石油污染土壤生物原位修复技术试验

孙可静

大庆油田采油八厂

石油污染土壤生物原位修复技术试验

孙可静

大庆油田采油八厂

针对采油试验区原油特征及土壤环境，采用极限稀释法或平皿划线法，观察100株降解菌的菌落特征，通过斜面穿刺试验，获得菌株在固体中的扩散能力，测定目标菌株的石油降解能力。初选20株高效微生物菌株，研究了其降解能力与温度、pH值、表面活性剂和激活剂的关系，选取出以降解菌为主、适合试验区石油污染土壤的两种环境治理方案。在2口井上开展了现场试验，结果表明，DPF2和DPF4复合菌剂对石油污染土壤的现场修复具有良好的效果，石油烃浓度值降到3%以下，具有一定推广价值。

石油污染；土壤；生物原位修复；菌群；试验

在石油生产、储运、炼制加工及使用过程中，由于事故、不正常操作及检修等原因，都会有石油烃类的溢出和排放，造成土壤、地下水和海洋等严重污染。目前，针对不同的污染状况，国内外已经形成了一系列修复技术。简单地分为三大类，即物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。微生物原位修复技术是利用微生物处理土壤和含油污水，使污染物最终完全矿化，同时该技术是在污染场地进行修复，避免了污染物运输过程中的二次污染，因其具有费用低、环境影响小、应用范围广的优点，广泛地应用在环境治理中。

1 最佳修复菌群的筛选

1.1 目标菌扩散和降解能力的测定

用平板培养及固体斜面穿刺试验，观察菌株扩散能力，采用液体摇瓶培养，测定单位时间内石油最大的降解能力（降解率），优选降解率最高的10株细菌和10株真菌作为后续研究对象，如表1所示。

表1 优选的20株菌株的扩散能力及石油降解率

1.2 温度对菌株石油降解能力的影响

对20株降解菌适宜温度进行验证，10℃时各菌株活性不高，生长缓慢，35℃时各菌株生长缓慢甚至大量死亡，因此取试验区0～20 cm处的表层土壤，测定不同温度（10、16、22、28、34℃）下各试验组的石油降解情况。试验结果表明，温度在16～34℃区间，各菌株石油降解率随温度提高而提高，34℃条件下，菌株降解率前五名从大到小排序：DPF4＞DPF2＞DPF33＞DPF28＞DPB005（见表2）。

表2 不同温度对菌株石油降解率的影响%

1.3 土壤pH值对菌株石油降解能力的影响

实测试验区土壤pH值为8.5，属于典型盐碱土，试验设计了7.0、7.5、8.0、8.5、9.0五个pH值，研究了20株供试菌株的适应性。试验表明，pH=8.5条件下菌株降解率前五名从大到小排序：DPF2＞DPF4＞DPB005＞DPB008＞DPB001，并且在pH=7～8.5范围内，菌株DPF2和DPF4降解率最高（见表3）。

1.4 表面活性剂对菌株石油降解能力的影响

优选15组表面激活剂，试验结果表明，活化能力最好的三种表面活性剂是：自制表面活性剂＞Triton X100＞Tween80。在自制表面活性剂配方条件下，菌株降解率前五名从大到小排序：DPF2＞DPF4＞DPF33＞DPF28＞DPB011（见表4）。

表3 不同pH值对菌株石油降解率的影响%

1.5 激活剂对菌株石油降解能力的影响

现针对试验区土壤条件设计了5种激活剂配方A、B、C、D、E，试验表明，C配方为最佳激活剂配方，在此配方条件下，菌株降解率前五名从大到小排序：DPF2＞DPF4＞DPF28＞DPF33＞DPB009（见表5）。

1.6 最佳优势共生菌群的确定

考虑实际可操作性，20取2有190个自由组合，工作量巨大，为提高工作效率，试验根据表6来选取降解率最高的6株真菌和6株细菌，共12株降解菌，12取2有66个自由组合，大大降低了工作强度。试验采用锥型瓶液体发酵培养，每个250 mL锥型瓶装入液体50 mL，添加石油，使初始含油浓度为946.6 mg/L，分别添加不同组合的微生物，温度34℃、pH=8.5、自制表面活性剂、激活剂C测定7 d石油降解率，重复三次，每瓶中均为1g总菌数（12 000 r/min离心的菌体），测定方法参照《碎屑岩油藏注水质指标及分析方法（SY/T 5329—2012）》。

表4 表面活性剂对20株菌株石油降解能力的影响%

试验结果表明，菌株DPF2、DPF4组合是所有试验组中石油降解率最大的组合，7 d石油降解率达到88.47%。34℃温度下降解率前五名的菌株排序为DPF4＞DPF2＞DPF33＞DPF28＞DPB005；在pH值8.5时，降解率最高的菌株排序为DPF2＞ DPF4＞DPB005＞DPB008＞DPB001；在自制表面活性剂配方条件下，降解率前五的菌株排序为DPF2＞DPF4＞DPF33＞DPF28＞DPB011；最优激活剂C条件下降解率前五的菌株排序为DPF2＞DPF4＞DPF28＞DPF33＞DPB009。综合温度、pH值、表面活性剂、激活剂因素条件进一步确认最佳2株复合菌剂为菌株DPF2和DPF4。

综合温度、pH值、表面活性剂、激活剂因素的影响，确定2株最大协同效应组合为菌株DPF2和DPF4。试验采用食用菌固态发酵技术，对真菌DPF2、DPF4固态菌剂进行规模化生产。

表5 激活剂对菌株石油降解率的影响%

2 现场试验

选择A、B两个试验现场，每个试验场地分别划分4个试验小区（A1、A2、A3、A4，B1、B2、B3、B4），每个小区2 m×1 m，深度10 cm。

试验用料：修复菌剂（DPF2和DPF4）、表面活性剂（自制表面活性剂）、激活剂(配方C)

具体试验步骤：

（1）将每个小区块约265 kg土壤，采用机械或人工将含油污泥和试验区土壤按一定比例混合调制成总石油烃含量在18%～23%之间。

（2）将待修复的场地翻耕、平整。

（3）分别在每个小区添加液态菌剂（13 kg）、激活剂（6.5 kg）、表面活性剂（0.78 kg），浇水拌匀。

（4）分别在试验小区土壤表面铺设草帘和薄膜，参照小区不处理（A1）。

（5）微生物修复时保持湿度10%～25%。

（6）修复结果测定。

（7）种植小麦等农作物，恢复自然生态环境。

3 试验效果

为了保证试验的严谨性，本试验在7—9月期间进行，对这8块实验区铺设草帘和农用薄膜，确保膜内温度在16～34℃之间，同时对8块试验区块进行浇水，保证试验区块的湿度保持在10%～25%之间，试验效果见图1。

图1 两种方案试验前后的对比

A试验区：采用自然修复的A1试验区经过55天生物处理，含油量降至5.3%，而采用覆盖草帘和薄膜的A2、A3、A4试验区的石油烃浓度降至2%以下（见表6），经大庆油田有限责任公司环境监测评价中心检测，试验区土壤初始石油烃浓度由初期的18.7%降到2.86%。

表6 A试验区石油污染土壤现场试验结果

B试验区：采用覆盖草帘和薄膜的1、2、3、4试验区，经过55天生物处理，石油烃浓度降至3%以下（见表7），经大庆油田有限责任公司环境监测评价中心检测，试验区土壤初始石油烃浓度由初期的19.9%降到2.98%。

表7 B试验区石油污染土壤生物修复结果

通过A和B试验区取得的效果可以看出，在修复菌剂（DPF2和DPF4）、表面活性剂、激活剂(配方C)以及pH值为7～8.5的共同作用下，石油污染土壤得到了很好的治理，井场、管线、联合站、中转站及计量间周围受到石油烃类污染的土壤都可以采用该方法进行土壤修复。

4 结语

（1）铺设草帘和农用薄膜起到控温保湿的效果，对菌株DPF2和DPF4现场生物修复具有明显促进作用。

（2）在气温16～34℃、土壤水分10%～25%条件下，采用DPF2和DPF4复合菌剂对试验区石油污染土壤进行现场修复取得了较好的效果，石油烃浓度降到3%以下，该技术适合油田周边地区石油污染土壤的原位修复。

（栏目主持 纪嫦杰）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.005

孙可静：2009年毕业于中国石油大学（华东）资源勘查工程专业，从事地面工程技术管理工作。

2015-01-30

13946947739、158252794@qq.com