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新能源的开采造成土壤被有机污染物和重金属所污染,混合污染的土壤危及人类健康且成为土壤环境修复研究的热点和难点。电动-微生物修复技术是一种新型的联合修复技术,不仅可以修复被重金属等无机污染物污染的土壤,还可以修复被石油烃等有机污染物污染的土壤以及被无机和有机混合污染物污染的土壤。本文以四川省长宁-威远地区受石油烃和重金属混合污染的土壤为研究对象,以9075 mg·kg-1总石油烃(TPH)浓度和446.5 mg·kg-1重金属镍的模拟污染土壤为处理对象。筛选出高效耐受重金属的石油烃降解菌株,并对电动修复条件进行了优化,研究了电动-微生物联合修复技术对复合污染土壤的修复效果,同时考察了电场及自然淋滤对土壤中混合污染物的迁移规律。本文的主要研究结果如下:(1)从四川省长宁-威远页岩气某开发井场重度污染土壤中,分离得到一株耐重金属镍的石油烃降解菌株,经过对菌株与菌落的观察、生理生化实验和16S rDNA分析,鉴定该菌株为法氏柠檬酸杆菌,命名为Citrobacter farmeri strain M1。该菌株具有较宽泛的pH生长范围,在pH 7～9范围内生长良好;在盐浓度1%～5%范围内能较好地生长,并具有一定的耐碱性。当盐浓度超过5%该菌株生长受到抑制,属于耐盐度较高的菌株。柠檬酸杆菌M1生长的最佳条件为温度为30℃,pH为9,C:N为10:1,盐最高耐受度为5%。在液体培养基中,柠檬酸杆菌M1对石油烃和重金属镍有较好的降解和去除效果。7 d的摇瓶实验周期内,该菌株对原油降解率可达到35.65%,对重金属Ni2+的去除率和吸附率分别达到56.64%和54.16%,同时对金属镍的抗性可达到350 mg·L-1。(2)通过对电场强化微生物修复条件的优化研究,综合石油烃的降解效果以及重金属的去除效果,当阴极和阳极的电极材料分别为石墨板和钛板,电场强度为1 V/cm时的修复效果最佳。不同电极材料修复条件下石油烃组分中饱和烃最易被降解,重金属形态中有机结合态减少最多,残渣态逐渐积累。(3)采用选择性离子交换膜耦合电动微生物修复石油烃和重金属混合污染土壤的技术,阴阳离子交换膜的使用较好地使土壤pH维持在中性,有利于微生物对石油烃的降解以及电场对重金属的迁移转化。在最佳修复条件下,对TPH和重金属Ni的去除率分别达到77.4%和58.5%。重金属形态中,可交换态更容易被迁移转化;石油烃组分中,饱和烃更容易被生物降解。电场的施加有利于增强土壤脱氢酶的活性,有利于刺激石油烃降解菌对石油烃污染物的去除。柠檬酸杆菌M1通过降低重金属镍的可交换态和增加镍的残渣态来促进重金属的固定,逐渐降低重金属的生物毒性。TPH的降解速率与石油烃降解菌种群的增长呈线性相关(P<0.05)。(4)低电压处理时(≤1 V·m-1),重金属的可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态逐渐向阴极迁移;有机物结合态几乎不受电压梯度的影响;残渣态逐渐积累,不利于残渣态的迁移。高电压处理时(>1V·cm-1),重金属的可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态在阴极附近逐渐积累;有机结合态不受电压梯度的影响;残渣态逐渐向阴极迁移。(5)间歇淋滤条件下,土柱水分的入渗受淋滤量的影响,淋滤量越大,水分的入渗量越大,最终导致土壤含水率越高。通过对比不同淋滤量对污染物的迁移作用表明,含油量及重金属含量随土柱深度的增加逐渐下降,污染物主要集中在5～10 cm处。随着土柱深度的增加,饱和烃和芳香烃的相对含量逐渐增加,胶质-沥青质的相对含量逐渐减少;同时,碳数较大的污染物相对含量逐渐升高,说明其在土柱中的迁移能力较强。污染物在土柱中迁移稳定后,污染物的组分主要为C27～C33。随着土柱深度的增加,可交换态的相对含量逐渐增加;铁锰氧化物结合态的相对含量逐渐减小;碳酸盐结合态的相对含量的变化与土壤pH随深度的变化一致;铁锰氧化物结合态相对含量的变化与土壤Eh随深度的变化一致。有机物结合态的相对含量与土壤中石油烃污染物的含量变化一致。本论文成功筛选出一株具有重金属抗性和石油烃降解能力的菌株;有效的缓解了土壤在通入直流电源时容易酸化的问题;探究了 BioEK同时修复重金属-有机物复合污染土壤的成效和机理;研究了污染物在土壤中受电场力和自然淋滤等环境下的迁移转化。该研究为电场强化微生物修复技术的实际应用提供了科学理论与依据,特别是为重金属-有机物复合污染土壤的修复提供参考,这对于治理复杂污染土壤和解决复杂生态环境问题具有非常重要的意义。