比例接种，室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—２：
１７
图４—２０／Ｎ比对降解效果的影晌
ＯｎＦｉ９４・２ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣ／Ｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４—２可以看出，ｃ／Ｎ比小有利于微生物生长及降解石油烃，其中１００：２０、１００：１０这两个浓度，在２０天后的石油降解率相近，但Ｃ／Ｎ比过高，成本也随之升高。因此选择１００：１０这个浓度对于处理土壤中石油较为合适。
４．１．３温度对降解效果的影响
取２００９土壤，烘干、过筛；按一定比例接种，在不同温度下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—３：
表４—３不同温度对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４—３ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＯｉｌ
ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
盥４—３温度对降解效率的影响
Ｆｉ９４－３Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｅｔａｔｍ＇ｅＯｉｌｄｏｇｒａ删ｏｎ
由困４—３可以看出在２５℃、３０℃、３５℃下，经过２０天降解，石油降解率分别达到了８４．２４％、８８．６ｌ％和９１．（１６％。髓着温度的升高，微生物活性增强，降解率增大。在实际土壤生物补救工程中，可以采用塑料膜覆盖土壤堆，使土壤堆的温度提高到２５－－３５℃，这样进行原位处理的时间可以从３月残ｌＯ月，延长了处理时阃，为寒带地区实行生物补救措施提供了可行的依据。
４．１．４土壤含油量对降解效果的影响
分别取含油量不同（６０００ｐｐｍ、１００００ｐｐｍ、２００００ｐｐｍ）的土壤２００９，烘干、过筛后，按一定比例接种，在室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—４
表４—４土壤不同含油量对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４－４ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｉｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌＯｉｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
图４＿４土壤不同含油量对降解效果的影响
Ｆｉ９４—４ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｉｌｃｏｎｃｅｎｌｘａｔＪｏｎｉｎｓｏｉｌ０ｎ
ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４．４可以看出，在接种率相同的情况下，土壤含油率高，降解效果较差，分析原因，主要是含酒率过高会对微生物产生毒性，降低微生物活性。因此，选择合适的比例将士壤调配成一定的含油率是非常必要酌。
４．１．５接种量对降解效率的影晌
取含油量相同（６０００ｐｐｍ）的土壤２００９，烘干、过筛后，按含油土壤与固体菌的质量比分剐为１０：１、ｔ０：５和１０．１０的比例接种，在室温下进行降解，每聪５天进行一次测定，结果如表４—５：
表４—５揍种率对辟解效栗的影晌
ＴａＮｅＡ－５Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌａｍｒａｔｅｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
圈４－５接种率对＃懈效果的影晌
Ｆｉｇ¨Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌａｔｅｒａｔｅｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４－５可以看出接种率对降解效果有较大影响，接种率越大，降解效果越好，但在实际工作中需考虑治理成本，不能无限增大按种率。
４．１．６固体菌与液体菌降解效果的比较
取含油量相同（６０００ｐｐｍ）的土壤２００９，烘干、过筛后，按１０：５的比例接种液体菌，按ｌＯ：ｌＯ的比侧接种固体菌（由于固体菌的成本仅为液体菌成本的一半），
在室温下进行降解，每隔５天进行一次测定，结果如表４—６：
表４—６匿体蘑与液体茁降解效果的比较
Ｔａｂｌｅ４－－６Ｔｈｅｃｏｎ母ａｒｉｓｏｎｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎｓｏｌｉｄｆｕｎｇｉａｎｄｌｉｑｕｉｄｆｕｎｇｉ
图４＿６固体莓与液体菌降解效果的比较
Ｆｉ９４－６Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｂｇ：ｔｖ／ｏｅｎｓｏｌｉｄｆｕｎｇｉａｎｄｌｉｑｕｉｄｆｕｎｇｉ
根据图４－６可知，在相同成本的情况下，固体菌的降懈效果明显优于液体菌，液体菌在降解１５天左右时，降解率出现下降的现象，分析其原因可能是由于土壤通透性较差导致菌种生长及繁殖效果不好，而固体菌种由于含有疏松的锯末成分，且由于成本较低，可以通过加大接种率来提高降解效率。
４．１．７表面活性剂对降解效果的影响
取一定量的土壤，烘干、过筛，根据土壤的含油量，将表面活性剂（家用洗涤剂和十二烷基苯磺酸钠）按一定比例（含油量的０．１％、０．鳓和１％）稀释后加入。试验结果表明添加十二烷基苯磺酸钠对降解效率影响不大，而添加家用洗涤裁却使降解效率降低，分析其原因，可能是因为家用洗涤剂中含有杀菌成分，将自唐真菌杀死，无法进行降解。考虑到加入表面活性剂不仅增加治理成本，同时，容易产生二次污染，故考虑不需加入表面活性剂。
４．１．８±壤调节剂对降解效率的影晌
为了增加土壤舶通透性及微生物含量，可以将含油土壤与一定量的客土或细砂混合，试验研究了加入不同比例的客土或细砂对降解效率的影响，实验结果如表４－－７：
２ｔ
表４—７土壤调节剂对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４－７ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｒｅｇｕｌａｔｏｒＯｉｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
图４—７土壤调节剂对降解效果的影晌
Ｆ１９４・７ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｔｒｅｇｕｌａｔｏｒＯｉｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
由图４—７可以看出，随着细砂投加量的增加，降解率增大，投加细砂比例为４０％时，降解启动速度快，降解效率高，分析原因，主要是由于投加细砂增加了样品中氧气的含量，改善了土壤的结构，增加±壤的通透性。加入客土作土壤调节荆，可以增加土壤中微生物含量，稀释土壤中含油量，增大降解率。
４．１．９翻动土壤对降解效果的影响
取一定量的土壤，烘干、过筛，接种相同量的菌种，比较翻动与不翻动条件下的降解效率，考查翻动次数对降解率的影响。结果如表４—８：
由图４—８可以看出翻动土壤可以增加土壤中含氧量，提高降解率，但每天翻动一次，不但没有增大降解率，反而使降解率下降，分析原因，可能是由于翻动土壤，
将菌种覆盖住，菌种生长不好，使降解率下降。
表４—８翻动土壤对降解效果的影响
Ｔａｂｌｅ４－８Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｓｔｉｒｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ０１１ｄｅｇｒａｄａｕｏｎ
图４－－０翻动土壤对降解效果的影响
油率对降解效率影响较大，取营养液的碳氮比、接种率和土壤的含油率三种因素，分别选取三个水平作正交实验，结果如下：ｄｅ胂‘ｈｔｉｅｎ．，通过哒上备项试验，分析试验结果可知，营养液的碳氮比、接种率和土壤的含Ｆｉ９４—８ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｉｌｓｔｉｒｒｅｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙＯｎ
表４—９三因素三水平正交试验方案及试验结果
Ｔａｂｌｅ４—９Ｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｎａｎｄｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｈｒｅｅｓｔａｎｄａｒｄｓ。。…ＡＢｃ２０天后降解率
（Ｅ）
ｌ
２
３碳氮比１００：１含油率６０００ｐｐｍｌ００００ｐｐｍ２００００ｐｐｍ
６０００ｐｐ￥
１００００ｐｐｍ
２００００ｐｐｍ接种率１０：１１０：５（％）８４．２８３．４，ｏ１００：１ｏｏｏ１００：ｌ１００：５１００：５１００：５１０：１０８２．７９０．６８９．３８１．３１０：５１０：ｌＯ３１０：１
１００：１０
ｏ，ｏ
ｌＯＯ：１０
１００：ｉ０
２５０．３
２６１．２６０００ｐｐｍ１００００ｐｐｍ２００００ｐｐｍ２６９．２２６２．２
２５３．６
１５．６ｌＯ：ｌＯ１０：１１０：５２９４．４ｌ８９．５８９．６２５５．０２６３．６２６６．４１１．４２６３．０２５９．１２６２．９７８５．０ｏⅢ删Ⅲ极差２７３．２２２．９
由方差分析可以看出，碳氮比（Ａ）和含油率（Ｂ）对降解效果有一定影响，而接种率在１０：１～ｌＯ：１０的比例范围内对降饵效率影响不显著。所以，在对石油污染土壤进行生物修复时，要注意控制碳氮比和含油率。至于接种率对降解率影响不显著，不等于说没有影响，如果取显著性水ｊ｛【￡为０．２０，则Ｆｃ＝７．１３＞Ｆ０。（２，２）＝４，对降解率是有影响的。因此，接种率也要适当地加以控制。
从表４—９可以看出，碳氮比越小，降解率越高，以水平Ａ。（１００：ｔＯ）为最高：土壤含油率越低，降解率越高，以水平Ｂ，（６０００ｐｐｍ）为最高；接种率越大，降解率越高，以水平Ｃ。（１０：１０）为最高。
４．２优化条件实验
根据试验结果，选择优化条件为：
表４—１１优化条件
Ｔａｂｌｅ４－１１Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ
降解条件
接种率
Ｃ／Ｎ比
Ｎ源种类
菌种类型
温度
土壤调节剂
土壤含油率
翻动频率参数１：１１００：１０硝酸铵固体菌３５℃细砂６０００ｐｐｍ３次／天
根据实际情况及考虑成本，选择含油率为６０００ｐｐｍ的土壤（２００９）１０份，使用Ｃ／Ｎ比＝１００：１０的营养液、用硝酸铵为Ｎ源、采用固体菌接种，每天翻动３次，在室温下降解２０天后，分别测定其含油量，计算降解率。结果为平均降解率为９３．６％，最终降解到８００ｐｐｍ以下，该浓度对植物生长已没有危害。２４
４．３成本计算
本技术处理费用为：
菌种费：５０．００元／立方米（接种比例按ｌ／１）；
人工：ｌＯ．ＯＯ元／立方米；
运费：的．ＯＯ元／立方米；
管理费：２０．ｏＯ元／立方米；
其他：２０．ｏｏ元／立方米：
合计：１５０．ｏｏ元／立方米。如按污染土层深度为２０ｅｍ计算，财处理成本为３０．ＯＯ元／平方米。
自腐菌降解石油污染士壤扮研究
５结论与展望
本实验的目的是为降解因油田开发弓｝起石油污染土壤的补救提供研究和处理技术，因此，试验过程中尽量使所配制的会油土壤与天然的受石油污染土壤的性质相近，并且在实验过程中引用了松原油田的含油土壤。经过探索性实验，选择一定的初始条件，进行含油土壤生物修复条件实验，寻找最佳降解条件后，根据实际情况及节约成本的原则，选择合适的治理条件进行重复实验。
５．１白腐菌降解石油污染土壤的较优条件
在本实验中，通过各组数据和图表的横向比较和综合分析，得出如下结论：（１）固体菌生产成本大大低于液体菌的生产成本，且固体菌整体降解效果优于液体菌，经过分析，其主要原因是由于被石油污染的土壤已丧失了土壤结构，液体菌不能与其充分接触，而且容易因为气候干燥丽导致死亡。而固体菌由于被木屑包围，易予和污染土壤充分接触，且比液体菌耐干旱（木屑可以保存一定水份），因而，降解效果优于液体菌。
（２）真菌的生长需要适宜的营养环境，以葡萄糖为营养液的碳源较为合适。根据正交实验考查，营养液的ｃ／Ｎ比对降解效果影响较为显著。实验结果表明以硝酸氨为氮源，且Ｃ／Ｎ＝１００：１０的条件下，菌种生长效果较好，降解效率高。
（３）在生物治理过程中，需要合适的接种率，接种率过低，影响降解效果，增加降解时间，接种章过高，员ｆ』成本增高。根据试验，接种率在ｌ：ｌ左右较为合适。
（４）温度对降解效率有一定影响，温度过低，微生物生长缓慢，因此，在实际工作中，选择春、夏、秋三个季节比较好，还可以通过覆盖塑料薄膜来保温、保湿，以提高降解速度，缩短降解时问。
（５）土壤调节剂对处理效果存在影响，细沙为调节剂对，降解效率随含沙量增加而增加，其主要原因是细砂能增加土壤的透气性，提供更多的氧气，有利于微生物的好氧降解。若采用客土为调节莉，客土投如比例为２０％时降解效率最高，加入客土，可以增加土壤中微生物的含量，侄添船过多，财会影响特效微生物的生长，影响降解效果。
（６）土壤的含油率对降解效果也有～定影响。含油率过赢，土壤结构完全丧失，土壤通透性极差，微生物难以生存，当土壤含油率超过１０万ｐｐｌ时，必需通过机械作业，将其与周围未被污染或污染程度较轻船土壤进行混合后，再进行接种处理，或者通过深瓤土地来进行调节。
（７）表面活性裁对处理效果存在影响，采甩十二烷基苯磺酸钠为表面活性热时，降解效率随其含量增加而增加，采用家用洗涤荆为表面活化裁时，反面使降解效率较低，分析其原因，可能是因为家用洗涤剂中含有杀菌成分，将白腐真菌杀死，无法进行降解。
＜８）翻动土壤可以增加土壤中含氧量，提高降解率，但每天穰动一次，不但没有增大降解率，反丽使降解率下降，分析原因，可畿是由于翻动士壤，将菌种覆盖住，菌种生长不好，使降解率下降。在实际工作中，可以根据实际情况及治理成本情况，选择合适的翻动频率。
自腐茼降解石油污染十壤帕研究
（９）处理成本为１５０．００元／ｍ３．如按污染土层深度为２０ｃｍ计算，财处理成本为３０．ＯＯ元／酽。
５．２优化条件实验结果
根据实际情况及考虑成本，选择食浦率为６０００ｐｐｍ的土壤（２００９）１０份，使用Ｃ／Ｎ比＝ｔ００：１０的营养液、舟硝酸铵为Ｋ源、采用固体菌接种，每天翻动３次，在室温下降解２０天后，分剔测定其畲油量，计算降解率。结果为平均降解率为９３．６％，最终降解刭８００ｐｐｍ以下，该浓度对植妨生长已没有危害。
５．３需要深入研究的问题
（１＞菌种活化莉申细沙为活化剂的样品降解效率随含涉量螬加而增加，但最佳投加曩游来确定。
（２）本课题鲥重于实际应尾研究，在探讨降解机理方面研究较浅，在理论研究中，正交试验的各因素水平应重新选择，碳氮比和含油率应继续减小，接种率应继续增大。
（３）在单因素实验与正交实验中，碳氮比，含油率与接种攀三种因素的影响程度不完全一致，应考虑各困素之间盼交互作雨。
５．４展望
生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到ｒ各国政府、科技Ｔ作者和余业家的高度莺视。
美国国家环保岗、国防部、能源部都积极推进生物修复技术的研究和麻用。
荚国的一些州也对生物修复技术持积极态度，如新泽西州、威斯康星州规定将该技术列为净化受储油罐泄漏污染土壤治理的方法之一。美国能源部制定了９０年代土壤和地下水的生物修复计划，并组织了一个由联邦政府、学术和实业界人员组成的“生物修复行动委员会”（ＢｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎＡｃｔｉｏｎＣｏｍｍｉｔｔｅｅ）柬负责生物修复技术的研究和具体廊用实施。
牛物修复技术燎成功的例子是ＪｏｎＥ．ｉ．１ｉｄｓｔｒｏｍ等人存１９９０年夏到１９９１年应用投加营养和高效降解菌对阿拉斯加ＥｘｘｏｎＶａｌｄｃｚ工了海湾出于油轮泄漏造成的污染进行的处理，取符非常明姥的效粜，使得近百公罩海岸的环境质量得到明显改善。
针对严重污染的环境，我国尚未采取人规模的治理措旖，仅在少数地区开展了治理，并以物理化学方法（如洗脱、吸附）为卡，不仅投资成本高，嘶且也造成了二次污染。我们的国上商秘比美国略人，且环境污染更为严重，对全国范猫的污染环境进行修复，若采用传统方法，即使考虑劳动力橱对便宜ｆｌ勺因素，其投资规模将仍然非常庞大，如采片ｊ生物修复技术，不仪其投资规模大为缩小（仪需传统方法的ｌ／５＾。１／３），而且还没有二次污染。
综上所述，环境污染的生物修复技术是我国今后治理环境污染必须发展的生物技术。更具有广阔的市场和发展前景。可充分预见，仵２ｌ付纪，牛物修复技术将成为我国生态环境保护领域最具有价值辩最具有生命力的大面积污染的优选生物工程技术。
自底菌降解石油污染土壤的研究
参考文献
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致谢
本论文是在我的导ｊ簪一一修志龙教授酹悉心据导与耐心帮助下完成的，老师游博的学识及严谨的治擘态度是我一生学习的典范。在此，我谨白导师修惠龙教授致以最崇高的敬意和衷心的感谢！
同时，也要感谢大连理工大学和吉化公司职工大学给我这样一次深造的机会，感谢大连理工大学化工学院的各位老师，他们向我们传授了许多专业知识及实际５－作经验，在此表示感谢！
本论文是由吉林省教育厅资助的，没有他们的资助，就无法完成这些实验。在此，我向吉林省教育厅表示衷心的感谢！
在论文的完成过程中，我得到了吉林亿工学院环境科学与工程系景丽洁教授茂睛新老师酶精心指导与无私帮助，在此向他们表示诚挚的谢意！瞬时，对翦英纽、王建刚等各位老师提供的帮助表示感谁！
在这繁忙紧张的三年求学生涯中，蔽父母及兄弟姐妹是我心中永远的支柱。我尤其应该感谢我的先生于志强以及我前儿子，正是他们的关心，理解与支持，给了我莫大的动力，使我能够安心地完成学业。
谨特此文献给所有关心和帮助过我的人。
魏薇２００４牟９月