石油污染盐碱土壤微生物—盐生植物协同修复技术研究

论文摘要

土壤中的石油污染己成为一个世界范围普遍存在的环境问题,同时,在我国大部分采油区,石油污染土壤同时呈现盐碱化和板结化,导致石油污染物可生化降解性差和去除难度增大。尽管生物修复技术具有成本低、高效、无二次污染等优点,而成为治理大面积土壤污染的最有潜力的技术之一；但由于石油污染盐碱土壤环境的复杂性,单一利用任何一种修复技术都很难在消除石油污染物的同时,改良和修复土壤的盐碱环境。本论文针对采油区土壤石油污染和盐碱化两类突出问题,从选育耐盐碱的高效石油烃降解菌剂和适合油田地区生态环境条件的高效盐碱地修复植物入手,并应用于溢油污染土壤生物修复的盆栽实验和现场试验中,考察石油烃降解菌剂和盐生植物对石油烃污染物协同降解作用以及对土壤盐碱环境的联合改良作用,开发适合石油污染盐碱土壤的微生物-植物联合修复技术,以期为我国油田地区石油污染盐碱土壤的修复提供实践基础和技术支撑。论文的主要研究内容和研究结果如下：1.筛选出了耐盐碱的高效石油烃降解菌并确定了其降解石油烃的适宜条件,同时选育出适宜石油污染盐碱土壤中生长的植物。（1）从长期受石油污染的土壤中,分别以正十六烷和菲为碳源,经过连续富集筛选,得到对烷烃具有良好降解效果的混合菌系ALK和对菲具有良好降解作用的芳烃降解混合菌系PAH-M。从烷烃混合菌系ALK中分离纯化得到的7个单菌株中,命名为A-2和A-4的菌株降解正十六烷的能力最强,该2株菌降解正十六烷的适宜温度为30℃,pH为7～9,NaCl浓度为2%。以此两株菌为基础,复配芳烃降解混合菌系PAH-M,得到新的混合石油烃降解菌群,应用于后期盆栽和现场修复试验。（2）供试盐生植物只有碱蓬能在受石油污染的重盐碱土壤中生长,而紫花苜蓿、小冠花、菊苣、披肩草等不能在石油污染的盐碱土壤中成活,因此选择碱蓬作为修复植物。2.通过盆栽实验和现场中试试验评价了所筛选的石油烃降解菌和所培育的盐生植物在修复石油污染盐碱土壤中的作用效果。（1）通过盆栽和现场试验考察了接种固定化菌剂和添加肥料、种植碱蓬和添加肥料、以及同时接种菌剂、种植碱蓬和添加肥料等措施对石油污染盐碱土壤的修复效果,并以未处理的油污染盐碱土壤为对照,实验结果表明,上述三种措施都能有效提高土壤养分包括总氮、总磷、速效氮、速效磷的含量,促进异养菌和石油烃降解菌的生长繁殖,进而提高石油烃的生物降解。其中,同时接种菌剂、种植碱蓬和添加肥料的体系对污染物的去除具有协同作用,2个月的现场修复实验结束时石油烃降解率最高,达47.3%,分别比对照体系、接种固定化菌剂和添加肥料体系、种植碱蓬和添加肥料体系提高了213.2%、22.5%和31.0%。（2）盆栽和现场修复石油污染盐碱土壤实验结果同时表明,所筛选的微生物和所选育的植物碱蓬联合使用时,微生物繁殖和植物的生长之间互惠互利,在协同石油烃污染物降解的同时,可更有效地降低土壤pH,改善土壤盐碱环境,因而在油污染盐碱土壤治理方面具有良好的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 石油污染土壤的现状和危害
• 1.2 石油污染土壤的传统修复技术
• 1.2.1 物理修复方法
• 1.2.2 化学修复方法
• 1.3 石油污染土壤的生物修复技术
• 1.3.1 微生物修复
• 1.3.2 植物修复
• 1.3.3 动物修复
• 1.3.4 微生物-植物修复
• 1.3.5 应用微生物-植物联合修复石油污染土壤研究进展
• 1.4 本文的研究目的、内容及技术路线
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究技术路线
• 2 石油烃降解菌的筛选和修复植物的选育
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 主要仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 石油烃降解菌的富集和分离
• 2.2.2 单菌株和混合菌系对石油烃不同组分的降解
• 2.2.3 石油烃降解菌适宜培养条件的确定
• 2.2.4 修复植物的培育
• 2.2.5 修复植物的筛选
• 2.3 小结
• 3 石油污染盐碱土壤的微生物-植物联合修复
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 固定化石油烃降解菌剂的制备
• 3.1.3 石油污染盐碱土壤的盆栽修复实验
• 3.1.4 生物修复石油污染盐碱土壤的现场模拟实验
• 3.1.5 样品采集和测定
• 3.2 盆栽修复实验结果
• 3.2.1 盆栽实验不同修复体系土壤pH值的变化
• 3.2.2 盆栽实验不同修复体系土壤中总氮、总磷的变化
• 3.2.3 盆栽实验不同修复体系土壤中速效氮、速效磷的变化
• 3.2.4 盆栽实验不同修复体系中异养菌总数和石油烃降解菌总数的变化
• 3.2.5 盆栽实验不同修复体系中石油烃含量和石油烃组分的变化
• 3.3 现场修复实验结果
• 3.3.1 现场生物修复过程中温度的变化
• 3.3.2 现场生物修复过程中pH的变化
• 3.3.3 现场生物修复过程中总氮、总磷的变化
• 3.3.4 现场生物修复过程中速效氮、速效磷的变化
• 3.3.5 现场生物修复过程中微生物数量的变化
• 3.3.6 现场生物修复过程中石油烃含量和组分的变化
• 3.4 石油污染盐碱土壤的不同生物修复措施的作用效果和机制分析
• 3.4.1 接种固定化微生物菌剂和添加肥料
• 3.4.2 修复植物和添加肥料
• 3.4.3 植物、菌剂、肥料联合使用的生物修复效果
• 3.5 小结
• 4 结论
• 4.1 论文的主要结论
• 4.2 特色与创新
• 4.3 有待于进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录1：盆栽实验饱和石油烃组分的GC-MS谱图
• 附录2：现场中试试验饱和石油烃组分的GC-MS谱图
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文