大庆湿地石油污染及其生物修复研究

潘福强，李志文，曹 迪，董 程

(黑龙江八一农垦大学 a.生命科学技术学院； b.工程学院，黑龙江 大庆 163319)

0 引言

石油是支撑一个国家工业的基础，是一种重要的能源、战略资源。我国大庆油田就位于大庆湿地中，如果石油开采不当就会导致湿地盐碱化，湿地生态系统内的生物多样性和数量也会急剧减少。需加强对石油污染环境的修复和无害化治理。石油污染的土壤修复技术主要分为物理修复、化学修复和生物修复，其中生物修复技术有着较好的发展前景，因为它降解快，不会造成二次污染，不需要回收。一般情况下，对于开采出土壤中的原油会采用原位降解，它较为经济。

1 湿地石油污染现状及其危害

湿地被誉为“地球之肾”，对大气有很大的影响。湿地物种多样性，物产较一般生态系统更丰富。我国湿地石油污染主要在大庆湿地及黄河三角洲滨海湿地。

大庆年均气温在-4℃左右，湿地区别于其他生态系统，有着独特的特征，其土壤盐碱化十分严重，但土壤营养水平较高，浅层土壤中的有机物含量在50 g/kg以上。随着土壤深度的增加，土壤的有机物含量也逐渐减少。浅层土壤的pH值平均为中性，土壤表面黏粒含量较高，通透性较弱，但保水性较强。随着深度的增加，土壤的黏粒含量在减少[1]。

石油会堵塞土壤的空隙，导致土壤通透性和含水量降低。细菌降解石油会产生有毒金属元素，破坏其本身的平衡，随着食物链危害到动物和人类的生命健康。每一口油井大约可以污染其周围的200～500 m2的土地[2]。微生物种类也有很大变化。正常土壤中，石油降解菌类的微生物所占比例微乎其微，但在石油污染的土壤中达到近乎100%，这造成了植物根系易因长期处于水分含量较高的情况而死亡或腐烂，一旦石油附着植物根系，就会造成植物因缺水缺氧吸收不到营养而死亡。

2 石油污染湿地土壤的生物修复

生物修复对当地生态恢复有很大的帮助。生物修复技术的主要原理是利用生物的新陈代谢活动将石油等有害物质转化为二氧化碳、有机物和水，对土壤没有破坏力，不会造成二次污染。生物修复技术可分为微生物修复、植物修复及二者相结合。

2.1 微生物修复技术

微生物技术是应用范围最广、绿色环保高效、可彻底修复石油污染的技术。随着研究的不断深入，已由最初的细菌修复拓展到真菌修复，适用于石油质量浓度在3 000～7 000 mg/kg的污染土壤的修复。

2.1.1 微生物治理石油污染

由于大庆气温较低，导致有效生物修复时间较短。基于大庆特殊的地理情况，石油污染治理一般采用提取土著微生物，以降解能力、耐盐碱为标准，挑选出高效耐盐碱的石油降解菌。张宝良[3]在大庆某湿地油井中湿地石油污染的土壤里检测出了一些优势菌属，如微球菌属、醋酸细菌属、黑曲霉和常现青霉等。对比发现，真菌的石油降解率在20%以上，细菌为15%以上。由于石油成分极其复杂，一种降解菌很难达到理想的降解效果，一般添加外源微生物来促进修复石油污染土壤的过程，寻找一些对环境无害的外源菌株。李玟[4]利用两株烷烃降解菌和芳香烃降解菌构成复合菌系，其石油的降解率达到了51.2%。除上述方法以外，还有研究者利用产表面活性菌株、真菌和细菌协同作用，可对石油降解菌降解石油起辅助作用[5]。

2.1.2 影响微生物修复效果的因素

土壤类型。土壤一般可分为砂土、壤土和黏土，其中以黏土的吸附力最高。土壤中的黏土含量越多，说明土壤吸附力越强，那么微生物治理难度越大。

土壤孔隙率。因为很多修复土壤的微生物菌株都需氧型微生物，一旦缺少氧气可能会导致微生物新陈代谢减弱甚至死亡，进而影响降解石油的效果。

土壤含水量。其对微生物修复效果有一定影响，但是在湿地中影响不大。

温度。低温有利于微生物菌种的保存时间更长，但它降低了微生物的降解活动，使得小链烷烃变得更加黏稠不易降解。高温则使长链烃类可以从微生物中浮现出来，但影响了微生物的酶活性。

土壤pH和盐浓度。石油降解菌一般都适合在中性土壤中存活，但被石油污染的湿地土壤多数为盐碱地。

2.2 植物修复技术

植物修复湿地中的石油污染一般是靠萃取、固定或者通过根部吸收过滤等手段来清除石油烃类、重金属物质和其他有害物质。湿地中含水量较高，所以必须选择耐涝的植物。修复后的植物一般都含有有害物质，不能被利用，所以农产品植物或经济作物不可取。通过栽种适于北方湿地生长的植物，利用其根基的吸附作用与植物-微生物联合修复作用，进一步降低石油烃含量，最终达到土壤可以利用的目的[6]。一般采用湿地的生长植物如芦苇，在大庆湿地中基本到处可见。生长芦苇的湿地对不同含量的石油都具有明显的修复作用。含有石油的芦苇还可以用于复耕或者造纸，避免随着食物链传播。目前发现的对石油降解能力比较好的有杨树和紫花苜蓿[7]等植物。孙景欣[8]针对不同土壤选出了降解率最高的植物，在湿地中芦苇的降解率高达78.5%。

2.3 生物联合修复技术

联合修复手段主要是微生物-植物修复技术。微生物可以附着在植物根部给植物提供碳和水等营养物。联合修复时，植物和微生物对修复效果有着显著的影响，但目前在大庆湿地治理方面的研究还是很少。

3 展望

基于大庆特殊的地理环境，微生物修复技术是较为有效的，同时可以缓慢地修复整个生态系统。应通过基因工程等技术使微生物和植物修复技术更加适应大庆石油污染土壤的修复，缩短降解时间，从而更加高效地降解石油，修复湿地环境。