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石油是人类重要的能源,人类成为石油能源的受益者的同时也为石油污染付出了沉重代价,微生物修复及其强化技术在石油污染治理中具有较大的应用潜力。本文在评述石油污染土壤微生物修复、植物修复研究现状的基础上,围绕高效降解微生物强化修复石油污染的原理,研究微生物降解石油污染物特性;考察好氧、兼性微生降解长链正构烷烃、原油组分的能力,分析降解前后组分变化;筛选降解石油的优势微生物和草本植物;探讨优势微生物、植物修复土壤中石油污染的贡献;追踪石油中生物标志物的变化规律。本研究得到国家自然科学基金的资助,以大港油田石油污染土壤为研究对象进行研究,取得一些有价值的成果: 微生物降解烷烃nC20H42、nC30H62、nC36H74的结果表明:微生物烷烃的降解能力与种属和菌浓相关,随着碳链增长而降解率下降;nC20H42、nC30H62微生物降解中间产物不稳定,小分子烃类物质产物极少;nC36H74代谢产物主要为醇、脂类物质,小分子烃类;nC36H74碳链断开的位置因微生物不同而不同;常温常压生物酶作用下,正构烷烃断裂为短链烷烃、烯烃,同时存在异构化、环化、芳构化等反应。 考察好氧微生物和兼性微生物降解原油结果表明:可代谢生物表活剂微生物降解初期速率高;厌氧降解速率远低于好氧降解;微生物好氧降解中长链分子烃类能力最强,小分子物质和长链烃类能力次之,降解后生成非烃类物质或小分子烃类,甾烷、藿烷类物相对含量升高;相对于好氧降解,厌氧降解易于将长链烷烃等大分子量物质降解为小分子质量物质,降解后甾烷相对含量降低,降藿烷相对含量升高;微生物B-4-9、W适应能力强、抗菌种退化,适合降解石汕污染土壤微生物。 考察微生物异位强化修复大港石油污染土壤,降低石油污染物质的毒害作用。采用添加水分、锯末蓬松剂、营养刺激、接种优势微生物等于段进行微生物异位强化修复石油污染土壤300天,油含量为8416mg/kg-干土和16385mg/kg-干土时降解率可达79.0%、82.3%,同时添加蓬松剂和接种微生物可有效提高修复效果。降解前后小于nC28的烷烃总含量变化表明微生物易于利用相对分子质量小于nC28的烷烃,大于nC28的烷烃不易被降解,微生物可有效降解多环芳烃,牛成醇或酮类。 利用草本植物-微生物联合修复石油污染上壤,油含量5437mg/kg-干土时,野生植物牛筋草作用150天降解石油烃总量的60%,苇状羊茅——百丝、多年生黑麦草——顶峰Ⅱ、白三叶——考拉次之,分别为45%、25.7%和22%。降解后明显可见高丰度分布的藿烷、降藿烷化合物、倍半萜烷、甾烷等生物标志物,其它组分被降解、转化,相对含量减少;含两、三个苯环和环己烷烃类被有效降解,石油类有毒有害的物质可转化为大分子酸类、醇类物质、酯等产物。 筛选评价8株降解优势微生物:B-4-9、C-2、F-2、DYA、J-1-1、W、C-6-C、A-2-C、A-6-C。W和J-1-1降解性能突出,生理生化鉴定W为芽孢杆菌,J-1-1为丝孢酵母。野生植物牛筋草降解石油污染物能力表现突出、生存能力强、可适应油田贫瘠土壤。 利用草本植物-微生物修复石油污染土壤可有效的降低土壤中的石油烃总量,达到仅微生物所不能到达的降解程度;提出石油污染土壤生物修复石油污染物浓度存在半衰期假设,半衰期由不同的降解条件决定,微生物及生物强化技术可有效缩短石油污染物浓度半衰期,油含量达到半衰期为采取下一步措施的最佳时间;自然降解、微生物强化降解、以及植物-石油烃优势降解微生物联合降解结果均表明:比值Pr/C17、Ph/C18具有升高趋势,Pr/Ph呈下降趋势。