微生物原位修复石油污染土壤的石油烃残留机制及去除方法研究

Aiming at exploring the rate limiting reaction mechanism of bioremediation of petroleum hydrocarbon and removing the petroleum hydrocarbon residues in soil, this study is going to analyze relationships between the occurrence states of petroleum hydrocarbon and their biodegradability to illuminate the effect on biodegradation and adsorption. Through determination of the variation of TPH and any of various of hydrocarbon contents, the generation and accumulation of intermediate products of TPH, the variation of soil environmental factors, the abiotic effect factors of TPH biodegradation and removal characteristics refractory hydrocarbons will be studied. Through analysis of structure changes of microbial community, attenuation, growth and reproduction of microorganisms during bioremediation, to ascertain key factor of bioremediation of petroleum-polluted soil and the rate controlled step of total petroleum hydrocarbon (TPH) biodegradation. Based on above results, the appearance regular and mechanism of TPH biodegradation will be ascertained. On these bases, the optimization method and strategy for removal TPH residues will be put forward.

针对微生物原位修复陕北石油污染黄土壤后期石油烃生化降解速率变慢而造成的土壤石油烃残留问题进行研究。通过研究石油污染物在土壤中的赋存状态与生物可利用性之间的关系，明确吸附作用对土壤石油烃残留的影响机制；研究土壤微生物特性随修复时间的变化规律，探明微生物繁殖衰减对石油烃生物降解的影响作用；探索不同组分石油烃的降解转化规律，揭示难降解石油烃的积累与土壤石油烃残留的关系。根据研究确定影响石油烃生物降解的限制性因素，探明微生物修复石油污染土壤后期的石油烃残留机制。以此为基础，进行土壤中石油烃残留的去除方法研究。研究成果可以为实现土壤中石油烃残留的深度去除和净化提供理论和现实依据。

研究背景和方向：.利用微生物技术修复石油污染土壤是一种经济、有效的办法。微生物技术修复石油污染土壤实际应用中存在的主要问题：一是修复效果不稳定，二是修复后期石油烃降解速率变慢而导致的石油烃残留。项目（21577109）针对土壤中石油烃残留机制及去除方法进行了系列研究。..主要内容及重要结果：.（1）石油进入黄土壤后，通过土著微生物降解、挥发、光降解作用可去除20~30%石油烃。石油烃在黄土壤中存在不可逆吸附。.（2）利用补充氮源进行生物刺激修复新污染土壤，石油烃含量与降解时间符合准一级动力学；修复陈旧性土壤，符合准二级动力学。石油烃降解效率与土壤总氮、铵氮、有效磷含量存在相关关系。.（3）生物修复改变了土壤微生物群落结构及多样性。生物强化和生物刺激降低了土壤菌群多样性，生物强化修复对菌群多样性的影响作用更明显。土壤菌群多样性降低是影响微生物修复石油污染土壤的生物性限制因素。.（4）向污染土壤中施入有机肥可有效去除土壤中大部分石油烃，修复到达延滞期时，通过提高土壤湿度为15%，可进一步去除6.48%~8.38%的石油烃残留。.关键数据：.（1）石油进入黄绵土后，经土著微生物降解可去除10~15%石油烃，光降解作用可去除6~10%，挥发去除的石油烃约为4~6%。.（2）利用补充氮源、施入有机堆肥的生物刺激方式可使土壤中石油烃去除率达到40%-60%。.（3）生物强化对土壤中石油烃去除率为45-55%左右，但其修复效果不稳定。.科学意义：.研究了微生物修复石油污染土壤后期，石油烃降解速率变慢而导致的土壤石油烃残留机制及石油烃残留的深度去除方法。研究可有效提高生物修复对石油烃的去除效率，促进土壤中石油烃降解，降低石油烃对土壤的毒性风险。