油田开采区污染土壤修复植物种植试验分析

张 筝

（河南省地质调查院//河南省地球化学生态修复工程技术研究中心，河南 郑州 45000150001）

土壤环境承担着越来越多来自不同污染源的污染负荷，其中有些问题是显而易见的，现状影响强烈，有些问题是潜在的，土壤污染治理已成为世界性环境问题之一。石油资源的开发在为世界经济做出重大贡献的同时也对生态环境造成了一系列的问题。石油类土壤环境污染生态修复技术研究成为了国内外科研的热点。利用微生物或者植物来治理污染物，集中于河床、土壤和淤泥污染治理，可以在根本上除去水和土壤中的污染物。由于它的经济有效，无再生污染，生物修复技术近年来成为最新、发展最快的治理技术。在实际污染土壤治理中已经得到了广泛的应用[1-3]。

我国对防治土壤污染修复技术研究与应用起步较晚，多以室内机理性研究为主，实际应用较少。对油田开采区污染的土壤进行治理，选择一种既经济又快捷有效、无二次污染的修复治理方法，已成为了环境治理的当务之急。我们利用河南省人民政府与中国地质调查局共同实施的《河南省黄淮平原经济区多目标区域地球化学调查》项目，以地球化学、植物学、土壤学、生态学等学科为技术支撑，在自然环境条件下，用传统的农业种植方式，对采油区被污染土壤中的石油类、Hg、Cu、Pb、Cd、As、PH、全盐量进行评价，选用苜蓿、黑麦草两种植物进行了栽培和修复试验，以达到油田开采区污染土壤治理，探索污染区植物修复的环境生态效应。

1 试验区概况

1.1 位置

种植试验区位于河南省中原油田采油区，试验面积3亩。

1.2 地理概况

种植试验区处于黄河冲积平原，地形较为平坦，地貌体主要为黄河近代泛流平地。土壤类型主要为砂质潮土，是发育在黄土性河流沉积物母质上，经地下水参与成土过程，在旱耕熟化条件下形成的土壤[4]。春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽潮湿，冬季严寒多雪，一年四季分明。多年平均降水量592mm，最大冻土深度37cm。

1.3 地质条件

出露地层为第四系全新统黄河冲积物。包气带的物质组成多为黄河泛滥所带来的冲洪积物。包气带岩性主要为粉土、粉砂、粉质粘土及细砂等，隔水性能差，为一弱透水层。

1.4 组织管理

为保证项目的正常开展，种植试验施工成立了专门的项目经理部，下设耕作施工组、技术组，负责科研技术事宜。为防止自然灾害和人为破坏（如防家禽到地里刨食），成立安全协调组，负责种植区安全协调事宜。种植试验场地由项目组与当地老乡共同管理模式，以保证种植试验顺利进行。

2 种植试验

根据污染区水文、气象、土壤、地质、污染物类型及污染现状，选择切实可行植物进行石油污染治理研究。

2.1 室内种植试验

室内试验按不同比例加入污染区已受重污染土放在盆中，用分盆栽的方法研究植物的适应性。试验表明苜蓿生长良好（图1），适宜种植。

图1 室内的苜蓿

2.2 实地种植试验

2.2.1 土壤耕作

根据试验区地势低洼，土壤含水量高的情况，采用机耕晾墒方法进行处理地。采用悬空耙作业，整地深度在30cm左右，晾晒二天再作业一次，再晾晒，反复作业四次，目的是使土壤均匀，适于种植。项目组人员与当地村民一道顺利完成了土壤耕作。

2.2.2 播种

播种前将种子与原地粉土混合掺匀，以利于出苗。播种采用撒播、条播两种方法共同作业，确保播种效果。将种子均匀的播撒在整好的地里，使种子浅覆土，播种深度1.5～2.0cm，考虑土壤污染的实际情况，每亩播量按正常土壤播量的2倍确定，每亩播量定为4kg。

播种黑麦草1亩，紫花苜蓿1亩，黑麦草与紫花苜蓿混播区1亩。

2.2.3 田间管理

出苗前尽量避免种子被破坏，如：避免家禽到示范区中大规模刨食等。在雨水较多的情况下，植物会因淹水而死亡。管理期间，做好田间排水工作保证田间无积水。

考虑此次工作在11月中旬进行，为确保种植试验出苗率及幼苗安全越冬，在试验区内建设保温棚一座（图2）所示。

图2 越冬大棚

本次工作在收割留茬高度为5～7cm，收割时期，第一茬在现蕾期收割，以后各茬在初花期收割为宜，尽量避免人为破坏。

3 试验对比

油田区污染土壤植物种植试验研究，样品采集包括水和土壤样品，土壤样品分析项目为石油类、Cu、Hg、As、Pb、Cd、pH值及颗粒分析共八个项目；水样品分析项目为石油类、Cu、Hg、As、Pb、Cd、pH值共七个项目，分析测试工作委托有资质的实验室进行。

3.1 样品采集

项目组与实验室一道对样品的采集、分装加保护剂、盛样容器密封、运输、测试等工作严格把关。水样品的采集严格按要求现场加试剂，现场记录，现场贴标签，并针对石油类的特性，对测试石油类因子的样品采用玻璃容器取样现场密封。样品采集后24小时内样品送达实验室。检查每组样品的桶数量是否够，样品的包装容器是否完好，有无漏水、漏气现象。样品有专人负责管理，水样和土壤样分库存放，确保了样品无交叉污染。

3.2 样品分析

本次样品分析测试使用了先进的大型精密仪器，如SOLAAS-M6型无火焰原子吸收光谱仪，UV751GD型紫外分光光度计，以及YYG-2A型冷原子荧光测汞仪。这些仪器检出限低、灵敏度高、分析结果准确，分析方法的检出限和报出率均能满足实验要求。

准确度合格率100%，加标回收率95%～105%范围内，均符合规范要求。

精密度的控制采用重复分析的方法进行控制，质量全部符合规范要求。

4 植物差异分析

4.1 植物长势差异

植物的生态长势受气象、水文、土壤、播种方式、田间管理及环境污染等多方面的影响，呈现多样性。因其多样性，导致修复植物的出苗、生长状受到抑制，从气象方面说，播种后突降大雨，土壤水分含量极大，不适宜种子的萌发条件，加之播种后气温骤低，幼苗大部分被冻死。从水文方面讲，治理区地下水位埋深较浅，土壤湿度较大，难以出苗。从土壤和环境污染方面说，土壤中因废油的散落，造成石油类、含盐量高，抑制幼苗生长，在高盐碱地区（含盐量在0.21%～0.74%）幼苗死亡。

试验区种植苜蓿及黑麦草两种植物进行生态对比。中西部黑麦草长势良好（图3）；苜蓿在西部和南部长势一般（图4），中部长势较好（图5）。在东部苜蓿无法生长，只生长有杂草，尤其是在东北角则杂草也无法生长（图6），主要原因是地势低洼，不利于排水。试验时间为11月份，采取自然和大棚保温两种方式进行对比。大棚区内苜蓿出苗率高，长势好；大棚区外苜蓿出苗率低，长势差。

图3

图4

图5

图6

东部土壤易溶盐含量在0.61ug/g，石油类含量在31.4～96.3ug/g；而西部土壤易溶盐含量在0.1149～0.2406ug/g，平均值为0.1604，石油类含量在25.5-61.8ug/g，西部土壤中易溶盐含量和石油类含量明显小于东部地区。土壤易溶盐含量高低是影响修复植物生长态势的主要因素。

4.2 种植前后对比分析

本次工作的检测项目以石油类、Hg、Cu、Pb、Cd、As为主要研究对象，苜蓿和黑麦草植物对石油类降解、重金属的吸附有较好效果。根据两次分析结果进行分析对比（表1）。

表1 种植前后土壤中组分含量统计 单位：ug/g

从两次取样对比分析结果来看，种植苜蓿和黑麦草植物，对污染土壤中的石油类和重金属有一定的吸附作用。治理后土壤中石油类降幅31.57%，重金属类降幅3.53%～35.71%。石油类含量降幅大于重金属下降幅度。

苜蓿是直根系植物，根系可深达3～4m，可以处理深部的污染物。本次试验对石油类、汞有明显的修复作用，铜、镉、砷修复效果不明显。

黑麦草是须根系植物，根系发达且主要集中在20～30cm，适宜浅部污染物的处理；对石油类、汞有明显的修复作用，对铜、镉、砷修复效果不明显。

5 结论

根据中原油田污染特征，种植苜蓿和黑麦草试验后，土壤中石油类和重金属含量有明显下降，取得了预期治理效果，选用苜蓿和黑麦草作为修复植物法治理石油类污染进行原位修复方法正确，具有推广和借鉴价值。

[1]夏北成.环境污染生物降解[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2]张兴儒，张士权，等.油气田开发建设与环境影响[M].北京：石油工业出版社，1998.

[3]连会青，武强，李铎.石油污染物在浅层孔隙介质中的吸附与迁移[J].辽宁工程技术大学学报，2005（2）：25-26.

[4]许宇飞.沈阳市部分农田土壤重金属污染评价[J].农业环境与发展，2006（6）：17.