阿尔比特修复石油污染处理
来源:    发布时间: 2012-11-22 17:47   1962 次浏览   大小:  16px  14px  12px

生物修复石油污染的土壤


     室内试验已经证明,在田间条件下阿尔比特能够减少石油的污染。其主要的原因是阿尔比特对自然土壤菌群和植物生长的刺激。阿尔比特使土壤中的石油分解的速度增加1.67-3.15倍。阿尔比特处理与种植耐油植物结合可在一个生长季节内减少石油的污染1.5-10.0倍。目前针对土壤复垦田中如何使用阿尔比特制定了使用方法。
     众所周知,增加石油开采的管道和建设石油加工厂会扩大石油污染土壤的面积。虽然土壤可以累积大多数的石油污染物,但是会改变土壤的物理,农化和微生物种群特性。这样的土壤就不能做为农田用了。因此,有必要开发一种生态安全并且经济合理的方法来集中生物降解碳氢化合物并重建土壤的肥力。
     目前有几种物理和化学的土壤复垦方法。生物方法是其中最有效的一种。它包括活化土壤菌群,接种降解石油的微生物和植物修复 - 通过利用耐油植物与自然石油降解微生物相互作用的方式减少石油污染。
     比其他修复技术相对便宜的植物修复法对环境的负面影响很小并且具有3-4倍土壤恢复的能力
    常使用的生物修复菌剂有细菌(假单胞菌,红球菌,芽孢杆菌,节杆菌,不动杆菌,固氮菌,Alkaligenes分枝杆菌),酵母菌(念珠菌),丝状放线菌(链霉菌),真菌(曲霉,青霉)和其他真菌 (1)。这类制剂含有大量的活性可以降解一定类型碳氢化合物的微生物种群
     在土壤中降解石油包括可直接利用碳氢化合物的微生物和调节土壤微生物种群的生物制剂。(成功的接种后改变微生物种群落)。 生物制剂刺激非原生态土壤生物群落并且创造条件为石油烃转化为有机腐殖质类化合物,从而提升土壤肥力。 阿尔比特其中没有活的微生物,但是可以为非原生态石油降解微生物在石油污染的土壤生存提供条件。
     阿尔比特的组成成分包括有来自土壤中巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium和金霉素假单胞菌Pseudomonas  aureofacien所生成的天然微生物聚合物聚-β-羟基丁酸酯(PHB),大量元素和微量元素,松叶中提取的化合物。"
很多科研机构(全俄植物保护研究所,全俄面包类作物研究所,全俄亚麻研究所,全俄豆科和面包类作物研究所,全俄园艺研究所,莫斯科国立大学彼尔姆州分校,,全俄蔬菜选择和良种繁育研究所,俄罗斯科学院生物化学和生理学研究所)的长期试验表明阿尔比特具有刺激植物生长和土壤微生物群落的能力。正是这个特点使阿尔比特可以用做植物修复技术和土壤的微生物修复技术。

材料和方法
      莫斯科国立大学的土壤化学系,将草皮灰化土自然干燥,并通过1毫米目筛过筛,加水至60%田间持水量(FWC),用石油污染土壤( 3-5%重量/重量比)和施用0.1克/盆的硝酸铵,过磷酸钙和氯化钙的溶液。将混合草种(红羊茅草 - 80%,雀麦 - 20%)浸泡在Albit溶液中(1和0.2 g / L)0.5小时后播种,剩余的浸泡液浇灌与土壤中(5毫升/盆)。每个瓷盆中盛有1公斤的土壤,双三重复试验设计。每盆种15粒种子,发芽后留下的10株。在实验过程中,反复浇水保持土壤含水量为60%。
     在另外一个平行试验中,采用直接施用阿尔比特作为生物修复技术,而其他条件相同。设计从5%到20%不等的石油污染条件。土壤用阿尔比特10000倍的稀释液处理四次。采用土壤正己烷提取物的色谱法测定土壤中的烃的残留含量。

      在2003-2005年间在下诺夫哥罗德州的田间条件下对阿尔比特的效果做了试验。试验田是一块600平方米的油湖岸边(油含量超过50%)。在播种耐油植物前,用阿尔比特(100毫升覆盖600平方米)处理土壤。播种前土壤中石油含量为15%(150克/公斤)。"
      第二个试验是苏尔古特 - 波洛茨克(下诺夫哥罗德州)的石油管道的附近。这里有不规则分布的石油污染状况,污染的程度每公斤土壤含1.5到10.8克石油。石油污染的含有高浓度的致癌芳香碳氢化合物和超过30%的沥青。 在播种耐油作物的同时,用阿尔比特(500 ml/1500平方米)处理土壤。土壤中的平均含油浓度为6.8%。
第三个试验是下诺夫哥罗德州在Sormovo石油储存仓库内。试验区域是一片用于贮存石油废弃物的场地,曾经撒沙以吸附石油溅出物。初始油污染量是25-60%;,用化学方法减少至8-15%,实验区每个生长季节用阿尔比特处理(150 ml/500平方米)的两次:播种前和发芽后立即处理。
      第四个试验是下诺夫哥罗德州caried Kerzhenets石油储存仓库内。试验区域是用来放置废弃物的沼泽土。首先,排水后种植纤维根的莎草形成草丛。在播种耐油的红羊茅草草甸草,雀麦,英国黑麦草,紫云英,莎草)前和萌发后立即使用阿尔比特180毫升/1000平方米的用量处理土壤。试验前的土壤中石油含量平均为15.2%。"


结果
      实验室的试验证明阿尔比特在播种前处理植物种子可以高效率生物修复低程度石油污染的土壤(3-5%)。在对照中观察到的石油自然减少可能是由于土壤中微生物群落和煤油馏分的蒸发活动,但是阿尔比特会加速这种土壤自然净化1.67-3.15倍。到年底时,阿尔比特处理后盆载植物可以减少石油污染量为初始的1.8-10.6倍。平均结果是两倍。最好的降解效果来自0.2克/升阿尔比特的处理(见表1)。


      阿尔比特还展示了植物生长刺激活性,植物生物量的增加3.38-4.13克/盆(实验结束时为4.48克/盆)。"
      很显然,因为具有植物生长刺激活性,所以阿尔比特使植物在化学污染的逆境压力下能够存活。反过来讲,因为有光合作用的产物供应土壤中的微生物,所以能加快对土壤中石油的降解。如前所示,阿尔比特还能够激活自然土壤中微生物群落(直接或通过刺激植物生长),也导致石油降解的加速。".
        当土壤中石油含量较高时(5-20%),用阿尔比特直接处理土壤的效果会比较高。在实验中,4次重复浇灌阿尔比特的处理导致土壤中的油含量减少1.3-2.8倍,效果的高低与初始油浓度相关。所有石油污染消除试验中,阿尔比特的处理都是有效果的。试验开始时的平均含油率5,7.5,12.5和17.5%,到实验结束已分别下降至1.8,5,7%和14%。"
       莫斯科国立大学彼尔姆州分校进行大规模的实地试验证实了阿尔比特的效果(图1)。在第一个试验中,阿尔比特和播草处理在生长期结束时将石油污染率15%(150克/公斤土壤)降至6%的。在第二个试验中,当植物生长起来之后,土壤中的石油含量从6.8%下降至4.1%。在第三个试验中,初始的石油污染率是8-15%(平均11.5%),阿尔比特和播草处理后石油污染率就只有1.6-4.8%(平均3.2%)。在第四个试验中,阿尔比特和播草相结合的生物修复法把石油污染率15.2%降到2.4%。"

 

         因此清洁石油污染土壤的方法最好是阿尔比特处理与播种耐油植物相结合。处理土壤的阿尔比特用量是1.5-3.5升/公顷,或0.2-0.3毫升/平方米。在阿尔比特处理土壤之后播种耐油植物。石油污染程度越高,阿尔比特溶液液浓度也就越高(高达10克/升,约100倍稀释)。为了获得最大的效率,先讲植物种子浸泡在阿尔比特溶液中(0.2毫升/升,5000倍稀释)。阿尔比特修复1平方米的土地的成本大约是1美元,或100-250美元/公顷,这种修复方法能获得很高的经济效益。