陇东黄土塬微生物-植物联合修复石油污染土壤机理研究

Bioremediation of petroleum contaminated soil is a complex engineering involving pollutants characteristics, biological and ecological structure and environmental conditions, at present, studying mechanism of this process has become one of the hot topics at home and abroad. Oil wells disperse in rural areas in Longdong aera, crude material types, original microbial community structure, plant has distinct regional. The study intends to Longdong Loess Plateau as the research target area, on the basis of Geochemistry, Microbiology, Soil and Botany, the original dominant bacteria has been constructed, the different characteristics of petroleum fractions by different strains' degradation will be exploited through the "fingerprint analysis", the evolution law of microbial degradation to petroleum will be revealed through the evolutional parameters of the biomarker. The dominant bacteria will be added into the local vegetable soil with developed root, information of microbial species diversity of different plant roots will be studied in different degree polluted soils，tracking the colonization and process of bacteria playing a role, interactions and change law among plants' root system ,rhizosphere microbial and indigenous microbe groups will be also researched; effects of environmental factors on the remediation will be analysized such as pH, moisture content,soluble salt, nitrogen and phosphorus' levels.So the work will reveal the mechanism of plant - microbial bioremediation to petroleum contaminated soil. It is expected to provide a scientific basis for the pollution control of oil development in the east area of Gansu.

石油污染土壤的生物修复过程是一项涉及污染物特性，生物生态结构和环境条件的复杂系统工程，目前对这一过程的机理研究已成为国内外的热点之一。陇东油田分散式分布于农区，其原油的母质类型、本源微生物群落结构、植物具有鲜明区域性，本研究拟以陇东黄土塬为研究靶区，应用地球化学、微生物学、土壤学和植物学等手段，采用本源优势微生物菌群，通过"指纹分析"研究不同菌株对石油各组分的不同作用特点，利用生物标志物的演化参数揭示微生物降解石油的演变规律；将优势菌群投入当地根系发达的植物土壤中，研究不同植物-微生物根系部位在不同程度污染土壤中的微生物群落多样性信息，跟踪降解菌群的定植及发挥作用的过程，寻找植物根际-微生物-土著菌群的相互作用及变化；分析环境中pH、含水量、易溶盐、氮磷等水平对修复作用的影响，从而揭示植物-微生物修复石油污染土壤作用的生物-化学机理。研究结果将为陇东石油开发中的污染治理提供科学依据。

本项目采用微生物修复和植物修复相结合的技术，采用原位生物修复中的投菌法(bio-augmentation)，直接向遭受污染的土壤接入外源的污染降解菌，同时，采用植物辅助修复技术，通过油区常见的野生植物冰草，苜蓿进行人工石油污染土壤的植物修复田间试验，研究石油污染土壤在植物与菌剂联合作用下的修复机理。首先，通过GC-MS“指纹图谱”分析石油族不同组分的演化特征，利用生物演化参数OEP、Pr/Ph等揭示微生物降解石油的演变规律。然后，从石油烃降解菌中筛选出几株能产表面活性剂的菌株，使该菌株兼具降解石油烃和产表面活性剂双重功效，在降解系统中添加该表面活性剂以提高降解效率。最后，通过模拟油田区的微生态环境进行田间实验，主要研究植物类型、微生物数量、脱氢酶活性、表面活性剂对油污土壤的降油影响，从而建立典型油区油污土壤的微生物强化修复条件；同时进行投加混合菌剂后微生物多样性的比较，结合Barcode编码技术构建测序文库并测序，测序结果进行OTU聚类，并与Silva 数据库比对，获得具体的物种及丰度信息，从而为陇东黄土塬油气田开发过程中的油污土壤污染治理提供生物修复理论依据和关键技术。. 石油类污染物在典型油区的生物降解规律和土壤修复实用技术的研究已成为国内外环境、生物学领域的热点，目前我国在这一领域的研究方兴未艾，整个项目在研究技术的系统性、创新性和菌群区域特色等多方面填补了该区域该领域的科技空白，为长庆油田油污土壤的生物修复理论研究及实际应用开辟一条新途径，显著促进了行业科技进步，对实现油气田清洁生产、可持续发展具有广阔的应用前景和深远的社会和环境意义。