现代农业科技２０１１年第２３期 资源与环境科学 石油污染土壤治理研究进展 曹辉郭晶 马魁堂李卫锦 （西北化工研究院，陕西西安７１０６００） 摘要介绍了我国西北油田区石油污染土壤现状及其危害，综述了当前国内外治理土壤石油污染的物理、化学、生物技术措施，探讨 了我国西北脆弱生态区开展油田区土壤石油污染物降解的有效措施和途径。 关键词 土壤；石油污染；治理 中图分类号Ｘ１３１．３；Ｘ５３ 文献标识码Ａ 文章编号１００７－５７３９（２０１１）２３－０３０９－０２ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ－ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ Ｓｏ豇Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ＣＡＯＨＩｌｉ ＧＵ０Ｊｉｎｇ‘ＭＡＫｌｌｉ—ｔａｎｇ ＬＩＷｅｉ—ｊｉｎ （Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ。Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉ ａｎ ７１０６００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ—ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ｉｎ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｉｔｓ ｄａｍａｇｅ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ—ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ａｌｌ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｈｙｓｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌ，ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．ｒＩ１ｌｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒａｇｉｌｅ ｒａｅａｓ ｏｆ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｏｉｌ；ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ—ｃｏｎｔｍａｉｎａｔｅｄ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 石油是经济增长的“发动机”，在给人类创造巨大经济 幅超过国家限制标准，如溶解性总固体超过１０倍，总硬度 效益的同时。也对生态环境构成了巨大威胁。石油勘查、开 超过６倍啊，河水及大部分地下水不能饮用和灌溉，且导致 采、运输、储存过程中发生的泄露、检修、井喷事故导致石油 患肝脏、肺系统等病变的人数增多，畜禽也出现了异常死 烃类物质的溢出和排放，含油污泥、污水等不合理的堆置、 亡现象。油田区石油污染带来的生态环境极度恶化已弓Ｉ起 灌溉，石油开采过程中产生的落地原油，使油田区大面积土 政府和科研人员的高度重视。 壤受到严重的污染［１３。据不完全统计，我国每年有近６０万ｔ ２石油污染土壤治理措施 石油进入环境，截至２０１０年底，我国受石油污染的土壤达 治理土壤石油污染的研究广泛开展。目前，理论和技术 ５００万ｈｍ２，且每年仍在增长。 上可行的治理方案主要有物理、化学、生物和联合技术修复 大量石油污染物进人土壤，破坏了土壤的质地和养分 等几大类。除极少量土壤和废弃油泥因含油率较高可经过 构成，降低甚至使土地丧失了可耕性与生物活性［２－３１，由于 萃取、分离等工艺回收一部分原油外，大部分中低浓度污染 土壤自净能力有限，一旦受到污染极难恢复。因此，迫切需 土壤均是通过一定的技术手段降低土壤含油率，以达到净 要采取有效治理措施，防治土壤石油污染。现对我国西北地 化环境、改善生态的目的。 区石油污染土壤及治理情况作一探讨。 ２．１物理治理措施 １ 我国西北地区石油污染土壤现状及危害 物理修复技术是利用土壤和污染物的物理性质，将污 近年来，我国西北地区石油工业如火如荼，原油泄漏 染物与环境进行隔离以阻止其扩散产生污染的技术。常见 造成的生态环境污染问题日益突出。加之西北油田区属 的修复技术有焚烧法、隔离法、客土法等。 干旱半干旱气候，土壤沙化和水土流失严重，土壤净化和 ２．１．１焚烧法。焚烧法嘲是利用石油类物质易燃的特点，将 承载力有限，由此带来的土壤生态环境保护和治理压力随 污染土壤进行干化等预处理后送入焚烧炉，使之生成气体 之增大。 而脱离土壤，达到去除土壤石油污染物的目的。焚烧过程中 石油污染物进入土壤后，破坏土壤物理化学结构，致 产生的有毒气体需要收集处理，处理费用较高，不宜大范围 使土层盐碱化、板结化，降低了土壤的透气透水性［４１；阻止 推广。 了土壤中的硝化作用和解磷酸作用，氮、磷含量减少；石油 ２．１．２隔离法。隔离法ｒ７】是采用黏土或其他合成惰性材料， 污染物粘附在植物根表面形成黏膜，阻碍植物根系正常 将石油污染的土壤与周围环境隔离开来的技术。该方法可 呼吸和吸收养分，造成植物根系腐烂；石油中含有的烷烃、 有效防止污染物的迁移，费用较低，但由于土壤自身降解能 苯类和复杂芳香烃等毒性很大，有“三致”作用，可通过食物 力有限，毒性依然存在，达不到永久治理的目的，若隔离措 链在动植物体内逐级富集，导致污染物的生物放大，从而危 施不当，有造成二次污染的风险。 害人类的健康。 ２．１．３客土法。客土法［８１是用未污染的土壤替换部分污染土 甘肃庆阳人大公布资料显示。仅华池县石油开采过程 壤或与污染土壤进行掺混，以稀释污染物浓度，利用环境自 净能力来消除污染的技术。此法工程量大，降解时间长，一 中，１９９５－－２００９年共发生土地污染事故８０３起，污染土地； 油区河流也被严重污染，２００７年抽样化验显示，多项指标大 般只用于事故后的简单处理，且置换出的污染土壤仍需进 行后续处理。 作者简介曹辉（１９８６一），男，河南新乡人，助理工程师，从事新型肥料 ２．２化学治理措施 与土壤污染修复研究工作。 通讯作者 化学修复技术是利用石油污染物与氧化剂、改良剂等 收稿日期２０１１－０９一Ｏ１ 发生化学反应，对污染物进行氧化、分离等，以降低土壤中 ３０９ 资源与环境科学 污染物浓度的技术。化学修复技术主要包括氧化法、土壤洗 涤法等。 ２．２．１氧化法。氧化法［９１是向石油污染的土壤中喷洒或注 入强氧化剂，使其与污染物质发生化学反应来实现净化的 目的。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。氧化 反应完成的时间短，大大加快了降解速率。但大范围地使 用容易使土壤盐碱化，只适用于污染物易扩散、难分解的 土壤修复中。 ２．２．２土壤洗涤法。土壤洗涤法【 ０１是将污染土壤粉碎，混入 足够的水和洗涤剂，得到土壤、水和洗涤剂相互作用的浆 液，静置后，从水相中将部分污染物从土壤中分离出来。土 壤洗涤法工序复杂，成本较高，仍局限于实验室研究，工程 应用较困难。 ２．３生物治理措施 生物修复技术是利用植物或微生物的吸收、转化、清除 或降解作用，将土壤中的石油污染物降解为二氧化碳和水 或转化为其他无害物质的技术措施。生物修复技术按修复 主体分微生物修复技术和植物修复技术。生物修复以其成本 低、效果好及对环境二次污染少等优点，被认为是最有前景 的修复手段，并已经成为近年来石油污染土壤治理研究的 热点【’”。 ２．３．１植物修复技术。植物修复技术 主要是利用植物对污 染物的大量吸收或是植物体内释放能降解石油污染物的分 泌酶或酶类物质或植物根际对微生物生长提供良好微环 境，植物生长到一定阶段移除，如此反复种植以达到降低土 壤石油烃含量的目的。植物富集石油污染物的能力受土壤 类型、污染物性质等的制约【１３】。因此，进行植物筛选应考虑以 上诸多方面的因素。 ２．３．２微生物修复技术。微生物修复技术［１４１是利用微生物的 新陈代谢作用．将石油污染物矿化为二氧化碳和水或简单 化合物的技术。筛选以石油烃为利用碳源的高效降解菌，经 扩大培养投入污染土壤进行修复。高效降解菌一般从土著 微生物中进行筛选，主要是因为土著微生物已经适应了污 染物的存在，并且外源微生物又不能与土著微生物有效地 竞争。此外，为提高降解菌活性，需要创造良好的生长环境 和加入必需的无机盐、影响因子等营养成分。 ２．４联合治理措施 单一修复技术虽有各自的优点，但均有一定的适用范 围，难以达到将石油烃含量降至环境允许值、恢复土壤耕性 的目的。随着修复技术手段的深入研究和应用的不断创新， 跨学科、多技术联合修复成为降解土壤石油污染的研究方 向。研究表明，利用表面活性剂的分散、增溶作用扩大了微 生物与石油污染物的接触面积或直接选育出产表面活性剂 的降解菌【ｌ５】，植物与微生物联合修复『ｌ句，在进行微生物修复 的同时，翻耕土壤或给土壤通气以促进降解菌生长繁殖，以 及化学氧化一植物一微生物联合修复，石油烃降解率高，无二 次污染，均优于单一修复技术。 由于不同的生态地理环境、土壤类型及生物种群、石油 组分及污染程度等因素限制了治理措施的广谱性，加剧了 石油污染土壤治理的复杂性。因此，开展修复技术前，应充 ３１０ 现代农业科技２０１１年第２３期 分结合污染区实际情况开展研究。 ３展望 ． 目前，以筛选适应当地环境的高富集性植物一高效降解 菌修复为基础，结合其他措施开展土壤石油污染联合治理 已成为当前研究的热点，部分成果已得到推广应用。据报 道，南开大学与胜利油田合作，在油田区筛选出高吸收性、 对降解菌生长有益的矮牵牛和紫茉莉，从石油污染土壤中 分离、选育出高效降解菌，采用矮牵牛／紫茉莉一土著高效降 解菌一翻耕一营养物一表面活性剂联合修复技术，经过半 年的油田降解治理，土壤石油烃含量降至环境允许值以下， 达到恢复土壤耕性要求，修复效果显著，该治理措施已在胜 利油田推广应用。 针对西北地区干旱少雨、土壤贫瘠、盐碱化严重、植被 稀疏、风沙大、自然生态环境极为恶劣的现状，能否从油田 区土壤分离选育出具有耐旱、耐盐、抗逆境生理性强的高效 降解菌 是有效开展石油污染土壤治理的关键。因此，筛选 出适应性、富集性强、生物量较大的植被，再结合西北油田 区地理环境和石油组分等因素辅以其他措施进行联合系 统修复，是治理西北油田区土壤石油污染的研究方向和有 效途径【 蝴。 ４参考文献 【１］ＲＥＮ Ｌ，ＨＵＡＮＧ Ｔ Ｌ．Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｂｙ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａ ｃｕｌｔｕｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，１９（６）：３６０—３６３． 【２】ＫＩＳＩＣ Ｉ，ＭＥＳＩＣ Ｆ，ＢＡＳＩＣ Ｆ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄｓ ａｎｄ ｃｒｕｄｅ ｏｉｌ ｏｎ ｓｏｍｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｓｉｌ ａｎｄ ｃｒｏｐｓ【Ｊ］￣ＧｅＭｅｒｍａ，２００９， １４９（３－４）：２０９－２１６． 【３］ＷＡＬＫＥＲ Ｔ Ｒ，ＣＲＩ ＩＴＩ’ＥＮＤＥＮ Ｐ Ｄ，ＹＯＵＮＧ Ｓ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ａｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｍｐａｃｔｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｉｎｄｕｓｔｉｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｃｈｐｒａ ｂａｓｉｎ ｎｏｒｔｈ—ｅａｓｔｅｒｎ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｒｕｓｓｉａ［Ｊ］．Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ，２００６，６（２）： ３６９—３８７． ｆ４１贾建丽，刘莹，李广贤，等．油田区土壤石油污染特性及理化性质关系 ［ＪＪ＿化工学报，２００９，６０（３）：７２６—７３２． ［５】孙长梅．论石油开发对乡村生态环境的污染及其危害［Ｊ１＿河南社会科 学，２００８（１６）：１０７—１０９． 【６】黄昌亮．石油污染土壤的物理化学处理——生物修复工艺与技术研 究［Ｄ】．沈阳：中国科学院应用生态研究所，２００１：１－２０． ［７】冯凤玲．污染土壤物理修复方法的比较研究『Ｊ１．山东省农业管理干部 学院学报，２００５，２１（４）：１３５—１３６． 【８］马耀华，刘树应．环境土壤学【Ｍ】．西安：陕西科学技术出版社，１９９８． 【９］孙燕英，陈鸿汉，何炜，等．土壤中石油类污染物的化学氧化去除研究 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