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土壤是生态、水、气系统之间物质和能量交换的重要构成单元，是人类生存环境的重要支撑。随着石油工业发展，油田区石油开采等造成的石油污染，造成土壤结构和渗透性的改变，破坏水和生态环境，导致植物生理失调、土地荒芜、生态系统脆弱和变异，成为重大的环境问题。污染土壤的生物修复所具有的技术、环境与经济优势，在石油污染土壤功能恢复领域受到广泛关注。
本文针对土壤石油污染生物多样性的分子生物学分析方法不完善、微生物学特性与影响因子关系不确定、生物修复效应与组分变化难以量化的突出理论问题与技术难点，基于中国油田区石油污染土壤生物和非生物学特性调查，通过现代分子生物学分析技术和模拟系统的构建与运行，对生物修复模拟方法对复杂组分的石油污染土壤微生物学特性与生物修复效应开展系统研究与探讨，为污染土壤生物修复提供理论、技术和方法支撑。
基于石油污染土壤微生物数量低、杂质含量高等影响DNA提取的关键问题，通过改进土壤裂解和核酸沉淀方法，完善了不经培养的DNA直接提取技术，DNA产率提高到已有方法的1.4倍～2.2倍，纯度提高到1.8～2.0。为评价污染土壤微生物群落结构提供有效的方法。
利用PCR-DGGE技术评价区域环境下石油污染土壤微生物群落结构，研究微生物与污染土壤非生物因子的关系。结果表明，油田区污染土壤非生物学特性对微生物群落具有显著的影响，在适宜的非生物因子水平下，土壤总微生物和降解微生物数量分别高于108个·g-1和105个·g-1，FDA活性高于0.3abs·g-1·h-1，种群多样性指数大于0.9。为生物修复微生态环境的调控和优势群落的识别提供技术支持。
调控微生态环境下的石油污染土壤生物修复模拟系统构建与运行结果表明，在充氧、控水、调NP和加菌液等强化措施下，91d的石油去除率最高达34.23％，50％以上的烷烃和芳烃得到去除，占总去除率的50％～80％。模拟系统与原供试土壤相比，总微生物和降解微生物数量分别提高1个和4个数量级，FDA活性提高30％。随着降解微生物数量和种群结构趋于DNA序列相似性增加，生物修复系统微生物降解能力明显提高。