土壤中总石油烃污染(TPH)的微生物降解与修复研究

土壤中总石油烃污染(TPH)的微生物降解与修复研究

朱红飞

南昌大学  江西省南昌市  330036

摘要:本文首先说明了总石油烃类的容易使土壤失去原有的生态功能。具体介绍了利用土壤中土著微生物对总石油烃的降解功能。开展实验，利用土壤中原有的好氧微生物，通过投加过氧化钙改变土壤的氧气含量及投加营养物改变土壤C：N：P：K比，探究好氧微生物降解TPH的最佳效果。

关键词：TPH，过氧化钙，营养物

引言

石油烃是一种容易被生物降解的有机物，好氧微生物可以将其氧化为二氧化碳或其他低毒性副产品[1]。生物处理方法具有成本低、处理效果好、环境影响小、无二次污染等优点。本实验是利用现场处理方法在异位生物修复中的应用。把污染的废物施在土壤上，通过施肥、灌溉等解决措施，保持氧气、水分和pH的最合适值，并进行耕作以改善土壤的通气状况，确保在污染废物和下面土层中污染物的降解。降解过程所用的微生物多为土著微生物。[2]

1.实验步骤

1.1 污染土样

准备5个玻璃缸，编号1-5号，装上1kg的土样，分别加入50mL的柴油，混合均匀，配置柴油初始污染浓度约5%，TPH浓度约1.6%，污染一周。一周后，测量土样的TPH含量，记为土样TPH原始含量。对每个土样添加木屑，以降低土样的黏度，增加土壤通透性。

1.2 投加样品

表1 实验土样的对应操作及添加物

√表示需要添加对应的物质×表示不需要添加对应的物质

（1）1号作为污染原样，不作任何处理。

（2）2号主要是探究翻土及加水操作对土壤微生物降解TPH的效果。对2号进行翻土及加水处理。

（3）3号主要是探究过氧化钙添加后的降解效果。在3号投加过氧化钙、人为翻土处理及加水。注意，先投加过氧化钙，再通过人为翻土使过氧化钙粉末充分混匀后，再往土壤添加水。以免过氧化钙粉末遇到水立刻释放氧气，氧气散失。

（4）4号主要是探究营养物的效果。对4号进行加营养物、翻土及加水处理。注意，先将营养物溶解于蒸馏水中，再投加于油污土壤中。若直接往土壤中投加固体状的营养物，会导致营养物难以溶解于土壤，不利于土壤微生物利用。

（5）5号是探究过氧化钙及营养物的综合效果，对5号添加营养物、过氧化钙、翻土及加水处理。

（6）每三天对土样进行翻土及喷水；过氧化钙及营养物平均分5次投加，每6天投加一次，30天后完成投加；先加过氧化钙，使土壤与其混合，再加水，避免水与过氧化钙反应产生氢氧化钙结块并瞬时释放氧气；营养物与水充分混合后再用喷壶喷洒，让土壤容易吸收。分次投加有利于过氧化钙慢慢释放氧气，避免一次大量投加后氧气散失。另外，少量的水不能充分溶解营养物，不利于微生物吸收，分次投加营养物可以充分保证土壤的含水量及有利于微生物更好地利用营养物。

3 过氧化钙及营养物的作用

本实验通过往油污土壤中添加过氧化钙及营养物，探究氧气及N、P、K对微生物降解TPH的效果。

表2实验土样的对应操作及添加物

√表示需要添加对应的物质或进行对应的操作

×表示不需要添加对应的物质或进行对应的操作

本实验测得各实验组土壤的起始浓度，加过氧化钙及营养物后10天、20天、30天后的TPH浓度及TPH降解效率如下表。

表3 样品TPH浓度（mg/g）

表4 TPH降解效率（%）

由上述数据可知：

（1）1-5号的原浓度平均等于16mg/g。由于土壤的不均相性，所以各组的TPH原浓度有所出入。

（2）由于土壤已存在的微生物及原本已有的营养物，所以在1号空白组中，TPH有降解。TPH原浓度从17.15mg/g经过10天，降解到13.73mg/g，降解效率为19.94%。30天后，TPH降低到9.50mg/g，降解效率达44.64%。说明土壤可以利用土著微生物降解石油烃类，在一个月可将TPH降解44.64%。

（3）从1号与2号对比，往油污土壤中添加水，通过翻土操作增加土壤的氧气含量，一个月后TPH降解55.13%。与不做任何处理的1号对比，降解效率提到10.49%。说明，通过人为翻土处理增加油污土壤氧气含量及通过简单的加水操作提高土壤的含水率，能提高土壤好氧微生物降解TPH的效率。

（4）3号中，往油污土壤中投加过氧化钙增加氧气，并通过人为翻土增加氧气，及添加水提高土壤的含水量，一个月后TPH降解61.83%。与仅仅通过人为翻土增加氧气的２号相比，TPH降解效率提高6.7%。由此说明，通过往土壤中投加过氧化钙增加氧气，与只人为翻土增加氧气相比更能提高土壤微生物降解TPH的效率。

（5）4号中，在人为翻土及加水的基础上，往油污土壤中增加N、P、K营养物，一个月后，TPH的降解效率达到71.30%。与仅仅人为翻土及加水的2号相比，TPH降解效率提高16.17%。说明，通过添加N、P、K营养物，有利于油污土壤中的微生物降解TPH。另外，与3号添加过氧化钙对比，4号添加营养物后，TPH降解效率比3号高出9.47%。说明营养物对降解TPH的作用比氧气的作用大。所以，往油污土壤中添加营养物，有利于土壤中的微生物降解TPH，并且降解效果比增加氧气后的降解好。

（6）5号中，是所有操作的综合，往土壤中添加过氧化钙及营养物，通过人为翻土及加水。从实验数据可以得知，一个月后，TPH从原始浓度15.92mg/g降低到3.48mg/g，降解效率高达78.11%。比不做任何处理的1号对比，TPH降解效率提高33.47%。由此说明，通过往油污土壤中添加营养物，加水以提高土壤的含水量，添加木屑提高土壤的通透性，投加过氧化钙及人为翻土能提高油污土壤中好氧微生物降解TPH的效率。

（7）从整体来看，5号的降解效果均最明显，降解率均最高。并且降解率呈现5号>4号>3号>2号>1号的现象。

3 实验结论

影响着土壤好氧微生物降解TPH的因素有TPH的污染性质，土壤的好氧微生物含量、土壤的通透性、氧气含量、营养物含量、土壤pH及湿度等等[3]。通过往油污土壤中进行人为翻土及添加过氧化钙以提高土壤的氧气含量，通过加水保证土壤的湿度及按比例添加营养物N、P、K提高生物的代谢过程，有利于土壤中土著微生物提高降解TPH的效果。

参考文献

[1] 李凯峰，温青，夏淑梅. 石油污染土壤的生物处理技术 [J]. 应用科技，2002，29(10): 62-64

[2]陆光华，万蕾，苏瑞莲. 石油烃类污染土壤的生物修复技术研究进展 [J]. 生态环境，2003，(02): 220-223

[3] 李晓楼. 石油污染土壤的土著微生物修复影响因素研究 [J]. 长江大学学报(自科版)，2014，(22): 25-27