土壤中石油烃微生物降解动力学
微生物燃料电池修复石油污染盐碱土壤_李晓晶
图2 Fig． 2
土壤微生物燃料电池启动前的欧姆内阻
Ｒesistance of soil microbial fuel cell before startup
2. 2
土壤 MFC 的电压及电量 在测定土壤 MFC 的欧姆内阻后， 进一步分析了该电池的产电性能 （ 图 4 ） 。阳极未经过丙酮清洗且无 MFC 9 mV （ 1 000 Ω 外电阻， 水封的土壤 最大输出电压为 下同） ， 运行 110 h 后累计产电量为 1. 2 C 。与其 相比， 阳极经过丙酮清洗后的土壤 MFC ， 最大输出电压升高了 211% ， 上升为 28 mV， 在相同的时间内产电 量增加了 141% ， 为 2. 9 C 。将土壤 MFC 中的受试土壤用水封后， 最大输出电压进一步显著提升到189 mV，
1
1. 1
实验部分
反应器构型 如图 1 所示， 实验中所构造的土壤 MFC 由一个空气 阴极和三层阳极组成， 长 6 cm， 宽 6 cm， 高9 cm。 空气阴
极采用 活 性 炭 作 为 催 化 剂， 参照先前报道的方法制 ［1718 ］ 。阳极选用碳纤维布， 作 实验中分两种， 一种使用前
［19 ］ 放入丙酮（ 分析纯 ） 浸泡过夜后再用蒸馏水清洗 5 遍 ， 另一种不做任何处理。3 层阳极分别标记为第 1 层、 第2
1186
环 境 工 程 学 报
第 11 卷
法包括物理、 化学和生物修复， 其中生物修复（ 包括生物添加和生物刺激 ） 作为一种低成本、 绿色的修复技 ［46 ］ 。 术受到研究人员的青睐 MFC ） 技术是最近兴起的一种生物刺激手段 ， 空气阴极微生物燃料电池（ microbial fuel cell， 在污泥、 沉 ［710 ］ 。在 MFC 的阳极， 积物及土壤中有机污染物的去除方面发挥了巨大的潜力 产电微生物将污染物被氧 化时产生的电子通过外电路传输到阴极 ， 最终以氧气作为电子受体， 同时与质子结合形成水。 WANG ［10 ］ 等 利用 U 型土壤 MFC 对石油污染盐碱土壤进行了修复效果的研究 ， 发现在增加土壤含水量时， 土壤的 电阻明显减小， 小于 1 cm 的土壤中总石油烃的降解率被增加了 120% ， 原因是生物电流刺激了石油降解 菌的活性所致。该技术在去除污染物的同时产出电能 ， 是一种颇有前景的生态修复手段 。
土壤石油烃标准
土壤石油烃标准作为大自然的珍贵资源，石油对人类的经济和社会发展起着至关重要的作用。
然而，石油的采集和加工工作也带来了严重的环境问题，其中之一就是土壤石油污染。
石油产品的混入土壤中会改变土壤的生理和物化性质，进而影响土壤微生物生长和植物生长，甚至会使人体健康受到影响。
因此，土壤石油烃标准是环保部门所关注和制定的重要标准之一。
根据国际上通行的标准，土壤石油烃的种类主要分为三类。
第一类是单环芳烃，包括苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯等物质。
由于其具有较强的毒性和致癌性，相关国家和地区普遍将其作为优先关注的物质。
第二类是多环芳烃，包括菲、荧蒽、苊等物质。
这些物质在环境中不易降解，同时也具有较强的毒性和难以治理的特点。
因此，有关部门在相关实践中也将其作为重要关注的物质。
第三类是石油烷基和烷基苯，包括正构烷和异构烷等物质。
虽然这一类物质具有低毒性和低挥发性的特点，但它们对土壤和环境的损害同样不容小觑。
因此，在相关实践中也需要予以关注和治理。
为了更加全面和精准地对土壤石油烃进行检测和治理，相关部门还制定了详细的检测指标和标准。
例如，在对地下水的监测中，有关单位往往要求检测环境中单环芳烃的含量应该低于0.01毫克每升，而多环芳烃应该低于0.0005毫克每升。
同时，在进行土壤污染治理的过程中，也需要根据不同的地区和污染情况选择不同的治理方法和技术。
例如，在轻微受污染的土壤中，可以采取自然修复和生物修复等方法；而在重度受污染的土壤中，则可能需要采取物理化学治理等方法。
总之，土壤石油烃标准的制定和执行，为保护环境、促进经济发展、提升人民生活水平发挥了重要的作用。
下一步，我们需要进一步加强对土壤石油烃的科学研究和技术创新，为建设美丽中国、构建人类共同家园作出更大的贡献。
8种土壤原位修复技术
8种土壤原位修复技术土壤原位修复技术是指在污染土壤不被挖掘、移动的情况下直接进行处理，以减少或消除土壤中污染物的过程。
以下是8种常见的土壤原位修复技术：1.热脱附（Thermal Desorption）**-通过加热土壤到一定程度，促使污染物挥发成气态，然后通过捕集系统将这些气体收集并处理，从而去除土壤中的有机污染物。
2.原位生物修复（In Situ Bioremediation）**-利用土壤中存在的自然微生物群落或引入特定的有益微生物来分解土壤中的石油烃类、某些重金属等污染物。
3.化学氧化（Chemical Oxidation）**-添加化学氧化剂（如过硫酸盐、高锰酸钾等）到土壤中，与污染物发生氧化反应，使其转化为低毒或无毒的物质。
4.电动力学修复（Electrokinetic Remediation）**-在土壤中布置电极，利用电解过程驱动污染物离子迁移并通过集中的提取区域进行收集和处理。
5.渗透反应墙（Permeable Reactive Barrier, PRB）**-在地下水流动路径上构建一个含有特定反应材料的墙体，当污染水流经时，污染物会与墙体内的材料发生化学反应，从而达到净化目的。
6.蒸汽注入（Steam Injection）**-向土壤中注入蒸汽，通过加热使污染物蒸发，然后通过抽提井收集蒸气并进行后续处理。
7.原位稳定化/固化（In Situ Stabilization/Solidification, S/S）**-将化学制剂（例如水泥、石灰、磷酸盐等）直接注入受污染的土壤中，使污染物与固化剂结合形成稳定的固体形态，降低其迁移性和生物可利用性。
8.土壤冲洗（Soil Washing）**-虽然严格意义上不属于完全的原位修复技术，但有时也包括局部机械扰动后采用水或其他溶剂清洗土壤，溶解并移除污染物，然后通过物理分离或化学沉淀方式回收污染物。
以上各种技术的选择取决于土壤类型、污染物性质、场地条件及环境因素，并且在实际应用中可能会有多种技术组合使用以实现最佳修复效果。
活化过硫酸钠预氧化-_微生物降解联合修复石油烃污染土壤
第一作者：许成君，１９９３年毕业于哈尔滨建筑大学给水排水工程专业，高级工程师，现在中国石油大庆油田水务公司水务研究设计院从事环保技术研究工作。
通信地址：黑龙江省大庆市让胡路区水务研究设计院，１６３７１２。
Ｅ ｍａｉｌ：ｚｎ ７７７７＠１６３．ｃｏｍ。
通讯作者：郑凯元，２０１４年毕业于中国石油大学（华东）化学工程与技术专业，硕士，现在中国石油大庆油田水务公司水务研究设计院从事土壤修复技术研究工作。
通信地址：黑龙江省大庆市让胡路区水务研究设计院，１６３７１２。
Ｅ ｍａｉｌ：３５５００７１８６＠ｑｑ．ｃｏｍ。
活化过硫酸钠预氧化微生物降解联合修复石油烃污染土壤许成君 王芳 田佩婷 郑凯元 李宝 龚键（中国石油大庆油田水务公司）摘 要 为探究化学氧化法与微生物法联合修复技术在石油污染土壤修复中应用的可行性，文章采用联合修复实验，以过硫酸钠／过氧化钙为氧化剂，氧化预处理后联合生物修复，研究了修复过程中土壤石油烃含量、ｐＨ值、微生物数量以及石油烃分子分布的变化规律，比较了联合修复技术与单一生物修复对石油烃污染土壤修复效果的影响。
实验结果表明，在过硫酸钠投加量０．３ｍｍｏｌ／ｇ，狀（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８） 狀（ＣａＯ２） 狀（ＦｅＳＯ４） 狀（柠檬酸）为５ ５ １ １条件下，石油烃（Ｃ１０～Ｃ４０）降解率为２４．４１％，其中Ｃ１０～Ｃ２５组分石油烃的降解率为－６．８２％，Ｃ２６～Ｃ４０组分石油烃降解率为３１．３４％，氧化预处理后土壤添加石油烃降解菌进行生物修复，经联合修复后土壤中石油烃降解率可达８５．１３％，比直接进行生物降解的土壤，生物降解率提高了３９．６６％。
修复后土壤的ｐＨ值由９．３１降至７．２１，土壤性质得到了改良。
研究结果证明过硫酸钠／过氧化钙联合微生物修复对降解土壤中石油烃污染具有可行性。
关键词 石油烃；土壤修复；微生物；过硫酸钠；过氧化钙ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５ ３１５８．２０２３．０４．００５ 文章编号：１００５ ３１５８（２０２３）０４ ００２０ ０５犚犲犿犲犱犻犪狋犻狅狀狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿犎狔犱狉狅犮犪狉犫狅狀犆狅狀狋犪犿犻狀犪狋犲犱犛狅犻犾犫狔犃犮狋犻狏犪狋犲犱犛狅犱犻狌犿犘犲狉狊狌犾犳犪狋犲／犆犪犾犮犻狌犿犘犲狉狅狓犻犱犲犆狅犿犫犻狀犲犱狑犻狋犺犕犻犮狉狅犫犻犪犾ＸｕＣｈｅｎｇｊｕｎ ＷａｎｇＦａｎｇ ＴｉａｎＰｅｉｔｉｎｇ ＺｈｅｎｇＫａｉｙｕａｎ ＬｉＢａｏ ＧｏｎｇＪｉａｎ（犠犪狋犲狉犛犲狉狏犻犮犲犆狅犿狆犪狀狔，犇犪狇犻狀犵犗犻犾 犲犾犱狅犳犆犖犘犆）犃犅犛犜犚犃犆犜 Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｍｂｉｎｉｎｇｃｈｅｍｉｃａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｔｈｅｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｃｏｍｂｉｎｅｄｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｕｓｉｎｇｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ／ｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄｅａｓｔｈｅｏｘｉｄａｎｔｆｏｒｏｘｉｄａｔｉｖｅｐｒｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｓｏｉｌｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔ，ｐＨ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｑｕａｎｔｉｔｙ，ａｎｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆｓｉｎｇｌｅｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄｓｏｉｌｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆａｄｄｉｎｇ０．３ｍｍｏｌ／ｇｏｆｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ，狀（Ｎａ２Ｓ２Ｏ８） 狀（ＣａＯ２） 狀（ＦｅＳＯ４） 狀（ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ）ｗａｓ５ ５ １ １，ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ（Ｃ１０ｔｏＣ４０）ｗａｓ２４．４１％，ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆＣ１０ｔｏＣ２５ｆｒａｃｔｉｏｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｂｅｉｎｇ－６．８２％ａｎｄｔｈａｔｏｆＣ２６ｔｏＣ４０ｆｒａｃｔｉｏｎｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｂｅｉｎｇ３１．３４％．Ａｆｔｅｒｏｘｉｄａｔｉｖｅｐｒｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｓｏｉｌｗａｓｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｄｅｇｒａｄｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａｆｏｒｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｃｈｉｅｖｅｄａｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｕｐｔｏ８５．１３％，ｗｈｉｃｈｗａｓ３９．６６％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｓｏｉｌｔｒｅａｔｅｄｂｙｓｉｎｇｌｅｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ．ＴｈｅｐＨｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅｍｅｄｉａｔｅｄｓｏｉｌｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ９．３１ｔｏ７．２１，ａｎｄｔｈｅｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ／ｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄｅ·０２· 油 气 田 环 境 保 护 ２０２３年８月 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮＯＦＯＩＬ＆ＧＡＳＦＩＥＬＤＳ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．４ ａｎｄｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｉｓｆｅａｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌ．犓犈犢犠犗犚犇犛 ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ；ｓｏｉｌｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ；ｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ；ｃａｌｃｉｕｍｐｅｒｏｘｉｄｅ０ 引 言随着石油工业的迅速发展，在石油开采、原油储运、化工炼制的过程中，不可避免地会发生石油遗洒或泄漏现象，造成土壤污染，土壤污染治理难度大、周期长。
土壤石油烃的测定
土壤石油烃的测定测定土壤中的石油烃是环境监测和土壤污染评估的重要步骤之一。
以下是常见的土壤石油烃测定方法：1. 气相色谱质谱联用技术（GC-MS）●原理：使用气相色谱仪（GC）分离混合物中的化合物，并将其与质谱仪（MS）联用以识别和定量化合物。
●步骤：1.土壤样品提取：使用适当的溶剂（如n-正己烷）将石油烃从土壤中提取出来。
2.浓缩：将提取的样品浓缩以增加检测灵敏度。
3.GC-MS分析：将样品注入气相色谱仪并分离，然后通过质谱仪进行检测和鉴定。
2. 气相色谱（GC）●原理：使用GC分离混合物中的不同化合物，可以与不同的检测器联用。
●步骤：1.土壤样品提取：提取土壤中的石油烃。
2.GC分析：将样品注入气相色谱仪，使用色谱柱分离化合物，并使用检测器（如火焰光度检测器或质谱仪）进行检测和定量。
3. 红外光谱法（FTIR）●原理：使用红外光谱仪检测样品中特定化合物的振动和吸收特性。
●步骤：1.土壤样品制备：将土壤样品与适当的溶剂混合并制备成固体样品。
2.FTIR分析：将样品放入红外光谱仪中，通过测量其在红外光谱区域的吸收谱来识别其中的化合物。
4. 光谱荧光法●原理：使用荧光光谱仪检测样品中特定化合物的荧光特性。
●步骤：1.土壤样品制备：通过提取或预处理，制备含有石油烃的溶液样品。
2.荧光光谱分析：将样品置于荧光光谱仪中，通过测量其在特定波长下的荧光发射来检测和定量化合物。
注意事项：●每种方法都有其优势和限制，选择适合的方法需考虑样品类型、所需灵敏度、分析目的以及实验室设备和专业水平等因素。
●在进行土壤石油烃测定前，需准备合适的实验室条件和设备，并遵循标准的操作程序和安全规范。
针对特定的样品和分析要求，最佳的方法可能有所不同。
因此，建议在进行石油烃测定前咨询专业的环境科学或化学分析人员，以确保选用最适合的方法。
石油烃污染土壤微生物修复技术、菌剂的筛选研制及案例分析
为混合颗粒状粉剂，具有调理土壤环境，提高土壤渗透性、增加氧气传输 等作用，同时还具有很好的持水能力，有利于微生物生长，提高污染物降 解率。
油泥生物处理调质营养素
为白色粉剂，能有效改善土壤质地，为微生物提供营养物质，促进微生物 快速繁殖，增强降解活性，提高污染物降解速度。
六、微生物菌剂的生产
60
50
40
30
20
10
0 2周 4周 6周 8周 3个月 4个月
示范现场土壤中石油烃含量的变化
修复前 调理剂、菌剂播撒
翻耕
浇水
种植植物
修复后
五、石油污染土壤微生物修复技术
2、异位修复技术---堆体技术
根据多种生物堆体的生物学过程特性, 将其与微生物包埋/脱附增溶（IMT/SER）等强化工艺 相组合，建立了不同类型的生物堆体强化修复系统，并获得了完整的工艺参数。
土壤中主要石油污染物残留量测试 （GC-FID、UV、IR、重量法） 土壤中微生物群落变化 （PCR、DGGE）； 修复植物生物量变化。
CK F-7 FL-7 FH-7 F-24 FL-24 FH-24
FH-24 FL-24 F-24 FH-7 FL-7 F-7
修复后微生物群落谱带条数 增加了3-4倍
溶
（Rhodococcus erythropolis）；25%铜绿假单孢杆菌 （Pseudomonas aeruginosa）；25% acinetobacter）。
构建适宜反应的微环境
促进污染物的脱附传质
企业标准
《石油污染土壤处理用微生物修复菌剂》 (Q/0500DJH001-2015)
五、石油污染土壤微生物修复技术
菌剂添加量对修复效果的影响
土壤水环境中污染物运移双点吸附解吸动力学模型
∂C ∂z
⎞ ⎠⎟
−
∂qC ∂z
⎪⎪⎪−kθρ[(1 − ⎨
f
)KdC
−
S2 )] − θλ1C
−
f
ρ Kdλ2C
（1）
⎪⎪S1 = fKdC
⎪ ⎪
∂S2
⎪⎩ ∂t
=
kθ[(1 −
f
)KdC
−
S2 )] − λ3S2
式中：C 为污染物在水相中的浓度；S1 和 S2 分 别为污染物在平衡和非平衡吸附相上的吸附浓度；
（1. 辽宁工程技术大学 力学与工程科学系, 阜新 123000; 2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071）
摘 要：在考虑对流弥散、平衡/非平衡双点吸附解吸、微生物降解等情况下，建立了土壤环境中有机污染物迁移转化的动
力学模型，并给出了有限差分解。在此模型的基础上，详细讨论了有机污染物在土壤中的分布规律，并对一阶吸附解吸速率
（7）
初始条件离散为
C
0 j
=
(
S1
)0 j
=
(
S2
)0 j
=
0
（8）
上边界条件离散为
⎧ ⎪
−
⎪
θD 4h
(C1τ
−
C
τ −1
+
C1τ
+1
−
C
τ +1 −1
)
+
⎪ ⎪⎪
vθ 2
(C
τ 0
+1
+
C
τ 0
)
=
vC0
⎨
⎪ ⎪− ⎪
θD 4h
(C1τ
微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展
微生物降解土壤中多环芳烃的研究进展多环芳烃（PAHs）是一类普遍存在于土壤中的有机化合物，由于其毒性和环境持久性，对人类和生态系统造成了严重的威胁。
目前，微生物降解被广泛认为是一种有效且环境友好的降解PAHs的方法。
本文将对微生物降解土壤中PAHs的研究进展进行综述。
微生物降解PAHs是一种涉及微生物代谢和转化的生物降解过程。
这些PAHs降解菌主要是革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，如丁酸杆菌属、桿菌屬、水維生菌屬等。
这些菌利用PAHs作为其碳源和能量来源，通过酶的作用将PAHs降解为较简单的化合物，最终转化为CO2和H2O。
微生物降解PAHs的途径主要包括氧化降解和还原降解两种。
氧化降解是指微生物利用氧气作为电子受体，将PAHs氧化为较低毒性和较易降解的化合物。
这一过程涉及多种酶的参与，其中包括氧化酶、去氢酶、羟化酶等。
氧化降解过程中产生的一些中间产物具有相对较高的毒性，因此在更高级的微生物群落中会被进一步降解。
近年来，随着分子生物学和基因工程技术的进步，研究人员通过分离和鉴定PAHs降解菌的基因，成功构建了一些功能性基因组和表达系统。
这些研究为进一步开发高效降解PAHs的微生物菌株和生物修复技术提供了重要的理论基础和实验依据。
微生物降解PAHs的应用仍然面临一些挑战和限制。
PAHs的降解速率较慢，降解过程中产生的中间产物有时仍具有一定的毒性，可能对环境产生负面影响。
PAHs降解菌的筛选和培养过程较为困难，特定条件和营养物质的要求限制了其在实际应用中的使用。
PAHs的污染程度和土壤环境因素也会影响微生物降解的效果。
微生物降解是一种有效且可持续的降解PAHs的方法，但仍需要进一步的研究和改进。
未来的研究方向包括：寻找更多的高效PAHs降解菌株、研究降解菌的降解途径和酶活性，以及开发新的生物修复技术等。
通过不断深入的研究，将有助于提高降解效率，降低环境风险，并为土壤污染的治理提供有力的支持。
土壤微生物分解作用[1]
引言：土壤微生物是土壤生态系统中不可或缺的组成部分，对于土壤有机质分解、养分循环等方面起着重要作用。
本文将继续探讨土壤微生物的分解作用，并从五个方面详细阐述其作用机制。
概述：土壤微生物分解作用是指土壤微生物通过各种代谢途径将有机质分解为无机质，并释放养分供植物吸收利用的过程。
土壤微生物通过酶的参与，将复杂的有机物质分解为简单的物质，进而影响土壤的肥力状况和植物生长。
正文：1.有机质分解的酶类参与1.1分解蛋白类的酶1.2分解碳水化合物的酶1.3分解脂肪类的酶1.4分解纤维素的酶1.5分解木质素的酶2.微生物组群对有机质的分解2.1糖解菌类对碳水化合物的分解2.2蛋白分解菌类对蛋白类的分解2.3脂肪分解菌类对脂肪类的分解2.4纤维素分解菌类对纤维素的分解2.5木质素分解菌类对木质素的分解3.土壤酸碱性对微生物分解作用的影响3.1酸性环境对酶的活性影响3.2碱性环境对酶的活性影响3.3酸碱环境对微生物活性的影响3.4酸碱环境对微生物代谢途径的影响3.5酸碱环境对有机质分解速率的影响4.温度对微生物分解作用的影响4.1低温对微生物活性的影响4.2高温对微生物活性的影响4.3温度对酶活性的影响4.4温度对有机质降解速率的影响4.5温度对微生物种群结构的影响5.养分对微生物分解作用的调控5.1过量养分对微生物分解作用的影响5.2缺乏养分对微生物分解作用的影响5.3养分比例对微生物分解作用的影响5.4养分循环对微生物分解作用的影响5.5微生物对养分的利用效率总结：土壤微生物分解作用是土壤中有机质分解的关键过程，由不同类型的酶和微生物组群协同参与。
土壤酸碱性、温度和养分等环境因素对微生物分解作用有着重要的影响。
深入研究土壤微生物分解作用的机制，对于优化土壤肥力、提高农作物产量具有重要的指导意义。
石油化工废水微生物降解的影响因素
石油化工废水微生物降解的影响因素一、有机化合物的种类与降解
⏹直碳链
C10~C18范围的直碳链化合物较易被微生物分解。
⏹碳原子数
碳原子数在30以上的化合物很难被微生物分解。
⏹烃类降解难易程度
脂环烃类>多环芳烃类>芳烃类>烷烃类、烯烃类
⏹芳香烃
芳香烃常与沉积物相结合，被微生物降解较为艰难。
⏹烷烃
烷烃中，C1~C3化合物，如甲烷、乙烷、丙烷，只能被少数具有高度专一性的微生物所利用。
⏹直链烃与支链烃
直链烃容易降解，而支链烃较难降解。
二、烃类化合物的溶解度变化
烃类化合物在水中的溶解度较低，且随链长及分子量的增加，溶解度降低。
三、不同微生物种群对原油的降解能力
降解石油类有机污染物的微生物种类很多，有细菌、真菌等。
实际环境中总是多种微生物共存，共代谢现象就普遍存在，代谢途径也会多样化，多种微生物的共存有利于有机污染物的分解。
四、温度和压力
烃类化合物的降解与温度与压力有关。
一般随温度升高分解速率加快，随压力加大分解速率减小。
五、溶解氧
烃类有机污染物物的降解主要在好氧条件下完成。
1g油中各组分完全矿化为CO2和水需溶解氧约3~4g。
六、营养盐
石化行业有机污染物的主要成分是碳氢化合物。
添加氮、磷等营养物质在多数情况下可以促进有机污染物的生物降解。
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２０１７年８月 油 气 田 环 境 傈 护 ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩ（）Ｎ ＯＦ ＯＩＬ＆ ＧＡＳ ＦＩＥｆ ＤＳ
土壤中石油烃微生物降解动力学六 申圆圆 。 王文科 李菁 李春荣。 姬雨。 李肖肖 （１．西安文理学院生物与环境工程学院；２．陕西省地下水与生态环境工程研究中心） 摘 要 以长安大学渭水校区未被污染的粉质壤土为研究对象，通过土壤灭菌、添加由石油污染土壤红三叶 草（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ Ｒｅｐｅｎｓ Ｌｉｎｎ）根际修复区分离筛选得到的４株以原油作为惟一碳源和能源的高效石油烃降解菌（动 性杆菌、藤黄微球菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌），调控反应温度与石油烃初始浓度，研究在土壤中添加优势石 油烃降解茵后石油烃降解动力学及其影响因子。结果表明：优势石油烃降解菌对土壤中石油烃降解起主导作用， 在４０ ｄ内，在２ ０００ ｍｇ／ｋｇ石油烃浓度下添加石油烃降解菌其石油烃降解率是灭菌条件下的２倍左右，土壤中石 油烃降解茵降解量为３６￣２７１ ｍｇ／ｋｇ，非灭菌处理半衰期时间短于灭菌处理；在设定的实验温度范围内，石油烃降 解速率随着温度增加逐渐加快，在（３８±１）℃时残留量最小为１ ６６２ ｍｇ／ｋｇ，半衰期最短；土壤中的石油烃在浓度为 ２ ０００ ｍｇ／ｋｇ时降解最快，随着初始浓度的增加，石油烃降解速率呈递减趋势，半衰期逐渐增长。 关键词 土壤；石油烃；微生物降解；动力学
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—３１５８．２０１７．０４．００３ 文章编号：１００５—３１５８（２０１７）０４—００１１－０４ ０ 引 言 烃类污染物积聚在动物和植物组织会使动物和 植物死亡或发生突变。通常用于土壤修复的技术包 括物理修复法（如焚烧法、隔离法、换土法、超声清洗 法等）＿】 ］，利用豆科、禾本科或观赏植物修复法＿３］，微 生物修复法ｌ＿４］，植物和微生物联合修复法［５ 等。前人 的研究表明利用土著微生物降解土壤中的石油烃效 率低，因土著微生物适应石油烃需要一个长期过程， 而在植物修复过程中，能给微生物提供良好的微生态 环境＿６］。土著微生物在修复过程中成活困难、活性难 提高，致使治理过程延续时间较长成为微生物修复技 术的一个突出缺点。植物修复过程中植物的根际区 为微生物提供了良好的生存环境，微生物数量在石油 烃污染植被区较未种植被区多 ］。在处理石油烃污 染土壤过程中，仅靠土壤中的土著微生物无论从处理 效果还是处理时间都远远不够，往往需要接人高效降 解菌剂。根际区菌种较直接从土壤中提取的菌种具 有较好适应性，因此，寻找能够在植物根际区较好生 长的高效石油烃降解菌是推进石油烃污染土壤植物 和微生物联合修复技术发展的一个重要举措。关于 石油烃在自然条件下添加根际外源菌降解研究较少。 本文研究在土壤中添加根际外源微生物石油烃降解 的动态规律及影响因素，旨在为植物和微生物联合修
复石油烃污染土壤提供参考依据。 １ 材料与方法
１．１材料与『义器 １．１．１实验试剂与仪器 试剂、材料：牛肉膏、蛋白胨、（ＮＨ ） ＳＯ 、ＣａＣ１：、 ＣＣ！ 、ＫＨ ＰＯ 、无水Ｎａ２ＳＯ 、麸皮。 仪器：ＨＺＳ－Ｈ恒温水浴振荡器、ＴＤＩ ８０—２Ｂ离心 机、ＵＶ一２４５０紫外可见分光光度计、电导率仪、ｐＨ 计、氧化还原电位仪。 １．１．２供试土壤的采集与性质 实验选用长安大学渭水校区未被污染０～２０ ｃｍ 粉质壤土作为供试土壤。采集土壤经去除碎石、败叶 等杂物、自然风干、研碎、１ ｍｍ筛筛分，自然风干后， 储存于广口瓶中备用。按常规分析方法测定各供试 土样的有机质含量（重铬酸钾氧化外加热法）、土壤粒 级分布（比重计法）、ｐＨ值（水土质量比为５：１，电位 法）、电导率（水土质量比为５：１，电导率仪测定法）、 氧化还原电位（水土质量比为５：１，氧化还原电位计 测定法）、有效钾（四苯硼钠比浊法）、有效氮（碱解扩 散法）、有效磷（碳酸氢钠法）［｛｝］。供试土壤基本物理 化学性质如下：粉粒（９０．８ ）、黏粒（９．２ ）、有机质 （２．３ ）、ｐＨ值（７．２４）、氧化还原电位（２０２ ｍＶ）、电
★基金项目：中央高校基础研究计划项目（３１０８２９１６ｌ１２７）、西安市科技计划项目（ＣＸＹ１５３１ｗＩ １６）。 申圆圆，２Ｏ１２年毕业于长安大学环境工程专业，现在西安文理学院生物与环境工程学院从事水土污染修复方面的研究及教学工作。通信地址：陕 西省西安市科技六路１号，７１００６５ 油气田环境保护・技术研究 导率（１２８ ｕＳ／ｃｍ）、有效钾（１４．３ ｍｇ／ｇ）、有效氮 （２４．４７ ｍｇ／ｇ）、有效磷（０．３９ ｍｇ／ｇ）。 １．２实验方法 １．２．１几个实验 ①外源微生物对石油烃降解实验 共有１８个处理，将样品分成两组，其中一组在高 温灭菌器中进行温度１１５℃、压力１００ ｋＰａ、时间为 ３０ ｒａｉｎ湿热灭菌；另一组在１００ ｇ消毒土样中添加混 合菌群５ ｍＩ （利用筛选自红ｉ叶草石油污染修复区 根际土壤中的优势石油烃降解菌动性杆菌（Ｐｌａｎｏｍｉ－ ｃｒｏｂｉｕｍ Ｃｈｉｎｅｎｓｅ（Ｔ））、藤黄微球菌（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ Ｌｕ— ｌｅｕｓ）、蜡状芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｃｅｒｅｕｓ）和短小芽孢杆 菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ Ｐｕｍｉｌｕｓ）），后 种菌株已经保藏并分别 申请了专利，上述菌种按照种子液混合体积比例为 １：１：２：１，细菌数量为４．８×１０ 个／ｍＩ ）。称取处 理过的土样，按２ ０００ ｍｇ／ｋｇ石油烃浓度称取延长炼 油厂的脱水原油与上述土样进行混匀处理，每个处理 均按照５ 质量分数拌入灭菌麸皮，按照Ｃ、Ｎ、Ｐ比例 为１００：５：１比例拌人（ＮＨ ）：Ｓ（） 和ＫＨ。ＰＯ 作为 Ｎ源和Ｐ源。实验前把各组土壤含水量均调节为饱 和含水量的６Ｏ ，土壤颗粒处理均匀，培养温度为 （２７±１）℃，实验过程中利用称重法进行补水，保持含 水量基本恒定。 ②温度对土壤中石油烃微生物降解影响实验 共有２７个处理，按照控制温度分为三组：（２７±１） ℃、（３３±１）℃、（３８±１）℃；石油烃浓度均为５ ０００ ｍｇ／ｋｇ，土壤含水量同上，添加营养物质和麸皮量同 上实验。 ③初始污染物浓度对土壤中微生物降解影响实验 共有３６个处理，土壤含水量同上，添加营养物质 和麸皮量同上，石油烃初加入量为２ ０００，５ ０００， ７ ０００，１０ ０００ ｍｇ／ｋｇ，充分混匀放置于９０ ｍｎｌ培养皿 中，在（２７±１）℃恒温培养箱内进行培养。 以上３个实验中每个处理均重复３次，在添加污 染物后Ｏ，５，１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０ ｄ分别取一个处 理的样品测定土壤中的石油烃残留量。 １．２．２实验测定 于三角瓶２５ ｇ土样巾加５０ ｍＩ ＣＣＩ ，上ｒ口１流热 浸ｌ ｈ，浸提液经无水Ｎａ Ｓ（） 干燥后过滤至１００ ｍＩ 容量瓶中。继续用２×２０ ｍＩ ＣＣ１。热浸两次，每次 Ｏ．５ ｈ，滤液经干燥后合并倒入５０ ｍＩ 容量瓶，用 ＣＣ１。定容后，用紫外可见分光光度计测定吸光度值， 根据测定的吸光度与浓度关系计算土壤的石油烃含 量。利用紫外分光光度法在２６０ ｎｍ波长测定石油烃 含量。土壤中石油烃平均回收率分别为８２ ～ １０５ ，标准偏差分别为３ ～ｌ０ 。 １．２．３数据处理 前人研究表明，微生物的降解动力学过程可以用 零级、一级反应模型、Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ模型、Ｌｏｇｉｓｔｉｃ模 型、Ｍｏｎｏｄ无生长模型等多种模型捕述，但当有微生 物存在、初始污染物浓度较高的条件下，微生物降解 动力学过程应用一级反应模型可以较好模拟。 石油烃在土壤中微生物降解的一级降解动力学 方程表达式如下： （ ，一Ｃ（ ｅｘｐ（一ｋｔ） （１） 式中：Ｃ，为ｔ时刻污染物的浓度，ｍｇ／ｇ；Ｃ 为初始浓 度，ｍｇ／ｇ；ｋ为一级反应速率常数，ｄ ； 为时间，ｄ。 其半衰期公式如下：
Ｔ一＝＝＝ （２） ２ 实验结果 ２．１微生物对土壤中石油烃的降解研究 （２７±１）℃时微生物对石油烃的降解情况见表１。 表１ （２７±１）℃时微生物对石油烃的降解
１ ９４０ ｌ ８９９ １ ８６２ １ ８２９ １ ８００ １ ７７５ １ ７３６ １ ７Ｏ５ １ ６７５ Ｏ ２．１１ ４．０２ ５．７２ ７．２２ ８．５１ １Ｏ．５２ １２．１１ ｌ３．６６ １ ９４０ １ ８６３ １ ７９４ １ ７２６ １ ６５９ １ ５９３ １ ５２９ １ ４６６ １ ４０４ Ｏ ３．９７ ７．５３ ｌ１．Ｏ３ ｌ４．４８ １７．８９ ２１．１９ ２４．４３ ２７．６３ １．８６ ３．５１ ５．３１ ７．２７ ９．３８ １０．６７ １２．３２ １３．９７ 申圆圆等：土壤中石油烃微生物降解动力学 由表１可以看出，土壤中添加的石油烃降解菌有 较强的降解石油烃的能力。在４０ ｄ内添加外源降解 菌的土壤中石油烃降解率为灭菌条件下的２倍左右， 土壤中微生物降解石油烃的含量为３６～２７１ ｍｇ／ｋｇ。 土壤中石油烃降解的动力学参数见表２。 表２土壤中石油烃降解的动力学参数 项目 ≯ 灭菌 。 薯 。 添加外源降解菌 笔 ：＝ 。 。ｅｘｐｃ——。．。ｏ３ ６ｔ）Ｙ— 。 。ｅｘｐｃ一。．。。ｓ 相 数 Ｏ．９９８ ３ 。。９９９ ６ 速率常数０．００３ ６ Ｏ．００８ 半衰期／ｄ １９３．５ ８６．６３ 由表２中的降解动力学相关参数可以得到，石油 污染土壤中添加外源降解菌处理的降解速率常数大 于灭菌处理的，降解半衰期明显短于灭菌处理。从而 证明，土壤中添加的４株优势石油烃降解菌对土壤中 石油烃的处理有明显促进作用。 ２．２温度对土壤中石油烃降解的影响 温度对土壤中石油烃降解的影响见图１。 不同温度土壤中石油烃降解动力学参数见表３。 图１ 温度对土壤中石油烃降解的影响 由图１可看出，在（２７±１）～（３８±１）℃，土壤中 石油烃的降解速率随着温度的升高而逐渐加快。初 始石油烃浓度为５ ＯＯＯ ｍｇ／ｋｇ，当温度为（３８±１）℃ 时，土壤中石油烃降解速率最快，其土壤中石油烃的 残留量明显低于低温时的残留量，残留量最小为 １ ６６２ ｍｇ／ｋｇ。 表３不同温度土壤中石油烃降解动力学参数 ． 羹 ２７士１ ４ ６１６ｅｘｐ（－－０．００６ ） Ｏ．９９９ ９ ０．００６ ０ １ｌ ５．５０ ３３士１ 一４ ６１６ｅｘｐ（一０．Ｏ１７ｔ）Ｏ．９９９ ６ ０．０１６ ５ ４２．Ｏ０ ３８土１ Ｙ＝＝４ ６１６ｅｘｐ（一０．０２５ｔ）０．９９８ ７ ０．０２５ ４ ２ ．２８ 由表３可知，温度影响石油烃降解的半衰期。当 温度在（２７±１）～（３８±１）℃时，石油烃浓度在设定的 研究范围内，石油烃生物降解常数与土壤中石油烃浓 度呈负相关关系，与研究温度呈正相关关系。石油烃 降解半衰期与初始石油烃浓度呈正相关关系，与温度 呈负相关关系。在（３８±１）℃时，初始石油烃浓度为 ５ ０００ ｍｇ／ｋｇ时，土壤中石油烃降解半衰期最短，为 ２７．２８ ｄ，（２７±１）℃时土壤中的石油烃降解半衰期最 长，为１１５．５０ ｄ，增幅达４．２３倍。 ２．３初始浓度对土壤中石油烃降解的影响 石油烃初始浓度对土壤中微生物降解的影响见 图２。