浅论土壤生态系统对石油污染的响应研究

何俐蓉

【摘 要】石油是含有数千种化合质的复杂混合物，包括饱和烷烃，芳香烃，沥青质和非烃化合物等成分组成，其在土壤中大量富集，会对土壤功能产生持续的负面影响，并对整个土壤生态系统的微生物造成不同程度危害。长期石油污染胁迫使得土壤孔隙度、透水性和含水率降低，渗透阻力、疏水性和容重增加，对水势的影响不显著，同时，导致土壤有机质、有机碳、水溶性有机碳和铵态氮显著增加，总氮、全磷、全钾、硝态氮、速效磷、速效钾、交换性阳离子含量及土壤氧化还原电位降低。大多数研究表明，一定时间内石油污染土壤微生物总量和异养微生物数量呈现增加，特别是将石油烃作为碳源的降解菌，而后，该刺激效应随时间递减至消失，此外，石油污染对其他土壤微生物的数量与活性表现为抑制作用。先前研究都集中在其对土壤理化性质及生物学特性、土壤微生物多样性的影响等，而欠缺石油污染导致的生态效应的机理等方面的研究。将来应在分子到个体、种群到生态系统多个水平上，通过野外调查，结合室内模拟或野外控制实验，并构建相关模型，从多个层次阐明石油污染对土壤产生的生态效应，揭示这种生态效应的作用机理，准确评估土壤质量、污染物毒性及石油污染生态风险，探究石油污染的急性效应与长期影响。

【关键词】石油污染;土壤微生物;生态效应

中图分类号： X53 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）20-0204-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.094

0 引言

近几十年来，石油和石化产品对环境的污染备受关注。石油是含有数千种化合质的复杂混合物，包括饱和烷烃，芳香烃，沥青质和非烃化合物等成分组成[1-3]。因为石油烃（APH）是常见的具有较高疏水性与持久性的有机污染物，导致其在土壤中大量富集，并且对土壤功能产生持续的负面影响，并对整个土壤生态系统的微生物造成不同程度危害[4-5]。

1 土壤生态系统对石油污染的响应

1.1 土壤对石油污染的响應

石油开采、加工、转运、存储、设备维修及偶然泄露等各个环节所导致的石油污染频繁发生[6]。石油类污染物不仅可以在土壤介质中富集，还可以迁移到地下水、湖泊、湿地等环境中，而且很难从被污染的系统中清除，对自然生态系统和人类健康带来巨大的威胁，使得土壤的理化性质发生显著变化，进而影响土壤系统的蓄水能力及其碳、氮和磷等营养元素的循环。

由于石油污染物的粘度较高、水溶性小，因此进入土壤后土壤的孔隙度与透水性降低[7]，增加了土壤的渗透阻力和疏水性[8]，进而显著降低了土壤含水率[9]，但对土壤水势的影响不显著[10]。此外，使得土壤容重显著升高[11]。石油污染使得土壤有机质、有机碳、水溶性有机碳和铵态氮显著增加，总氮、全磷、全钾、硝态氮、速效磷、速效钾交换性阳离子含量降低，其中总氮和全磷含量变化不显著，石油污染与全氮、硝态氮和全磷无显著相关关系[11-12]。研究表明石油污染显著降低了土壤氧化还原电位[13]，但对土壤电导率影响的研究结果不一致，由于其环境影响因子太多，如土壤盐分、水分、有机质含量、紧实度、质地、孔隙度等[14]。

1.2 土壤微生物对石油污染的响应

土壤微生物对生态系统的任何扰动都非常敏感，尤其在其群落多样性和活性方面因污染物的扰动会发生迅速变异[15]。微生物群落对于整个地下生态系统的稳定性有着重要意义[16-17]。由于土壤微生物对环境变化的高度敏感性和土壤的高度异质性，以及土壤微生物与植物间的复杂关系，环境因素对土壤微生物群落组成的影响还存在许多不确定性[18]。相关研究发现，石油烃污染影响土壤酶活性及微生物群落多样性[19]。同时，甄丽莎等利用 Biolog 微平板技术发现石油污染土壤微生物群落Shannon、Mc Intosh和Simpson等指数与清洁土壤存在极显著差异（P<0.01）[20]。

关于石油污染对土壤微生物的影响，首先取决于污染物的特性，包括污染程度及污染物中芳香烃类的含量等，污染程度高与芳香烃类含量高使得土壤细菌多样性显著降低[21]。石油污染通过影响参与土壤养分传递的微生物，进而影响土壤的物质传递过程。大量研究指出，一定时间内石油污染土壤微生物总量和异养微生物数量呈现增加，特别是将石油烃作为碳源的降解菌，而后，该刺激效应随时间递减至消失[22]，此外，石油污染降低了其他土壤微生物的数量与活性[23]。但也有一些研究结果指出石油污染对土壤微生物总量和细菌数量的影响不显著[24]。

1.3 存在的问题与不足

先前人们对大多数石油污染的研究都集中在其对土壤理化性质及生物学特性、土壤微生物多样性的影响等，而欠缺石油污染导致的生态效应的机理等方面的研究，有关植被群落和土壤-微生物生态系统对石油污染的响应机制方面较为薄弱。将石油污染对土壤-微生物生态系统各个指标的影响，同石油污染的生态效应相结合，仍为当前的研究难点之一。

2 展望

关于石油污染土壤研究，应在分子到个体、种群到生态系统多个水平上，通过野外调查，结合室内模拟或野外控制实验，并构建相关模型，从多个层次阐明石油污染对土壤产生的生态效应，揭示这种生态效应的作用机理，准确评估土壤质量、污染物毒性及石油污染生态风险，探究石油污染的急性效应与长期影响。

【参考文献】

[1]V.N.Kavamura，E.Esposito Biotechnological strategies applied to the decontamination of soils polluted with heavy metals Biotechnol.Adv.，28（2010），pp.61-69.

[2]P.Xu，G.M.Zeng，D.L.Huang，C.L.Feng，S.Hu，M.H.Zhao，et al.Use of iron oxide nanomaterials in wastewater treatment：a review.