原油污染對(duì)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的影響

1、<p>　　原油污染對(duì)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的影響</p><p>　　摘要：本文選用低中高三種污染程度，研究原油污染對(duì)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的影響，主要為受污染土壤中總石油烴的降解情況。 </p><p>　　結(jié)果表明低原油含量的土壤，其微生物和非生物降解率高于高原油含量的土壤，在20天內(nèi)降解率可以達(dá)到90%以上，而在高濃度污染時(shí)，50天內(nèi)總降解率只能達(dá)到48%。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：石油烴，土壤污染，微生物降解 </p><p>　　中圖分類號(hào)：Q938.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　緒論 </b></p><p>　　石油是重要的能源，是現(xiàn)代工業(yè)的“血液”，現(xiàn)在世界石油的總產(chǎn)量每年近30億噸多。然而石油的大量使用，也使得石油大量地進(jìn)入環(huán)境，對(duì)生態(tài)環(huán)境和

3、人類健康造成了潛在的危害。研究發(fā)現(xiàn)，石油污染將干擾污染區(qū)域生物群落的正常生理、生化活動(dòng)，破壞化學(xué)信息聯(lián)系，使生物的生長和繁殖受到嚴(yán)重?fù)p害。污染嚴(yán)重的區(qū)域，還會(huì)造成一些抗性弱的物種死亡，其生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)需要十年以上的時(shí)間，進(jìn)而危及人類的健康。 </p><p>　　生物降解就是微生物新陳代謝的過程，即把有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化或礦化成低危害或無危害的物質(zhì)，這些物質(zhì)隨后進(jìn)入自然的生物地球化學(xué)循環(huán)。生物降解的程度受多種因素的影響

4、，如營養(yǎng)、氧、pH、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)組分及污染物的濃度和生物可利用性、物質(zhì)的化學(xué)和物理性質(zhì)及環(huán)境污染的過程等。與化學(xué)、物理方法相比，生物修復(fù)具有成本低，操作簡(jiǎn)單，處理效果好，對(duì)環(huán)境影響小，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　本文模擬被原油污染的生態(tài)系統(tǒng)，定量分析幾個(gè)主要微生物指標(biāo)，通過研究微生物的動(dòng)態(tài)生長情況，來為受污染土壤的生物降解和修復(fù)提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。 </p><p><

5、;b>　　土壤與原油 </b></p><p><b>　　1、土樣 </b></p><p>　　土壤取自赤峰路63號(hào)“設(shè)計(jì)創(chuàng)意工場(chǎng)”園區(qū)內(nèi)，除去砂礫和植物殘留，經(jīng)風(fēng)干后碾碎，用孔徑2mm的篩子篩選后保存?zhèn)溆谩?</p><p><b>　　2、石油烴 </b></p><p>

6、　　石油為大慶油田脫水原油，為黑色粘稠液體，降解性實(shí)驗(yàn)中所使用的原油以正己烷為溶劑。 </p><p>　　3、含油土壤的準(zhǔn)備 </p><p>　　將經(jīng)風(fēng)干，碾碎，并用孔徑2mm的篩子篩選后的土樣調(diào)節(jié)土壤含水量為25%。與石油烴按一定比例混合，混合后土樣含油量分別為1000mg/kg干土，5000mg/kg干土，50000mg/kg干土。另取土樣滅菌，最后在超凈工作臺(tái)使用同樣的方法加入原

7、油，使得濃度同上。置生化培養(yǎng)箱30℃恒溫培養(yǎng)，定期加水維持土壤的含水量。 </p><p>　　土壤中原油降解率的測(cè)定 </p><p>　　1、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 </p><p>　　配置100mL/L的標(biāo)油：準(zhǔn)確稱量0.1g原油置于100mL容量瓶中，加入正己烷溶解并稀釋至刻度線，得1g/L原油溶液。再用移液管準(zhǔn)確移取10mL此溶液至100mL容量瓶中，正己烷定容

8、，即可得到100mL/L的標(biāo)油。 </p><p>　　向10個(gè)10mL的比色管中分別加入0，0.4，0.8，1.6，2.0，2.5，3.0，4.0，5.0，6.0mL的100mL/L的標(biāo)油，得到0，4，8，16，20，25，30，40，50，60mg/L的系列標(biāo)油。在226nm波長下用石英比色皿，以正己烷為參比，測(cè)定吸光度。經(jīng)空白校正后以吸光度-濃度做標(biāo)準(zhǔn)曲線。 </p><p>　　2

9、、原油降解率的測(cè)定 </p><p>　　采用紫外分光光度法測(cè)定。稱取5.0g土壤于碘量瓶，靜置過夜。分兩次加入正己烷各10mL，每次都需中速振蕩30分鐘以使其混合均勻，然后置于高速離心機(jī)離心15分鐘。將上清液轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中，將沉淀部分重復(fù)離心。收集兩次振蕩離心獲得的上清液，使用正己烷定容，搖勻。采用分光光度法測(cè)定吸光度，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到原油濃度。 </p><p>　　3、實(shí)

10、驗(yàn)結(jié)果和分析 </p><p><b>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)曲線 </b></p><p>　　以測(cè)得的吸光度為縱坐標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)油濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。 </p><p>　　圖2-1原油降解率標(biāo)準(zhǔn)曲線 </p><p>　　根據(jù)上圖，可知線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9990，吸光度A與濃度C的相關(guān)性方程為A=0.0161C+0.

11、0004，整理得C=62.1118A-0.0248。 </p><p>　?。?）總降解率的測(cè)定 </p><p>　　不同濃度石油烴處理土樣的總石油烴總降解率情況見下圖： </p><p>　　圖2-2不同濃度石油烴處理土壤樣品的TPH總降解率 </p><p>　　通過對(duì)總降解實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的考察，我們發(fā)現(xiàn)在低濃度（1000mg/kg）時(shí)，20

12、天總降解率就能達(dá)到80%以上，到了第50天總降解率達(dá)到最高的96%。而對(duì)于中等濃度（5000mg/kg）和高濃度（50000mg/kg）則無法在實(shí)驗(yàn)限定的50天內(nèi)達(dá)到90%以上的降解率，其中最高的降解率為高濃度50天的降解率，達(dá)48.1%。這表明含油濃度較低的土壤可以被較快和較有效的修復(fù)，含油濃度高的土壤則較難被修復(fù)。從三組不同濃度數(shù)據(jù)的總體趨勢(shì)來看，隨著土壤含油濃度的升高，降解效率逐漸降低，這可能是由于高濃度時(shí)原油對(duì)于細(xì)菌產(chǎn)生了毒副作

13、用。同時(shí)考察同一濃度的降解率趨勢(shì)，我們發(fā)現(xiàn)隨著降解時(shí)間的延長，降解率會(huì)不斷提高。 </p><p>　　（3）非生物降解率的測(cè)定 </p><p>　　不同濃度石油烴處理土樣的總石油烴非生物降解率情況見下圖： </p><p>　　圖2-3不同濃度石油烴處理土壤樣品的TPH非生物降解率 </p><p>　　考察非生物降解率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)

14、同一濃度的降解率有著隨降解時(shí)間的延長而提高的趨勢(shì)，這可能是由于石油烴的揮發(fā)和自然降解等非生物因素造成的。在低濃度（1000mg/kg）時(shí)，40天的非生物降解率能夠達(dá)到30%以上，到第50天降解率達(dá)到最高的31.7%，這也支持石油烴揮發(fā)和自然降解因素的觀點(diǎn)。而對(duì)于中等濃度（5000mg/kg）和高濃度（50000mg/kg）則無法達(dá)到30%以上的降解率。這表明含油濃度較低的土壤，其非生物修復(fù)效果較好，含有濃度較高的土壤非生物修復(fù)效果較差。

15、從三組不同濃度數(shù)據(jù)的總體趨勢(shì)看，隨著土壤含油濃度的升高，降解效率逐漸降低，這可能是由于非生物因素降解總石油烴的效果有限，是受污染物的絕對(duì)量的影響而非相對(duì)量。原油濃度較低時(shí)，其基數(shù)較小，非生物降解百分比相對(duì)就較大；而在原油濃度較高時(shí)，其基數(shù)較大，則非生物降解百分比就相對(duì)較小。 </p><p>　　（4）生物降解率的計(jì)算 </p><p>　　將上述兩圖對(duì)應(yīng)部分相減（總降解率減去非生物降解率

16、）即可得到生物降解率。不同濃度石油烴處理土樣的總石油烴生物降解率情況見下圖： </p><p>　　圖2-4不同濃度石油烴處理土壤樣品的TPH生物降解率 </p><p>　　根據(jù)上圖，生物降解率要明顯高于非生物降解率，這說明微生物是石油烴降解的主要因素，其降解作用的好壞對(duì)石油烴的降解起主導(dǎo)作用。從三組不同濃度數(shù)據(jù)的總體趨勢(shì)來看，和總降解率的情況是十分相似的，隨著土壤含有濃度的升高，降解效

17、率逐漸降低。但是這種趨勢(shì)在低濃度（1000mg/kg）到中等濃度（5000mg/kg）的過程中不是十分明顯，可能是由于在這個(gè)濃度區(qū)域內(nèi)細(xì)菌活性受濃度的影響較小。而在高濃度區(qū)域（50000mg/kg）則出現(xiàn)了降解率的下降，可能是由于高濃度原油對(duì)微生物產(chǎn)生了毒副作用。在低濃度時(shí)，20天到50天的降解率維持在60%以上，而第50天的降解率達(dá)到最高的64.3%；而中等濃度只有40天和50天時(shí)降解率才能達(dá)到60%；高濃度（50000mg/kg）最

18、高的降解率為50天時(shí)的降解率，為36%。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　通過研究不同濃度原油在50天內(nèi)對(duì)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)生物降解、非生物降解和總降解率有著相似的變化趨勢(shì)——隨著濃度的升高降解率逐步下降，隨時(shí)間的推移降解率逐步升高。總降解率最高可達(dá)96%，其中生物降解是主要貢獻(xiàn)。生物降解率總體上較穩(wěn)定，隨濃度和時(shí)間的變化

19、較平緩，且濃度達(dá)到一定污染程度時(shí)生物和非生物降解效果都欠佳。 </p><p>　　以上結(jié)果表明，微生物修復(fù)受石油烴污染土壤具有降解效率高、生長速度快、達(dá)到最佳降解條件成本低等特點(diǎn)。因此，通過微生物方法修復(fù)和強(qiáng)化受石油烴污染土壤的應(yīng)用前景是十分樂觀的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[] 李麗，張麗平，張

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